CC BY
65
Сибагатуллина Маргарита Ильдаровна - студентка гр. МБЖ-10, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
ABOUT INFLUENCE OF RATIO OF SLOPE ANGLES OF CHARGING MATERIALS ON THEIR DISTRIBUTION IN THE TOP OF THE BLAST FURNACE
Sibagatullin Salavat Kamilovich - D. Sc. (Eng.), Professor, Nosov Magnitogorsk State Tecnical University. Phone: (3519)29-84-30.
Guschin Dmitriy Nikolaevich - Postgraduate Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Timofeev Vadim Jurievich - Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Fillippov Aleksey Ivanovich - Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Sibagatullina Margarita Ildarovna - Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University.
Abstract. Physical and mechanical properties of materials, trajectories of their moving to the stockline, counterpoising by lifting force of gas flow influences the ratio of slope corners at top of black furnace.
Notwithstanding constant charging regime, redistribution of slopes occurs as a result of gas permeability varying and change of gas parameters such as speed, pressure, density, temperature and hence the blowing intensity
Keywords: Black furnace, charging, top of the black furnace, distribution of materials, iron-ore raw materials, coke, gas permeability, the gas flow.
♦ ♦ ♦
УДК 669.162.16
Миникаев С.Р., Сидоров М.В., Сибагатуллина М.И., Харченко Е.О., Кузнецов Д.М.
ВЫЯВЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ЗАГРУЗКИ ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В БУНКЕР БЗУ ЛОТКОВОГО ТИПА
Аннотация. Установлено влияние расположения добавочных материалов в слое агломерата и доли окатышей от железорудной части шихты на коэффициент равномерности их выхода из бункера БЗУ. Наиболее высокую его величину обеспечивала загрузка: на дно шихтового бункера 69 % агломерата, затем коксового орешка и марганцевой руды, далее загрузка оставшегося 29 % агломерата, после чего окатышей в количестве 30 % от железорудной части шихты.
Ключевые слова: БЗУ лоткового типа, последовательность расположения материалов в бункере БЗУ.
Равномерное распределение компонентов шихты по окружности колошника доменной печи и оптимальное по радиусу обеспечивает снижение градиента температур по периферии, повышение степени использования газового потока, вследствие чего уменьшение температур в газоотводах. Это может позволять вести плавку с повышенным перепадом давления газов [1]. Его рост на каждые 10 кПа в условиях ровного схода шихтовых материалов обеспечивает снижение удельного расхода кокса на 8 кг/т чугуна и повышение производительности печи более чем на 2% [2]. Однако на печах, оснащенных компактным бесконусным загрузочным устройством (БЗУ) лоткового типа, возникают сложности в обеспечении равномерного окружного распределения материалов [3,4]. Это связано с много-компонентностью используемой шихты.
На равномерность поступления материалов в колошниковое пространство печи в значительной степени влияет расположение компонентов шихты в бункере БЗУ относительно друг друга. Для выявления
рационального режима загрузки шихты в доменную печь провели серию опытов на физической модели однотрактового компактного загрузочного устройства лоткового типа, изготовленной в масштабе 1:5 по отношению к линейным размерам БЗУ доменных печей № 2, 4, 6 ОАО «ММК» [5, 6].
Исследовали влияние расположения добавочных материалов в слое агломерата и доли окатышей от железорудной части шихты на коэффициент равномерности поступления компонентов шихты из бункера БЗУ в колошниковое пространство печи. Его рассчитали по следующей формуле:
(1)
Ккш = 1
кш„
ср
где с; - среднеквадратическое отклонение по массе 1-х порций компонентов шихты, поступающих из бункера;
КШср - среднее значение поступающих из бункера порций шихты, по массе.
В исследовании применили полный двухфактор-
ный план эксперимента [7] при варьировании на трех уровнях.
Для математического описания выходного параметра от указанных факторов выбрано уравнение
У = Ь0 + Ь1Х1 + Ь2Х2 + Ь12х12 + Ъ11х1 +
^ Ь22Х2 ^ Ь3Х1Х2 ^ Ь4Х2Х1
+ Ь5Х2 Х2
(2)
где XI, х2 - факторы, влияния которых на параметр исследуются;
Ь - коэффициенты уравнения регрессии.
