Научная статья на тему 'Исследование количества твердых осаждений и пути их уменьшения с целью повышения ресурса узлов и механизмов доменных печей'

Исследование количества твердых осаждений и пути их уменьшения с целью повышения ресурса узлов и механизмов доменных печей Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
139
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЗАСЫПНОЙ АППАРАТ / КОЛОШНИКОВАЯ ПЫЛЬ / АБРАЗИВНЫЕ ЧАСТИЦЫ / МОНТАЖНЫЙ ЗАЗОР / ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Терентьев Дмитрий Вячеславович

Постановка задачи (актуальность работы): абразивные частицы, выносимые колошниковыми газами через засыпные аппараты доменных печей, попадают на детали и узлы механизмов колошника, скиповых подъемников и других агрегатов, образуя при этом твердые осаждения на рабочих поверхностях. В свою очередь, наличие абразивных частиц и твердых осаждений на трущихся поверхностях механизмов увеличивает их износ и снижает ресурс агрегатов в целом. Снижение выбросов колошниковой пыли различных фракций и уменьшение твердых осаждений является важной и актуальной задачей. Цель работы: исследование характера образования твердых осаждений и снижение количества абразивных частиц, выносимых колошниковыми газами. Используемые методы: для решения поставленной задачи проводили аналитические исследования количества колошниковой пыли, выносимой через неплотности засыпного аппарата, в зависимости от температуры колошниковых газов и объема доменной печи. Новизна: установлена зависимость между составляющими фракциями колошниковой пыли, температурой, величиной монтажного зазора, шероховатостью контактных поверхностей конуса и чаши и скоростью частиц колошникового газа. Результаты: в работе дана количественная оценка площади впадин между шероховатостями контактных поверхностей, являющимися дополнительными каналами для прохождения колошникового газа. Увеличение площади поперечного сечения зазоров между конусом и чашей при шероховатости Rz = 10 мкм по сравнению с идеально гладкими при монтажном зазоре 0,03 мм составляет до 60%. Более крупные фракции пыли (0,63 мм) проходят через зазоры деталей засыпных аппаратов с меньшей скоростью, чем мелкие фракции (0,048 мм). Увеличение монтажного зазора увеличивает скорость истечения колошникового газа. Увеличение шероховатости обработки контактных поверхностей увеличивает общую площадь поперечного сечения контактного зазора между конусом и чашей с одновременным увеличением сопротивления прохождению колошникового газа. Наиболее интенсивно на увеличение скорости частиц колошниковой пыли оказывает влияние температура колошникового газа. При увеличении температуры колошникового газа с 200 до 500°С (в 2,5 раза) скорость частиц колошниковой пыли увеличивается в 1,28 раза. Практическая значимость: сокращение выброса абразивных частиц с колошниковым газом и уменьшение твердых осаждений позволяет увеличить ресурс деталей и узлов механизмов доменных печей за счет снижения их износа.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Терентьев Дмитрий Вячеславович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Studying the Amount of Solid Deposit and the Ways to Reduce it in Order to Extend the Life of Blast Furnace Components

Problem Statement (Relevance): Abrasive particles that are carried away with the blast furnace gas through double bell-and-hoppers tend to settle on the parts of the blast furnace throat, skips and other components, forming a solid deposit on the working surfaces. The presence of abrasive particles and a solid deposit on the friction surfaces can lead to an increased wear rate and affect the life of the unit. It appears to be an extremely important problem to try and find the way to reduce the blast furnace dust emission and solid deposit generation. Objectives: This article aims to look at the formation of solid deposits and at ways to reduce the amount of abrasive particles carried with the blast furnace gas. Methods Applied: To achieve the above objectives studies were conducted that looked at the amount of blast furnace dust carried away through the gaps in double bell-and-hoppers depending on the temperature of the blast furnace gas and the furnace capacity. Originality: A relationship has been established between the distribution size of the blast furnace dust, the temperature, the clearance fit, the roughness of the contact surfaces of the bell and the hopper and the particle speed. Findings: The authors of the study estimated the total low area of the contact surfaces which provides an additional escape path for the blast furnace gas. There was a 60% increase found in the cross section of the clearance between the bell and the hopper with the surface roughness Rz = 10 μm versus absolutely smooth surfaces with the clearance fit of 0.03 mm. A corse dust (0.63 mm) travels through the gaps between the components of the double bell-and-hopper at a lower speed compared with finer particles (0.048 mm). Bigger mounting clearances lead to the blast furnace gas coming out at a higher speed. Rougher contact surfaces have a larger total cross section of the contact clearance between the bell and the hopper hindering the passage of the blast furnace gas. The temperature of the blast furnace gas has a major impact on the speed of the blast furnace dust. Thus, if the temperature of the blast-furnace gas increases from 200°С to 500°С (2.5 times), a 1.28-point increase in the speed of the blast furnace dust is observed. Practical Relevance: The reduction in the abrasive particles emission and the reduction of solid deposits can help extend the service life of the blast furnace mechanisms due to reduced wear.

