CC BY
114
МЕТАЛЛУРГИЯ ЧУГУНА
УДК 669.162.16
Сибагатуллин С.К., Харченко А.С., Семенюк М.А., Бегинюк В.А., Логачев Г.Н.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОКСОВОГО ОРЕШКА НА ДОМЕННЫХ ПЕЧАХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАСПОЛОЖЕНИЯ ОПРЕДЕЛЯЮЩЕЙ ЗОНЫ ПО СИЛОВОМУ ВЗАИМОДЕЙСТВИЮ ПОТОКОВ ШИХТЫ И ГАЗА
Аннотация. Проведением промышленных испытаний на доменных печах ОАО «ММК» полезным объемом 1370 и 2014 м3, оснащенных компактным БЗУ лоткового типа, выявлен рациональный режим использования коксового орешка в зависимости от расположения определяющей зоны по силовому взаимодействию потоков шихты и газа.
Ключевые слова: доменная печь, коксовый орешек, дренажная способность горна, компактное бесконусное загрузочное устройство лоткового типа.
Использование в составе шихты доменных печей коксового орешка и фракции является одним из направлений снижения удельного расхода скипового кокса. Применение такого топлива может осложнять работу горна доменных печей ввиду пониженной крупности отсева кокса 10-40 мм [1-3]. Особенно дренажная способность горна ухудшается на доменных печах, оснащенных компактным БЗУ лоткового типа. Причиной этого является неравномерность поступления кокса мелких фракций из бункера БЗУ в колошниковое пространство печи, при загрузке их с небольшим расходом совместно с железорудным сырьем. [4-6]. Снижение фильтрующей способности коксовой насадки особенно проявляется на печи, работающей в условиях нижней определяющей зоны по силовому взаимодействию потоков шихты и газа.
В связи с этим на доменных печах ОАО «ММК» полезным объемом 1370 м3, оснащенных компактным БЗУ лоткового типа, исследовали влияние расхода коксового орешка на ход плавки при различном расположении определяющей по газодинамике зоны.
На доменной печи А, работающей с нижней определяющей зоной, исследовали два периода: без использования орешка (период I, табл. 1) и с расходованием его в количестве 12,8 кг/т чугуна (период II).
На доменной печи А, работающей с верхней определяющей зоной, в базовом периоде коксовый орешек не грузили (III). В двух последующих периодах его загружали в количестве 12,2 кг/т чугуна (IV) и 22,6 кг/т чугуна (V) соответственно. Согласно табл. 1 вовлечение коксового орешка в шихту доменной печи Б, работающей в условиях нижней определяющей зоны, в количестве 12,8 кг/т чугуна без использования компенсирующих мероприятий обеспечило коэффициент замены кокса коксовым орешком, равный 0,61 кг/кг. Низкая величина эквивалента замены являлась результатом снижения фильтрующей способности коксовой насадки во втором периоде (табл. 2, 3).
Таблица 1
Основные технологические показатели _работы доменных печей_
Доменные печи
Наименование показателей А Б
Номер периода
I II III IV V
Длительность периода,сут 9 9 9 9 9
Расход коксового орешка (сухого), кг/т чугуна 0 12,8 0 12,2 22,6
Удельный расход кокса (сухого, скипового), кг/т чугуна: фактический приведенный 443,1 443,1 4 4 СО СО 53 434,3 434,3 428.1 425.2 421,5 418,8
Коэффициент замены кокса коксовым орешком, приведенный к базо- - 0,61 - 0,75 0,69
вому периоду, кг/кг
Производительность, т/сут: - по фактическому количеству загруженных подач - приведенная 3260 3260 3158 3290 33 СО со сл сл 4 4 3706 3760 3 3 СП СП СП сл
Расход, м3/т чугуна: дутья природного газа 1229 100 1247 109,1 1154 109,5 1132 110,7 1099 112,8
Удельный расход всего топлива, кг/т чугуна: - фактический (кокс, природный газ, коксовый орешек) 516,0 530,2 514,1 521,0 526,3
- в том числе сумма кокса и коксового орешка 443,1 451,1 434,3 440,3 441,1
- приведенный 443,1 447,9 434,3 437,4 441,4
Содержание О2 в дутье, % 27,1 26,6 28,1 27,8 28,5
Расход сырьевых материалов, кг/т чугуна 1662 1689 1693 1693 1703
Интенсивность хода, т/(м3 сут): - по руде 3,96 3,89 3,07 3,12 3,09
- по суммарному углероду 0,87 0,84 0,70 0,70 0,70
Рудная нагрузка, т/т 3,56 3,74 3,61 3,78 3,86
Содержание Fe в шихте, % 58,2 57,3 57,2 57,3 56,8
Содержание в чугуне, %: Si Мп 0,71 0,28 0,73 0,32 0,67 0,31 0,70 0,33 0,71 0,35
S 0,021 0,018 0,018 0,017 0,018
