Nos últimos dez anos, o processo de operação do alto-forno mudou muito, principalmente a promoção do processo de injeção de carvão, mas quase não há alteração na carga. Embora existam alguns métodos novos para controlar a distribuição da carga, a carga real ainda é composta de minério granulado, sínter, pelotas, coque e uma pequena quantidade de fundente. Este artigo irá explorar a ideia de usar sucata de aço cortada em pedaços como carga de forno.
Existem muitas vantagens possíveis em adicionar blocos de sucata à carga do alto-forno. Como a sucata é um metal totalmente reduzido, ela só precisa de energia para aquecer e derreter em ferro fundido. Portanto, se a sucata for adicionada no processo de carregamento do alto-forno, a produtividade do alto-forno pode ser melhorada e a proporção de combustível pode ser reduzida. Ao ajustar o tamanho das partículas da sucata, a porosidade do leito de carga, ou seja, a permeabilidade, também pode ser ajustada, o que pode compensar a redução da porosidade do alto-forno com alta taxa de injeção de carvão.
Considerando o fluxo geral do processo, o processo de fundição do alto-forno é um processo relativamente completo em comparação com o forno elétrico, de modo que o alto-forno tem requisitos mais baixos quanto à composição e qualidade da sucata de aço.
Resumindo, simplesmente dividimos os métodos de adição de sucata de alto-forno em dois tipos: pré-adição de ferro e pós-adição de ferro. O método de pré-adição de ferro consiste principalmente em adicionar sucata antes do sistema de carregamento do alto-forno para fundição, e o método de pós-adição de ferro consiste principalmente em adicionar sucata na casa de fundição.
1. Adicione sucata antes de passar
Antes de explorar a forma de adicionar sucata antes do ferro, devemos primeiro analisar a resistência da fundição do alto-forno à sucata de matéria-prima, sendo a mais importante a forma de distribuição no forno. Sob as condições experimentais predefinidas, por exemplo, é determinado que a temperatura na qual a sucata começa a derreter é o ponto de fusão eutético do ferro 1147 ℃, a proporção de coque é 450kg/tFe, a proporção de carvão é 57kg/m3, e a média o diâmetro da sucata é de cerca de 10 mm.
Existem três métodos de distribuição: distribuição central de sucata, distribuição uniforme de sucata e distribuição de sucata nas paredes do forno. Através de um grande número de experimentos e cálculos, descobriu-se que a temperatura da pista diminui significativamente com o aumento da taxa de sucata no estado de distribuição central de sucata, mas os outros dois esquemas de cobrança de sucata têm apenas um pequeno impacto na temperatura do pista. Esses resultados podem ser explicados da seguinte forma: para manter a temperatura do ferro fundido, quando a velocidade de explosão é constante, a proporção de combustível por unidade de tempo diminui, o que faz com que a reação endotérmica de redução direta e a velocidade de perda por fusão diminuam.
A energia anteriormente utilizada para essas reações é agora utilizada para a fusão de sucata. Como a energia necessária para a fusão da sucata em ferro fundido unitário é menor do que a necessária para a reação de redução direta e fusão, a produtividade do ferro fundido foi melhorada em geral. Para os três métodos de distribuição, após um grande número de experimentos e análise de dados, no caso de distribuição central, a parte do eixo esfria devido à necessidade de sucata, resultando em deterioração inesperada da distribuição de gás no alto-forno.
Para distribuição nas paredes do forno, a estabilidade do alto-forno não é reduzida. Como a permeabilidade da sucata de aço é menor que a do coque, mas maior que a do minério, a permeabilidade aumentará, aumentando assim a velocidade da reação. As demais condições do alto-forno são muito semelhantes às do período de referência. Portanto, a conclusão é que a distribuição nas paredes do forno é o melhor dos três esquemas.
A influência do diâmetro da sucata nas condições do forno. São selecionados três tipos de sucata com diâmetros de 5mm, 10mm e 25mm. Sob o estado padrão do modo de distribuição da parede do forno, por meio de testes e cálculos, a produção, a proporção de combustível e a eficiência do gás no topo do forno quase não são afetadas pelo diâmetro da sucata. Quando o diâmetro da sucata diminui, a permeabilidade do leito próximo à parede do forno diminui com a redução do diâmetro da sucata, e a permeabilidade do leito axial não muda. Isso aumenta o fluxo de gás na área do eixo, fazendo com que a temperatura média do gás superior suba. Com o aumento do diâmetro da sucata, a perda de calor da parede do forno aumentará e a temperatura do ferro fundido diminuirá devido ao aumento da permeabilidade do leito de carga. Portanto, considerando todos os tipos de fatores, geralmente é mais adequado selecionar na indústria sucata com tamanho de partícula de cerca de 10 mm.