Текст научной работы на тему «Исследование количества твердых осаждений и пути их уменьшения с целью повышения ресурса узлов и механизмов доменных печей»

МЕТАЛЛУРГИЯ ЧЕРНЫХ, ЦВЕТНЫХ И РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ

УДК 669.162.214 https://doi.org/10.18503/1995-2732-2017-15-2-28-34

ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛИЧЕСТВА ТВЕРДЫХ ОСАЖДЕНИЙ И ПУТИ ИХ УМЕНЬШЕНИЯ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ РЕСУРСА УЗЛОВ И МЕХАНИЗМОВ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ

Терентьев Д.В.

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Магнитогорск, Россия Аннотация

Постановка задачи (актуальность работы): абразивные частицы, выносимые колошниковыми газами через засыпные аппараты доменных печей, попадают на детали и узлы механизмов колошника, скиповых подъемников и других агрегатов, образуя при этом твердые осаждения на рабочих поверхностях. В свою очередь, наличие абразивных частиц и твердых осаждений на трущихся поверхностях механизмов увеличивает их износ и снижает ресурс агрегатов в целом. Снижение выбросов колошниковой пыли различных фракций и уменьшение твердых осаждений является важной и актуальной задачей. Цель работы: исследование характера образования твердых осаждений и снижение количества абразивных частиц, выносимых колошниковыми газами. Используемые методы: для решения поставленной задачи проводили аналитические исследования количества колошниковой пыли, выносимой через неплотности засыпного аппарата, в зависимости от температуры колошниковых газов и объема доменной печи. Новизна: установлена зависимость между составляющими фракциями колошниковой пыли, температурой, величиной монтажного зазора, шероховатостью контактных поверхностей конуса и чаши и скоростью частиц колошникового газа. Результаты: в работе дана количественная оценка площади впадин между шероховатостями контактных поверхностей, являющимися дополнительными каналами для прохождения колошникового газа. Увеличение площади поперечного сечения зазоров между конусом и чашей при шероховатости Кг = 10 мкм по сравнению с идеально гладкими при монтажном зазоре 0,03 мм составляет до 60%. Более крупные фракции пыли (0,63 мм) проходят через зазоры деталей засыпных аппаратов с меньшей скоростью, чем мелкие фракции (0,048 мм). Увеличение монтажного зазора увеличивает скорость истечения колошникового газа. Увеличение шероховатости обработки контактных поверхностей увеличивает общую площадь поперечного сечения контактного зазора между конусом и чашей с одновременным увеличением сопротивления прохождению колошникового газа. Наиболее интенсивно на увеличение скорости частиц колошниковой пыли оказывает влияние температура колошникового газа. При увеличении температуры колошникового газа с 200 до 500°С (в 2,5 раза) скорость частиц колошниковой пыли увеличивается в 1,28 раза. Практическая значимость: сокращение выброса абразивных частиц с колошниковым газом и уменьшение твердых осаждений позволяет увеличить ресурс деталей и узлов механизмов доменных печей за счет снижения их износа.

Ключевые слова: засыпной аппарат; колошниковая пыль; абразивные частицы; монтажный зазор; шероховатость поверхности.

Введение

Засыпные аппараты являются одним из основных элементов доменных печей, обеспечивающих требуемые режимы их работы. Они выполняют две основные функции - загрузку и распределение шихты и обеспечение герметичности колошника. Работая в условиях интенсивного абразивного износа при повышенных температурах, засыпные аппараты должны быть изготовлены из износостойких материалов, особенно это важно для кон-

© Терентьев Д.В.. 2017

тактных поверхностей конуса и чаши. Применяемые износостойкие наплавочные материалы имеют различную адгезионную способность к частицам колошниковой пыли и поэтому имеют различную склонность к образованию на их поверхностях твердых осаждений.

