CC BY
19
Maksudova Nasima Adgamovna, senior teacher, Tashkent State Technical University, Tashkent, Uzbekistan, (e-mail dena@mail.ru.)
Abstract. In the work, the compositions and technology of producing ceramic dyes of brown color of various shades for building ceramics based on anorthite silicate based on natural and technogenic raw materials, including industrial wastes, were developed.
Keywords: Ceramic pigments, color, building ceramics, decoration, color coordinates.
УДК 669.162.281
АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ БОКОВОЙ НАГРУЗКИ ШИХТЫ ПО ВЫСОТЕ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Карпова Ксения Сергеевна, студент (e-mail: ks.shumilina@yandex.ru) Карпов Антон Владимирович, к.т.н., доцент (e-mail: antonkrpv@rambler.ru) Липецкий государственный технический университет, г.Липецк, Россия
В данной работе обоснована важность контроля организации движения газа по диаметру и высоте доменной печи. Произведен анализ изменения величины бокового давления на стенки доменной печи при различных расходах шихтовых материалов Получены уравнения нелинейной регрессии, позволяющие вычислить по высоте доменной печи значения боковой нагрузки, действующей на стенки и материалы.
Ключевые слова: доменная печь, материалы, боковая нагрузка, газ, рабочее пространство, нелинейная регрессия.
Организация движения газа в рабочем пространстве доменной печи является важнейшей задачей реализации доменного процесса. Известно, что доменный процесс основан на противотоке газа и шихтовых материалов, первый направлен снизу - вверх, вторые сверху - вниз. Во время этого процесса газ выполнят две основные функции: передача тепла шихте и восстановление оксидов железа [1-4].
Равномерное распределение газовой фазы в слое материалов по диаметру и высоте доменной печи обеспечивается предварительной подготовкой материалов, заключающейся в отсеве ее мелких фракций и применении специальных систем загрузки шихты на колошник [5]. Однако невозможно предотвратить образование мелочи (классов размером менее 5 мм) в железорудных материалах и топливной части при процессах их перегрузки. Например, материал до попадания в рабочее пространство печи испытывает 3-х кратное падение при ссыпании на главный подъемник, в засыпное устройство и непосредственно на шихту, находящуюся в доменной печи. Помимо этого, тепловые, химические и физические воздействия в рабочем пространстве печи тоже провоцируют образование мелкой фракции.
Целью данной работы является оценка величины боковой нагрузки, действующей на кладку доменной печи, которая показывает значение сил
внутреннего и внешнего сопротивления, провоцирующих образование мелочи в шихтовых материалах.
Определить нагрузку, действующую на стенки и соответственно материалы в доменной печи, возможно путем расчета активного веса шихты [6]:
Р = Н -г-Ар - F -р ,
а I г -1 /^вспл '
где Н - значение высоты материалов, находящихся в печи, м; у - насыпная плотность шихты по высоте столба, Н/м ; Ар - перепад давления газа, Н/м ; Г - силы внутреннего и внешнего трения, Н/м .
Учитывая, что в нашем случае непосредственное значение величины активного веса шихты не нужно, необходимо определить ее составляющие.
Полное сопротивление сил трения состоит из силы внешнего трения о стенки (¥с) и силы внутреннего трения Гвн сыпучих материалов:
Г = Г + Т
Сила внешнего трения зависит от бокового давления:
Тс = - /1, где Qб - боковое давление, Н/м ;
- коэффициент трения сыпучего материала по стенке. Боковое давление столба шихты возможно определить по формуле Янсена:
уЯ
^ = 2 /1
Гл ( 2 /хпН^ ^ 1 - ехр ———
V V Я уу
где Я - радиус столба шихты, м; п - условный коэффициент бокового давления
Коэффициент бокового давления возможно определить из соотношения:
[1 + 2/2 + -(V/2 - /12 - /)]-1,
п
2
где / - коэффициент внутреннего трения материалов шихты, Н/м ;
Таблица 1 - Исходные данные для расчета величины боковой нагрузки
Номер исходных данных Расходы, кг/т чугуна
кокса агломерата окатышей
1 490 1200 394
2 470 1200 394
3 440 1200 394
4 410 1200 394
5 380 1200 394
6 350 1100 500
7 350 1000 600
8 350 900 700
9 350 800 800
Для вычисления величины боковой нагрузки приняты показатели и режим работы, а также геометрические размеры доменной печи объемом 3200 м . При этом она условно разделена на 4 равные зоны, от колошника до распара. Исходные данные для расчета величины боковой нагрузки представлены в таблице 1. Результаты расчета представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Результаты расчета величины боковой нагрузки, атм
Вариант
^""---..расчета
Номер зоны 1 2 3 4 5
1 зона 0,2407 0,2423 0,2439 0,2455 0,2472
2 зона 0,3709 0,3739 0,3771 0,3803 0,3835
3 зона 0,5669 0,5722 0,5777 0,5833 0,5890
4 зона 0,5711 0,5772 0,5836 0,5901 0,5968
Продолжение таблицы 2
Вариант
Номер зоны 6 7 8 9
1 зона 0,2535 0,2597 0,2660 0,2725
2 зона 0,3911 0,3984 0,4056 0,4129
3 зона 0,5988 0,6078 0,6169 0,6261
4 зона 0,6041 0,6107 0,6173 0,6238
Результаты расчета по 1, 5 и 9 варианту представлены на рисунке 2.