В процессе эксперимента в бункер БЗУ загружали агломерат, окатыши, марганцевую руду и коксовый орешек. Количества руды и топливной добавки в бункере модели БЗУ были постоянными и соответствовали их расходу 200 и 100 кг/подачу. Располагали их под агломератом, в среднем его слое и над ним. Окатыши при этом находились сверху, а добавки размещали в последовательности убывания их объемной доли снизу вверх бункера. Варьируя долю окатышей в интервале от 10 до 50 %, оставляя неизменным общее количество загружаемых в бункер материалов, производили их выпуск в колошниковое пространство печи. По ходу выпуска отбирали пробы и отделяли материалы друг от друга. Определяли долю каждого материала по мере их истечения и затем по формуле (1) рассчитывали коэффициент равномерности поступления компонентов шихты из бункера БЗУ.
В ходе эксперимента было соблюдено равенство критерия Ньютона для реальной печи (№дп) и модели (№м):
Ыв
Г хт
п
Мп х Ь
(3)
где А - доля агломерата, располагающаяся под окатышами в шихтовом бункере БЗУ, %;
ОК - доля окатышей от железорудной части шихты, %.
В полученном уравнении все факторы представлены в кодированной форме и изменяются от -1 до 1. Зависимости коэффициента равномерности от исследованных факторов приведены на рис. 1, 2.
Наиболее высокую равномерность обеспечивала загрузка: на дно шихтового бункера 69% агломерата, затем коксового орешка и марганцевой руды, далее загрузка оставшегося 29% агломерата, после чего окатышей в количестве 30% от железорудной части шихты (рис. 1).
0,
§
я к
т
о «
^
о о К Л о
о " К
Я
И -0
60 35 10 15
-0,40
ж*
* X
0
25
50
75
100
где Мп - масса поступающей шихты из бункера БЗУ, кг;
Ь - расстояние, на которое перемещаются материалы, м;
тп - время, за которое происходит перемещение на расстояние Ь, с;
Б - сила тяжести материала, Н.
Кавдый эксперимент дублировали, после чего находили дисперсию каждого опыта. Затем по критерию Кохрена определяли однородность данного ряда дисперсий.
Обработкой экспериментальных данных определены коэффициенты уравнения (2), значимость которых оценили по критерию Стьюдента.
Коэффициент равномерности поступления компонентов шихты из бункера БЗУ для проведенных экспериментов описывается следующим полиномом:
Ккш = 0,492 + 0,340А - 0,051 ОК + 0,035АОК -
-0,452А2 -0,060К2 - 0,038АОК2 + 0,0300КА2 , (4)
Количество агломерата, располагающегося под добавками, %
Рис.1. Зависимость равномерности поступления компонентов шихты из бункера БЗУот доли агломерата, располагающегося под добавками, при доле окатышей
от железорудной части шихты 10 % ('*"), 30 % и 50 % ( ♦ ) по массе
При увеличении доли окатыше до 50% для обеспечения наиболее высокого коэффициента равномерности целесообразно было увеличить долю агломерата, располагающегося под добавками до 71%, и, наоборот, при снижении их доли до 30 % количество агломерата в нижней части бункера необходимо было уменьшить до 64% (см. рис. 1).
При расположении добавок над слоем агломерата, под окатышами увеличение их доли влияло на коэффициент равномерности компонентов шихты (Ккш) экстремально. С долей окатышей, равной 10% (90% агломерата), коэффициент равномерности всех материалов составил 0,28, при этом у агломерата он был равен 0,92, у окатышей - 0,35, у руды - (-0,09), у коксового орешка - (-0,06). Уменьшение доли агломерата в шихте до 70% (доля окатышей 30 %) способствовало снижению равномерности его поступления до 0,80. При этом коэффициент равномерности остальных материалов увеличился. Его величина составила 0,38 у окатышей, 0,03 у руд и 0,31 у топливной добавки. В результате средний коэффициент равномерности вырос до 0,38 (рис. 2).