Наличие твердых осаждений на поверхностях засыпных аппаратов резко ухудшает их герметичность, что способствует повышению интенсивности износа контактных поверхностей конуса и чаши и образованию продувов. В свою очередь, образование продувов приводит

Исследование количества твердых осаждений и пути их уменьшения .

Терентьев Д.В.

к увеличению выбросов абразивных частиц с колошниковыми газами, повышению износа деталей и узлов механизмов засыпного аппарата и скиповых подъемников, преждевременной замене конуса и чаши, увеличению тем самым простоев доменных печей и снижению их производительности.

Материалы и методы исследования

Обзор имеющихся исследований по данной проблеме показывает, что интенсивность проявлений адгезии между твердыми телами зависит от природы материала контактирующих тел, физико-химического сродства между ними, температуры, состояния поверхностей и других факторов [1-4].

В настоящее время отсутствуют данные по природе и закономерностям образования твердых осаждений на засыпных аппаратах и не разработаны пути снижения интенсивности их образования. Поэтому исследования структуры и химического состава твердых осаждений, исследования характера образования адгезионных связей и прочности сцепления между твердыми осаждениями и поверхностями засыпного аппарата, установление зависимости между составом и количеством колошникового газа и интенсивностью образования твердых осаждений, несомненно, будут способствовать разработке мероприятий по их устранению на поверхностях механизмов засыпного аппарата и скиповых подъемников и повышению срока их службы.

Зависимость между размером частиц колошниковой пыли и периодом эксплуатации засыпного аппарата доменной печи объемом 1370 м1 приведена в таблице.

Анализ и рассев колошниковой пыли доменной печи объемом 1370 м3, %

Анализ таблицы свидетельствует, что по мере эксплуатации засыпного аппарата при общем увеличении колошниковой пыли, проходящей через его неплотности, доля крупных частиц возрастает (до 12,7 раз), а доля мелкой фракции уменьшается (до 1,7 раза). Увеличение доли

крупных частиц колошниковой пыли, проходящих через зазоры в уплотнениях элементов привода механизмов засыпного аппарата и скиповых подъемников и попадающих на рабочие поверхности деталей и узлов, интенсифицируют их абразивный износ. К таким деталям и узлам, в частности, относятся зубчатые зацепления и подшипниковые узлы редукторов привода скиповых лебедок.

Количество колошникового газа (<20, проходящего через неплотности засыпного аппарата в единицу времени, равно

(1)

где ^о - площаць поперечного сечения зазора между конусом и чашей; 1)| - скорость прохождения газа в зазорах засыпного аппарата.

Количество колошниковой пыли (02), выносимой через неплотность засыпного аппарата в единицу времени, составляет [3, 4]

02=0г^-а 0-р15 (2)

или с учетом (1)

02 =^,-и2-а0-Р1, (3)

где и? - скорость частиц колошниковой пыли в зазорах засыпного аппарата; а0 - концентрация пыли в колошниковом газе; Р1 - коэффициент, учитывающий долю частиц колошниковой пыли, способной проникнуть через зазоры засыпного аппарата.

В поднятом положении устойчивость конуса обеспечивается в том случае, если контактные поверхности конуса и чаши соприкасаются не менее чем в трех точках, что схематично показано на рис. 1.

I \

поверхностей конуса и чаши по окружности без учета шероховатости

Период эксплуатации засыпного

Фракция, мм аппарата доменной печи

После ввода в В середине Перед

эксплуатацию срока службы демонтажем

>0,63 0,23 0,94 2,93

0,63-0,4 4,37 6,59 10,50

0,4-0,2 16,47 20,95 22,93

0,2-0,14 10,29 8,72 10,73

0,14-0,063 37,70 39,00 35,00

0,063-0 30,94 23,75 17,91

МЕТАЛЛУРГИЯ ЧЕРНЫХ, ЦВЕТНЫХ И РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ

Легко показать, что независимо от количества мест соприкосновения суммарная площаць поперечных сечений зазоров между конусом и чашей без учета шероховатостей поверхностей равна

2

(4)

где 3 - монтажный зазор между контактными поверхностями конуса и чаши.

Поскольку контактные поверхности конуса и чаши не являются абсолютно гладкими, то дополнительные неплотности в контакте за счет шероховатостей поверхностей учтем следующим образом.

Представим фрагмент зазора между контактными поверхностями схемой, показанной на рис. 2.