Из полученных данных видно, что при снижении расхода кокса на тонну выплавляемого чугуна величина боковой нагрузки на стенки доменной печи повышается, что объясняется увеличением доли железорудного материала, находящегося в рабочем пространстве, и, соответственно, общей массы находящегося материала.
Увеличение доли окатышей в железорудной части приводит к повышению величины боковой нагрузки на стенки доменной печи также за счет роста массы материала, пребывающего в рабочем пространстве, несмотря на снижение их коэффициента трения, зависящего от угла естественного откоса.
Полученные выводы частично объясняют возможности значительной интенсификации доменной плавки при вдувании пылеугольного топлива за счет увеличения массы материала, находящегося в пространстве печи, и, соответственно, возможности повышения давления дутья.
о
[ч
я
5
« X
\ \ V V
\ \ \ К4 \\ V4
хч
\ . \ \\
ч \
\\ /) 1 / 1
0,2000 0,3000
0,4000 0,5000 Боковая нагрузка, ,им
0,6000 0,7000
— • - Кокс 490 кг I, агломерат 1200 кг т, окатыши 394 кг г Кокс 380 кг т. агломерат 1200 кг т. окатыш» 394 кг т --Кокс 350 кг т, агломерат 800 кг т. окатыш» 800 и т
Рисунок 2 - Изменение величины боковой нагрузки, действующей на
стены доменной печи
По полученным результатам расчета получены регрессионные уравнения определения величины боковой нагрузки для разных зон доменной печи, при помощи множественной нелинейной регрессии, которые имеют следующий вид:
- для 1 зоны 0б1 = 0,2657 + 3 *10-17 • О5 - 0,1 * 10-17 • А5 - 0,3 *10-16 • К5, атм.
- для 2 зоны 0б2 = 0,40676 + 4* 10-17 • О5 -1 *10-17 • А5 - 5,9 * 10-16 • К5, атм.
- для 3 зоны £б3 = 0,6196 + 5 *10-17 • О5 -1 *10-17 • А5 -10,4 *10-16 • К5, атм.
- для 4 зоны Qб4 = 0,62131 +12,1 * 10-16 • О5 -1 *10-17 • А5 - 3 *10-17 • К5, атм.
Проведенные математические вычисления показали возможность расчёта величины боковой нагрузки на стенки доменной печи аналитическим способом, а именно по уравнениям нелинейной регрессии. Достоверность полученных уравнений подтверждается нормальностью распределения остатков, а также значением коэффициента корреляции 0,9.
Таким образом в работе произведен анализ изменения величины бокового давления на стенки доменной печи, из которого видно, что при снижении расхода кокса на тонну выплавляемого чугуна она повышается, что объясняется увеличением доли железорудного материала, находящегося в рабочем пространстве, и, соответственно, общей массы находящегося материала, аналогично действует и повышение доли окатышей в железорудной части шихты. Это говорит о повышении вероятности рассыпания на мелкие фракции материалов, находящихся в рабочем пространстве печи
при снижении количества кокса. Также в работе получены уравнения нелинейной регрессии для 4 зон доменной печи, позволяющие вычислить значение боковой нагрузки, действующей на ее стенки.
Список литературы:
1. Коршиков Г.В. Механизм взаимодействия механических сил столба шихты и газового потока / Г.В. Коршиков, В.Н. Титов, В.Г. Михайлов, А.В. Карпов // Современная металлургия нового тысячелетия сборник научных трудов II международной научно-практической конференции. 2016. С. 113-123.
2. Коршиков Г.В. Влияние интенсивности доменной плавки на расход топлива и кинетику химических реакций восстановительного процесса / Г.В. Коршиков, В.Н. Титов, В.Г. Михайлов, А.В. Карпов // Сталь. 2016. № 2. С. 9-15.
3. Коршиков Г.В. Влияние химических процессов на термодинамические параметры газового потока в доменной печи / Г.В. Коршиков, В.Н. Титов, В.Г. Михайлов, А.В. Карпов // Сталь. 2016. № 6. С. 2-9.
4. Теплообменные, восстановительные и газодинамические явления в начальном периоде задувки доменных печей / Иноземцев Н.С., Титов В.Н., Михайлов В.Г. и др. // Современная металлургия нового тысячелетия сборник научных трудов II международной научно-практической конференции. 2016. С. 87-99.
5. Выявление рациональной последовательности загрузки шихтовых материалов в бункер БЗУ лоткового типа/ Миникаев С.Р., Сидоров М.В., Сибагатуллина М.И. и др. // Теория и технология металлургического производства. 2015. № 1 (16). С. 35-38.
6. Доменное производство: Справочное издание. В 2-х т. Том 1. Подготовка руд и доменный процесс / Вегман Е.Ф. и др. М.: Металлургия, 1989. - 496 с.
UDC 669.162.281
SIZE CHANGE ANALYSIS OF SIDE LOAD OF FURNACE-CHARGE ON HEIGHT
OF BLAST FURNACE
Karpova Kseniya Sergeevna, student
(e-mail: ks.shumilina@yandex.ru)
Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russia
Karpov Anton Vladimirovich, Cand.Tech.Sci., associate professor
(e-mail: antonkrpv@rambler.ru)
Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russia
Abstract. In this work is proved the importance of organization control of gas flow to diameter and height of the blast furnace. Was made the analysis of size change of the side pressure on the blast furnace walls at various expenses of charging materials. Were received the equations of nonlinear regression, resulting in calculating on height of the blast furnace the values of side loading affecting on the walls and materials.
Keywords: blast furnace, materials, side loading, gas, furnace body, nonlinear regression.