С 4,64 4,71 4,76 4,76 4,79
Содержание в шлаке, %: SiO2 АЮэ 36,8 12,8 36,8 12,8 36,9 12,6 36,6 12,8 37,0 12,5
СаО 36,0 36,0 36,5 36,3 35,6
МдО S 9,6 0,738 9,6 0,699 9,3 0,693 9,6 0,678 10,0 0,631
МЕТАЛЛУРГИЯ ЧУГУНА
Таблица 2
Показатели, характеризующие дренажную способность горна в период накопления жидких продуктов плавки
Доменные печи
Наименование показателей А Б
Номер периода
I II III IV V
Величина коэффициента со-
противления шихты в нижней
части печи:
- от конца предыдущего
выпуска к середине
межвыпускового периода Ашнн 11,61 11,83 10,78 11,27 11,31
- от середины
межвыпускового периода
к началу следующего выпуска Ашнк 11,82 12,02 10,90 11,38 11,46
Отношение Ашнн /Ашнк 0,990 0,984 0,988 0,991 0,987
Длительность срабатывания
шихтовых материалов, с:
- от конца предыдущего
выпуска к середине
межвыпускового периода АТн 122 123 101 100 99
- от середины
межвыпускового периода
к началу следующего выпуска Атк 131 133 107 104 106
Отношение АТн /Атк 0,931 0,925 0,948 0,958 0,937
Атк - АТн 9 10 6 4 7
Таблица 3
Показатели, характеризующие дренажную способность кокса в горне печи в период выпуска жидких продуктов плавки
Согласно табл. 2 в периоде II повысился коэффициент сопротивления шихты в нижней части печи, снизилось отношение его величины в первой половине межвыпускового периода ко второй, что свидетельствует об ухудшении газопроницаемости столба шихты в этой зоне. Вовлечение коксового орешка в
шихту доменной печи Б сопровождалось повышением времени срабатывания порций шихты в печи (табл. 2), увеличением количества остающегося в печи шлака после выпуска (табл. 3), уменьшением времени от начала выпуска до появления шлака и снижением интенсивности выпуска чугуна, что указывает на снижение фильтрующей способности кокса в горне печи.
Применение коксового орешка на доменной печи А, работающей с верхней определяющей зоной, в количестве 12,2 кг/т чугуна без использования компенсирующих мероприятий сопровождалось увеличением производительности (см. табл. 1). Дренажная способность горна не изменилась. Коэффициент замены составил 0,68 кг/кг. Увеличение расхода орешка до 22,6 кг/т чугуна без использования компенсирующих мероприятий привело к ухудшению фильтрующей способности коксовой насадки и снижению производительности печи. Это являлось результатом перемещения определяющей зоны вниз печи. Коэффициент замены снизился до 0,61 кг/кг.
Проведением опытных плавок на доменных печах полезным объемом 2014 м3, работающих с верхней и нижней определяющими зонами, выявили мероприятия, компенсирующие отрицательное действие орешка на ход доменной плавки, в том числе дренажную способность горна. В качестве них целесообразно использовать промывочные материалы (марганцевая или михайловская железная руды в количестве 1,7 и 2,9 кг на 1 кг орешка соответственно), кокс повышенного качества. Применение кокса с более высокой на 0,14 % абс. горячей прочностью либо пониженной на
0.05 % абс. истираемостью устранит отрицательное действие расхода орешка в количестве 4 кг/т чугуна.
Заключение
Использование коксового орешка на доменной печи, работающей с нижней определяющей зоной, приводило к снижению дренажной способности горна, вследствие чего обеспечивало низкий коэффициент замены им кокса, равный 0,61 кг/кг. Вовлечение орешка в количестве до 12 кг/т чугуна в шихту доменной печи, работающей с верхней определяющей по газодинамике зоной, не требовало компенсации негативного его действия на дренаж горна. Коэффициент замены кокса орешком составил 0,68 кг/кг. Дальнейшее увеличение расхода орешка сопровождалось перемещением определяющей зоны в нижнюю часть печи и снижением эквивалента замены до 0,61 кг/кг, в связи с чем требовалось применение компенсирующих мероприятий, таких как улучшение качества кокса, использование промывочных материалов.
Литература
1. Влияние коксового орешка на фильтрацию жидких продуктов плавки в горне доменной печи / С.К. Сибагатул-лин, А.С Харченко, А.В. Чевычелов и др. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2010. № 4. С. 26-28.