Рис. 2. Схема зазора неплотностей деталей засыпного аппарата с учетом шероховатости контактных поверхностей

Площади впадин между шероховатостями составляют дополнительные каналы для прохождения колошникового газа и в первом приближении определяются зависимостью

Я =

Я

где Яг и Ну - соответственно высота шероховатостей конуса и чаши по шкале Яг, ^ и -

среднеинтегральные значения опорных поверхностей шероховатых слоев конуса и чаши.

Суммарная площадь поперечного сечения зазора между конусом и чашей равна

З + М^О + М1"^)}0- (6)

Монтажный зазор для засыпных аппаратов доменных печей в среднем составляет 0,03 мм. Шероховатость шлифованных контактных поясов чаши и конуса равна Яг =Я2 «10 мкм.

Среднеинтегральная величина опорной кривой шероховатостью слоя шлифованных контактных поверхностей 7 ~ 0,36.

Для вышеприведенных значений величина эквивалентного зазора составляет 0,048 мм. Следовательно, через зазоры между неизношенными контактными поверхностями конуса и чаши могут проникать частицы колошниковой пыли размером до 0,048 мм. Доля частиц с такими размерами в общем рассеве колошниковой пыли согласно таблице равна 17,78%. По мере эксплуатации засыпных аппаратов доля крупных фракций возрастает.

Скорость частиц колошниковой пыли в зазорах между контактными поверхностями засыпного аппарата определим с учетом следующих допущений:

- закономерность перемещения частиц колошниковой пыли не зависит от их концентрации в колошниковом газе;

- взаимное столкновение частиц отсутствует при их прохождении через зазоры засыпного аппарата;

- влияние веса частиц на закономерность их перемещения не учитываем.

Последнее допущение связано с тем, что вес частицы составляет менее 0,02% от аэродинамической силы.

С учетом принятых допущений дифференциальное уравнение движения частицы колошниковой пыли запишется в виде [5]

ё2Ь

т—- -с/п • р, --— = 0,

Ж 1 2

(7)

где т - масса частицы; Ь - текущая координата по длине контакта конуса с чашей засыпного аппарата по ходу колошникового газа; с - коэффициент лобового сопротивления частицы; /0 -площадь лобового сечения частицы; р, - плотность колошникового газа в зазорах засыпного аппарата; ( - время.

Коэффициент лобового сопротивления зависит от числа Рейнольдса (Яе) и формы частицы. В соответствии с исследованиями [5] для условий прохождения колошникового газа при неплотности засыпного аппарата Яе > 101 и коэффициент с « 0,5.

Решая дифференциальное уравнение, получим

Аь^ Ап ■ Г + Г

(8)

Исследование количества твердых осаждений и пути их уменьшения .

Терентьев Д.В.

где А = с(—— - коэффициент аэродинамической 2т

силы.

Величина р1 увеличивается с ростом давления СРо) и уменьшается с ростом температуры (Т7,,). Изменение плотности колошникового газа в расчетах учитывается зависимостью р1 = /' , ИТ,,. Здесь Я - универсальная газовая постоянная, равная 8,3144 Дж/(моль-К).

Из полученной зависимости следует, что скорость частиц колошниковой пыли, выносимых газовым потоком, неодинакова. Частицы с большей массой перемещаются с меньшей скоростью, чем частицы с меньшей массой. Поэтому при одной и той же концентрации колошниковой пыли количество мелких частиц проходит через зазоры в засыпном аппарате в большем количестве за единицу времени при прочих равных условиях.

Скорость частиц колошниковой пыли возрастает с увеличением скорости прохождения колошникового газа через неплотности засыпного аппарата. Соответственно возрастает и количество колошниковой пыли, проходящей через зазоры между контактными поверхностями конуса и чаши в единицу времени [6-10].

Время прохождения колошникового газа через неплотности засыпного аппарата определяется зависимостью

(9)

где Ьк - длина контакта конуса с чашей по ходу колошникового газа, м.

Подстановкой соотношения (9) в (8) имеем

АЬ.

и. =0),

АЬ+1

(Ю)

Следует отметить, что скорость истечения колошникового газа зависит от его давления и сопротивления в каналах, образуемых зазорами в засыпных аппаратах. Однако повышение давления колошниковых газов увеличивает скорость его истечения до определенного значения.