Em geral, o esquema de distribuição mais adequado é distribuir sucata de aço apenas para mais da metade do raio externo do alto-forno, de modo que o estado interno do alto-forno tenha a menor alteração em comparação com a operação sem sucata de aço, e obviamente mostra o aumento da produção e a diminuição da proporção de combustível. O diâmetro da sucata também tem pouca influência no estado do alto-forno, e as alterações mais significativas são o fluxo de gás e a queda de pressão. Isto é causado pela alteração da permeabilidade média do leito.
Método de adicionar sucata antes do ferro
A sucata de aço antes do ferro é adicionada principalmente sob a calha do alto-forno e sinterizada. Dois tipos de matérias-primas são usados principalmente para adição de sinterização, ou seja, incrustações de óxido de ferro com baixo custo e baixo grau, e areia de aço de alta qualidade e matérias-primas de grãos de aço. O sinter de alto grau é produzido pela máquina de sinterização quando o material é misturado e utilizado no alto-forno. A influência deste método de adição na mudança da condição do alto-forno é quase nula. No entanto, existem restrições ao fornecimento de matérias-primas. Além disso, devido ao problema da neblina no norte da China, há uma grande pressão sobre a proteção ambiental, e o processo de sinterização é o principal processo para controle de poeira no processo siderúrgico.
Outra forma é adicionar sob a calha do alto-forno. O modo de distribuição e o tamanho das partículas da sucata adicionada sob a calha do alto-forno foram analisados e testados no artigo anterior e não serão detalhados aqui. A posição de adição é dividida na cauda da correia transportadora de alimentação em ambos os lados do alto-forno e um pequeno funil de pesagem. Dentre eles, o método de alimentação na extremidade da correia transportadora não utiliza a pesagem de sucata de aço. Desta forma, caso seja necessário pesar, são necessárias balanças de correia adicionais para a medição, o que aumenta o custo e é mais complexo.
O método de alimentação com funil de pesagem pequena é relativamente simples e fácil. Um dos muitos pequenos funis de pesagem sob a abertura do alto-forno é selecionado para ser usado na pesagem e alimentação de resíduos de aço. Uma correia curta de alimentação de resíduos de aço é construída perto da parte inferior da ranhura. A cauda da máquina alimenta diretamente o pequeno funil de pesagem. A parte superior da cabeça da correia é um alimentador vibratório e um silo de resíduos de aço. A ação do alimentador vibratório é interligada com a pequena tremonha de pesagem. Depois que o peso dos resíduos de aço na tremonha atinge o peso definido, o alimentador para automaticamente. O silo de sucata de aço é alimentado diretamente por empilhadeira. Este método pode realizar a alimentação de sucata sem muitas alterações e pode ser integrado ao processo de controle de alimentação automática para realizar a alimentação automática após definir o lote de material.
2. Adicione sucata depois do ferro
A sucata adicionada após o ferro é dividida principalmente em tanque de metal quente e vala de ferro. Dentre eles, a eficiência de adição de sucata de aço à vala de metal quente é baixa, sendo mais adequado utilizar areia de aço com granulometria menor, o que aumenta muito a resistência de trabalho dos operários do forno, portanto o uso de sucata de aço é relativamente pequeno. Aqui, discutimos principalmente a forma de adicionar sucata de aço a latas de metal quente.
O maior problema é que adicionar sucata ao tanque de metal quente fará com que a temperatura do metal quente caia e também pode fazer com que o fundo da panela assente.
Portanto, pode-se concluir que na ausência de um torrador de concha para pré-aquecer a sucata dentro do tanque de gusa, o material de sucata deve ser principalmente materiais leves e finos, e o volume não deve exceder 4% do volume do gusa. tanque. A experiência provou que o interior do tanque de metal quente pode ser preenchido com materiais leves e finos, sem efeito de fundo óbvio.
É inevitável que o consumo de ferro fundido na siderurgia seja lento. Manutenção de equipamentos, falhas e outros motivos levarão a um consumo lento. O longo tempo de residência da panela de ferro fundido levará à formação de crostas na panela de ferro fundido, o que causará perdas. Portanto, é significativo estudar o tempo de residência da panela de ferro fundido. Compare o aço sem sucata com o aço com sucata para ver se há alguma influência no tempo de residência. De acordo com a experiência no tratamento de falhas, o tempo máximo de residência do ferro fundido é geralmente dentro de 4h, portanto 4h é selecionado como padrão ao fazer pesquisas. Sem pré-aquecimento, a sucata é de aço elétrico leve e fino, e o percentual de sucata adicionado à capacidade da panela de ferro fundido é de 3%.