Доменные печи
Наименование показателей А Б
Номер периода
I II III IV V
Количество остающегося в
печи шлака после выпуска, ковши (А^ 0,44 0,55 0,71 0,68 0,84
Время от начала выпуска
до появления шлака, мин:
на летке № 1 (Т1) 8,8 7,6 6,5 7,2 6,1
на летке № 2 (Т2) 10,1 9,2 10,8 12,7 9,7
Среднеарифметическое значение между Т1 и Т2 (т) 9,5 8,4 8,7 10,0 7,9
Интенсивность выпуска чугуна, т/мин: из летка № 1 ^1) 4,1 4,0 4,8 5,3 4,7
из летка № 2 ^2) 4,3 4,1 5,5 4,8 5,3
Среднеарифметическое значение между V1 и V2 4,2 4,1 5,0 5,1 5,0
№1 (13). 2013
17
Раздел 2
2. Об условиях, необходимых для эффективного использования коксового орешка в шихте доменной печи / А.С. Харченко, Е.О. Теплых, А.А. Полинов, и др. // Теория и технология металлургического производства: межрегион. сб. науч. трудов / под ред. В.М. Колокольцева. Вып. 10. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2010. С. 26-30.
3. Харченко А.С., Сибагатуллин С.К., Колосов А.В. Использование нейросетевого моделирования для изучения газодинамического режима в нижней части доменной печи в условиях ее работы с коксовым орешком // Изв. вузов. Черная металлургия. 2011. № 11. С. 23-26.
4. Рациональный режим загрузки коксового орешка в шихтовый бункер БЗУ / А.В. Чевычелов А. В. Павлов, Е.О.
Сведения об авторах
Теплых, А.С. Харченко, С.К. Сибагатуллин // Сталь. 2013. № 7. С. 8-10.
5. Влияние последовательности набора материала в бункер компактного БЗУ на эффективность работы доменной печи / А.В. Чевычелов, М.Н. Евстафьев, В.А. Бегинюк, С.К. Сибагатуллин, Е.О. Теплых, А.С. Харченко // Черные металлы. 2012. Спец. выпуск. С. 43-45.
6. Харченко А.С., 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. 18-19.
Сибагатуллин Салават Камилович - д-р техн. наук, проф. института металлургии, машиностроения и материалообра-ботки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-84-30. Email: 10skt@mail.ru
Харченко Александр Сергеевич - канд. техн. наук, доц. института металлургии, машиностроения и материалообра-ботки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-84-30. E-mail: as.mgtu@mail.ru
Семенюк Михаил Александрович - старший мастер участка доменного цеха ОАО «ММК». E-mail: semenyuk.ma@mmk.ru
Бегинюк Виталий Александрович - ведущий специалист технологической группы доменного цеха ОАО «ММК». Тел.: 24-10-38. E-mail: beginyuk.va@mmk.ru
Логачев Григорий Николаевич - ведущий инженер-технолог лаборатории чугуна ОАО «ММК». Тел.: 8(3519) 24-66-94. E-mail: logachev.gn@mmk.ru
♦ ♦ ♦
УДК 669.162.221.2
Савченко Г.Ю., Баюкова В.А., Вострокнутова О.Н., Леднов А.Ю., Савинова Н.А. АКУСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФУТЕРОВКИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
Аннотация. В данной статье рассмотрены методы неразрушающего контроля состояния футеровки доменной печи. Более подробно показаны методы акустического контроля. Описаны основные положения эхо-метода и метода собственных колебаний. Представлены принципы определения состояния футеровки доменной печи на основе акустической модели многослойной конструкции.
Ключевые слова: доменная печь, футеровка, неразрушающий контроль, акустический метод диагностики, эхо-метод, метод собственных колебаний, спектральный метод, многослойная конструкция, импедансный метод, акустическая модель.
Состояние футеровки доменной печи в процессе кампании изменяется. В районе шахты происходит образование и сход настыли, механический износ футеровки. В районе горна и лещади происходит термическое разрушение, образование и размыв гарнисажа. Различными технологическими приемами можно контролировать эти процессы и поддерживать профиль доменной печи в оптимальном технологическом состоянии.
Определение текущего состояния футеровки доменной печи является сложной задачей. Конструктивно футеровка представляет собой многослойную конструкцию, в процессе эксплуатации доменной печи происходит разрушение футеровки и перерождение материалов, что можно рассматривать как появление новых слоев. Для диагностики состояния слоев футеровки предложено множество методов [1-3]:
- теплотехнический - заключающийся в построении математической модели температурного поля внутри доменной печи. Для реализации методов этого типа проводят контроль тепловых нагрузок на холодильники, закладку термопар в кладку доменной печи, контроль температуры кожуха доменной печи;
- радиационный - для реализации метода производится закладка радиоактивных изотопов в кладку доменной печи и по радиоактивному излучению чугуна судят о том, какие блоки разрушились;
- аналитический - для обеспечения работоспособности метода контролируют материальный и тепловой баланс доменного процесса;
- взятие керна - производят бурение кладки доменной печи, в процессе бурения измеряют температуру. По результатам анализа керна и температурам судят об износе футеровки доменной печи;