Существует критическое давление газов, превышение которого не оказывает влияния на скорость прохождения газов через неплотности засыпного аппарата. Общий перепац давления между кольцевым воздухопроводом и колошником при нормальной работе должен составлять: на доменных печах с объемом до 1500 м1 1,25-1,50 атм и 1,35-1,60 атм для доменных печей с объемом более 2000 мд (но не более 2,0 атм) [11-17].

Режим работы доменных печей на критиче-

ском и закритическом давлении позволяет выразить скорость истечения газов в зависимости от температуры по эмпирической зависимости

^=18,3^7,

(П)

где Т0 - абсолютная температура колошникового газа.

Подставляя значения и, из соотношения (11) в уравнение (10), получим

и, =

(12)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Полученное уравнение показывает, что с увеличением температуры колошникового газа скорость частиц колошниковой пыли возрастает, соответственно возрастает и количество выносимой колошниковой пыли через неплотности засыпного аппарата.

Результаты расчетов по зависимости (12) приведены на рис. 3, 4.

Температура колошникового з

Рис. 3. Зависимость скорости частиц колошниковой пыли доменных печей объемом до 1500 м1 от температуры колошникового газа при различных размерах частиц (Р = 1,5 атм; 5 = 0,03 мм)

Рис. 4. Зависимость скорости частиц колошниковой пыли доменных печей объемом свыше 2000 м1 от температуры колошникового газа при различных размерах частиц: (Р = 1,5 атм; 5 = 0,03 мм)

Расчеты показывают, что скорость частиц колошниковой пыли увеличивается с ростом температуры колошникового газа и уменьшением их размеров. Аналогичные зависимости иллюстрированы графиками, приведенными на рис. 3 и 4.

Уменьшение размера частицы с 0,63 до 0,063 мм увеличивает скорость колошниковой пыли в 6,24 раза.

При увеличении температуры колошникового газа с 200 до 500°С (в 2,5 раза) скорость частиц колошниковой пыли увеличивается в 1,28 раза.

Приведенные данные получены без учета температурных деформаций чаши засыпного аппарата в процессе его эксплуатации.

Количество осаждений на поверхностях засыпных аппаратов пропорционально количеству частиц колошникового газа, проходящего через неплотности чаши и конуса засыпного аппарата, и величине адгезии частиц пыли к материалу контактных поверхностей и определяется зависимостью

G = k-0-т,

(13)

где к - коэффициент пропорциональности; О -количество колошниковой пыли, проходящей через зазоры засыпного аппарата; т - адгезия колошниковой пыли к материалу засыпных аппаратов.

Для доменных печей объемом от 1370 до 2000 м1 коэффициент пропорциональности изменяется в пределах 2,2-10~5-2,8-10~5 [18-21]. Зависимость количества осаждений на поверхностях засыпного аппарата от температуры колошникового газа приведена на рис. 5, 6.

Рис. 5. Зависимость количества осаждений

от температуры колошникового газа для доменных печей объемом до 1500 мд: ♦ - наплавочный материал ПЛАН-Т111; ■ - наплавочный материал Tero Matee; шероховатость обработки^ =10 мкм

Температура колошникового i

Рис. 6. Зависимость количества осаждений от температуры колошникового газа для доменных печей объемом свыше 2000 м1: ♦ - наплавочный материал ПЛАН-Т111; ■ - наплавочный материал Tero Matec; шероховатость обработки R: = 10 мкм

Выводы

Проведенные исследования показали, что увеличение монтажного зазора увеличивает скорость истечения колошникового газа, при этом возрастание параметров шероховатости контактных поверхностей увеличивает общую площадь поперечного сечения контактного зазора между конусом и чашей с одновременным увеличением сопротивления прохождению колошникового газа. Наиболее интенсивно на увеличение скорости частиц колошниковой пыли оказывает влияние температура колошникового газа. При росте температуры колошникового газа с 200 до 500°С (в 2,5 раза) скорость частиц колошниковой пыли увеличивается в 1,28 раза. Большее количество осаждений на деталях засыпного аппарата доменных печей с объемом 2000 м1 и выше связано с большими размерами конуса и чаши. Таким образом, уменьшение шероховатости поверхности чаши и конуса с R: = =10 до R: = 2,5 мкм снижает интенсивность образования осаждений в 1,19-1,22 раза.

Предлагаемые рекомендации позволяют снизить выбросы колошниковой пыли, уменьшить количество абразивных частиц и твердых осаждений на узлах и механизмах агрегатов доменных печей и повысить тем самым их ресурс за счет снижения износа деталей.