Дальнейшее увеличение доли окатышей до 50%
2
36
Теория и технология металлургического производства
приводило к снижению коэффициента равномерности выхода из бункера агломерата до 0,50 и коксового орешка до 0,04 и увеличению окатышей и руд до 0,48 и 0,2 соответственно. Однако это повышение не обеспечило рост среднего коэффициента, который понизился до 0,31 (см. рис. 2). Аналогичное распределение шихтовых материалов наблюдали при размещении добавок в среднем слое агломерата.
0,60
m
о «
0,35
0,10
-0,15
-0,40
10
20
30
40
50
Доля окатышей, %
Рис.2. Зависимость равномерности поступления компонентов шихты из бункера БЗУот доли окатышей в железорудной части шихты при расположении добавок
в слое агломерата (
-.Д..
'), под ним (-*"), на нем (~
Согласно рис. 2 расположение добавок в нижней части бункера обеспечивало неравномерное их распределение в колошниковом пространстве. Коэффициент равномерности распределения добавочных материалов составил меньше (-1). Поэтому такой режим может быть актуальным в случае точечной их загрузки.
Заключение
Проведением планированного эксперимента на физической модели однотрактового компактного загрузочного устройства, изготовленного в масштабе 1:5 по отношению к линейным размерам БЗУ доменных печей № 2, 4, и 6 ОАО «ММК»», установлено влияние расположения добавочных материалов в слое агломерата и доли окатышей от железорудной части
шихты на коэффициент равномерности их выхода из бункера БЗУ. Наиболее высокую его величину обеспечивала загрузка: на дно шихтового бункера 69% агломерата, затем коксового орешка и марганцевой руды, далее загрузка оставшегося 29% агломерата, после чего окатышей в количестве 30% от железорудной части шихты.
Список литературы
1. Влияние последовательности набора материала в бункер компактного БЗУ на эффективность работы доменной печи / A.B. Чевычелов, М.Н. Евстафьев, В.А. Бегинюк, С.К. Сибага-туллин, Е.О. Теплых, A.C. Харченко // Черные металлы. Спец. вып. 2012. С. 43-45.
2. Сибагатуллин С.К., Майорова Т.В. Увеличение работы газового потока в доменной печи с повышением общего перепада давления по высоте // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2011. № 1. С. 14-16.
3. Анализ особенностей формирования порций и истечения материалов из бункера БЗУ при загрузке шихты / Пыхтеева К.Б., Загайнов С.А., Тлеугабулов Б.С., Филиппов В.В., Журав-левД.Л., Николаев Ф.П. // Сталь. 2008. № 6. С. 14-19.
4. Об условиях, необходимых для эффективного использования коксового орешка в шихте доменной печи / A.C. Харченко, Е.О. Теплых, В.Л. Терентьев и др. // Теория и технология металлургического производства: межрегион. сб. науч. тр. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И.Носова, 2010. Вып.10. С. 26-30.
5. Харченко A.C., Сибагатуллин С.К., Сысоев Н.П. Поступление коксового орешка совместно с агломератом и окатышами из шихтового бункера БЗУ в колошниковое пространство доменной печи // Изв. вузов. Черная металлургия. 2011. № 8. С 1819.
6. Истечение материалов из шихтового бункера лоткового загрузочного устройства доменной печи по видам крупности / С.К. Сибагатуллин, А.С Харченко, С.И. Гаврюшкин, A.B. Чевычелов // Теория и технология металлургического производства: межрегион. сб. науч. тр. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И.Носова, 2009. Вып.9. С. 21-25.
7. Спирин H.A. Лавров В.В. Методы планирования и обработки результатов инженерного эксперимента. Конспект лекций. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2004. 257 с.
Сведения об авторах
Миникаев Самат Ринатович - студент института металлургии, машиностроения и материалообработки, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».
Сидоров Максим Вадимович - магистрант института металлургии, машиностроения и материалообработки, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».
Сибагатуллина Маргарита Ильдаровна - студентка 5 курса факультета стандартизации, химии и биотехнологии, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».