Os resultados mostram que em quatro horas, com ou sem sucata, há pouco efeito na presença ou ausência de crostas no ferro fundido. Na verdade, a formação de crostas de ferro fundido é um problema de fluidez do ferro fundido. Existem apenas duas razões que afetam a fluidez, uma é o calor físico do ferro fundido e a outra é a composição química do ferro fundido. Se o ferro fundido for colocado na concha por muito tempo, causará crostas. Se for grave, será enviado para a máquina de ferro fundido, o que afetará a produção de aço. Os dados mostram que não existe crosta, indicando que o ciclo da crosta ainda não chegou.
3. Análise de benefício econômico
Tomando como exemplo o alto-forno de 800m3, na produção normal sem adição de sucata, a produção diária é de cerca de 3200 toneladas. Depois de selecionar o benefício mais direto da adição de sucata de aço no tanque de gusa e sob a calha do alto-forno, a produção diária aumentou para 4500 toneladas, e a produção diária de gusa aumentou em 1300 toneladas.
Na forma de adicionar sucata de aço ao tanque de gusa, o alto-forno de 800m3 fundirá ferro 18 vezes ao dia, com 3 latas de cada vez. Sem pré-aquecimento usando o torrador de concha, 3 toneladas de materiais leves e finos serão adicionadas a cada lata, a 1600 yuans por tonelada. O custo da tonelada original de ferro é de 2250 yuans, o que pode calcular diretamente os benefícios econômicos.
Benefício de aumento de rendimento ao adicionar sucata de aço à concha de metal quente todos os dias = 18 * 3 * 3 * (2250-1600) = 105300 yuan
No modo de adição de sucata de aço sob a ranhura do alto-forno, o tipo de material inclui principalmente punção, bolo de prensagem de pino de ferro com diâmetro de 100 mm e espessura de 50 mm e cabeça de vergalhão com diâmetro superior a 10 mm e comprimento inferior a 10 cm . O custo por tonelada é de cerca de 2100 yuans com base em vários tipos de materiais. O alto-forno de 800m3 é carregado com 9 bateladas por hora e 216 bateladas por dia. Cada lote contém 5.3 toneladas de sucata de aço. O aumento diário do alto-forno é de 216 * 5.3 = 1144.8 toneladas.
O efeito da adição de sucata de aço sob o tanque todos os dias = (2250-2100) * 1184 = 177600 yuans.
O aumento diário da eficiência dos dois métodos = 105300 + 177600 = 282900 yuans, o aumento anual da eficiência é de 8.48 milhões de yuans por mês e o aumento anual da eficiência é de quase 100 milhões de yuans.
O cálculo do benefício é apenas o benefício econômico direto do processo de fundição do alto-forno de produção de ferro, e não calcula a economia de energia, a redução do consumo e a eficiência, e o subsequente processo de produção de aço para aumentar a produção e a eficiência. Portanto, os benefícios de adicionar sucata ao alto-forno para empresas siderúrgicas são imensuráveis.
4. Sobre processamento de sucata e processo de produção em empresas siderúrgicas
Simplificando, se uma empresa siderúrgica estabelecer sua própria linha de produção para processamento profundo de sucata de aço, tomemos como exemplo o processamento de cabeças de barras de aço. Por exemplo, 1700 a 1800 toneladas por tonelada de barras de aço com diâmetro superior a 10 mm são demolidas e 1800 a 2000 toneladas por tonelada de resíduos de barras de aço de construção são processadas em cabeças de barras de aço com diâmetro inferior a 10 cm. O valor de aquisição é de cerca de 2300/tonelada. Cada tonelada de resíduos de cabeça de barra de aço pode economizar cerca de 150 yuans. O aumento diário da eficiência direta é de 150000 yuans e o aumento anual da eficiência é de 50 milhões de yuans. Em teoria, o custo por tonelada de ferro pode ser reduzido para cerca de 2000 yuans.
Desde este ano, temos explorado constantemente formas e meios de adicionar sucata no processo de fundição do aço. As várias maneiras resumidas neste documento podem reduzir a poluição ambiental e, ao mesmo tempo, aumentar a taxa de sucata, melhorar a taxa de utilização dos recursos de sucata e trazer benefícios significativos de redução de custos.