Харченко Елена Олеговна - канд. техн. наук, аспирант института металлургии, машиностроения и материалообработки, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519)29-84-30. Email: eo.mgtu@mail.ru
Кузнецов Дмитрий Михайлович - студент института строительства, архитектуры и искусства, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
IDENTIFICATION OF THE RATIONAL SEQUENCES OF CHARGE MATERIALS LOADING INTO THE HOPPER OF THE BELL-LESS CHARGING DEVICE OF GUTTER TYPE
Minikaev Samat Rinatovich - Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University.
Sidorov Maksim Vadimovich - Magistracy Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University.
Sibagatullina Margarita Ildarovna - Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University.
Harchenko Elena Olegovna - Ph. D. (Eng.), Postgraduate Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Email: eo.mgtu@mail.ru
Kuznetsov Dmitriy Mihaylovich - Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University.
Abstracts. The influence of various factors on the uniformity of the components income of the charge from the hopper of the bell-less charging device.
Keywords: Bell-less charging device of gutter type, sequence of arrangement of materials in the hopper of the bell-less charging device.
♦ ♦ ♦
УДК 669.14.018.256
Франк Шрама, Барт Ван Дер Берг, Гвидо Ван Хаттум
СРАВНЕНИЕ ВЕДУЩИХ МЕТОДОВ ДЕСУЛЬФУРАЦИИ ЧУГУНА*
Аннотация. Металлурги по всему миру согласны, что наиболее эффективным и экономически дешевым решением в кислородно-конвертерном производстве стали является десульфурация чугуна между доменной печью и конвертером. В настоящее время используются различные методы десульфурации чугуна. Среди этих методов Kanbara Reactor (KR) process (с использованием только извести в качестве реагента), процесс моновпрыска магния (при помощи только магния в качестве реагента, также известный как процесс Ukraina Desmag) и процесс совместной инъекции (с использованием магния и извести / CaC2 в качествереагентов) являются во всем мире наиболее популярными.
Эти три метода десульфурации чугуна сравниваются по эффективности, затратам и общей производительности. Процесс KR в состоянии достигнуть низких концентраций серы (> 0,001%) в горячем металле и требует небольших затрат реагентов. Тем не менее из-за высокой потери железа процесс KR имеет самые высокие эксплуатационные расходы. Процесс моновпрыска магния очень быстрый из-за использованияреактивного магния в качестве реагента. Основные проблемы связаны с ресульфурацией (содержание серы не может быть достигнуто менее 0,005%), вредностью и высоким уровнем опасности процесса. Поэтому этот процесс (который берет свое начало в СССР) никогда не мог закрепиться в западной сталелитейной промышленности. Процесс совместной инъекции с использованием магния и извести объединиет лучшее из обоих способов. С его помощью можно достигнуть низкой концентраций серы и десульфурация проходит быстро. Соинжекция является самым гибким и рентабельным методом на рынке. Поэтому этот процесс все еще рассматривается как стандартная практика в мире кислородно-конвертерного производства стали.
Ключевые слова: кислородно-конвертерное производство стали; десульфурация чугуна, соинжекция; реактор Кахба-ры; моноинжекция магния; украинский процесс десульфурации магнием.
Несмотря на то, что можно удалять серу в самом конвертере, с экономической точки зрения выгоднее удалить серу перед загрузкой металла в конвертер [3].
Во всем мире существует целый ряд методов десульфурации чугуна, однако три метода в настоящее время используются в большем промышленном масштабе: процесс Kanbara Reactor (KR), с известью в качестве реагента, моновпрыск магния (MMI), с магнием в качестве реагента (также упоминается в литературе как Ukraina-Desmag process) и процесс совместного впрыска, с использованием магния и изве-
* Перевод Дуденкова C.B., ст.гр.МЧМБ-11.
сти или карбида кальция (иногда все три реагента) в качестве реагентов.
Реагентами, используемыми в КЯ, ММ1 и совместной инъекции, являются известь, карбид кальция и магний. Все процессы основаны на следующих химических реакциях:
8 + СаО -> Са8 + О (1)
8 + СаС2 -> Са8 + 2С (2)
8 + Мя -> Мя8 (3)
Реакция (3) в три раза быстрее, чем реакция (2) и в 20 раз быстрее реакции (1). Это означает, что магний является более быстрым реагентом для удаления серы, чем карбид кальция или известь.
за
Теория и технология металлургического производства