Список литературы

1. Сибагатуллин С.К. Оптимальная степень прямого восстановления железа из оксидов II Сталь. 1997. № 4. С. 1 -5.

2. Yu.S. Yusfin, P.I. Chernousov and A.Ya. Travyanov. Determination of the minimum possible coke consumption for blastfurnace smelting. Metallurgist. Vol. 42, №4, 1998.

3. Вегман Е.Ф. и др. Металлургия чугуна / под ред. Юсфина Ю.С. М.: Академкнига, 2004. 774 с.

Исследование количества твердых осаждений и пути их уменьшения .

Терентьев Д.В.

4. Щедрин В.М. Теория доменной плавки под давлением. М.: Ме-таплургиздат. 1962.454 с.

5. Идапьчик М.М. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Госэнергоиздат, 1960.

6. Бабарыкин Н.Н. Теория и технология доменного процесса. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. 257 с.

7. Сравнение свойств стабилизированного агломерата ОАО «ММК» и окатышей ССГПО / Сибагатуллин С.К., Майорова Т.В., Чевыче-лов А.В., Гостенин В.А., Сенькин К.В. II Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2009. №3(27). С. 23-25.

8. Стефанович М.А., Сибагатуллин С.К., Гущин Д.Н. Закономерности движения шихты и газа в доменной печи: монография / под ред. С.К. Сибагатуллина. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им Г.И. Носова, 2011.161 с.

9. Сибагатуллин С.К. Формирование слоя шихты в колошниковом пространстве доменной печи: учеб. пособие. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014.188 с.

10. Sibagatullin S.K., Kharchenko A.S., Beginyuk, V.A. Processing solutions for optimum implementation of blast furnace operation. Metallurgist. 2014. T. 58. P. 285-293.

11. Chevychelov A.V., Pavlov A.V., Teplykh E.O., Kharchenko A.S., Sibagatullin S.K. Charging coke nuts in the batch bunker. Steel in Translation. 2013. T. 43. №7. P. 434-435.

12. Об организации доменного процесса изменением режима работы вращающегося распределителя шихты / Стефанович М.А., Монете® Г.В., Сысоев Н.П., Волкова Н.Г., Гуляев Г.М. II Производство чугуна: межвуз. сборник. Вып. 7. Свердловск: УПИ им. С.М. Кирова, 1981. С. 59-67.

13. Об оптимальности распределения материалов в колошниковом пространстве доменной печи / Сибагатуллин С.К., Махмутов Р.Ф., Сибагатуллина М.И., Стародубов В.А., Бу-ранова Э.Ф. II Теория и технология металлургического производства. 2014. № 2 (15). С. 31-34.

14. Технологические особенности автоматического регулирования окружного распределения газового потока в доменной печи / Ваганов А.И., Коноплёв А.Д., Сибагатуллин С.К, Полинов П.А. II Теория и технология металлургического производства: межрегион. сб. науч. тр. / под ред. В.М. Колокольцева. Вып. 4. Магнитогорск: МГТУ, 2004. С. 10-14.

15. О соотношения углов откоса загружаемых материалов на их распределение в колошниковом пространстве доменной печи / Сибагатуллин С.К, Гущин Д.Н., Тимофеев В.Ю., Филиппов А.И., Сибагатуллина М.И. II Теория и технология металлургического производства. 2015. № 1. С. 30-35.

16. Борисов А.Ф. Советы начальнику доменного цеха. М.: Прогресс, 1996.218 с.

17. Сибагатуллин С.К, Терентьев В.Л. Предельная степень использования газа-восстановителя в доменной печи II Сталь. 2000. № 1. С. 11-14.

18. Исследование причин износа кладки и системы охлаждения доменной печи № 4 объёмом 2000 м3 ОХМК / Рогов М.В., Гуляев Г.М., Бондарь A.A., Сибагатуллин C.K. II Бюл. НТИ. Чёрная металлургия. 1990. № 2. С. 53-54.

19. Takhautdinov R.S., Terentjev V.L., Sibagatullin S.K., Mavrov A.L., Fadeev A.M., Ivanov R.G., Zakharov S.A. Development of blast furnaces at Magnitogorsk iron and steel works 3rd International Conferen-ze on Science and Technology of Ironmaking and 3rd European Rolling Conferenz. Düssekdorf, Germany. 2003. S. 331-333.

20. Совершенствование рабочего пространства доменной печи и противотока в нём на основе теории теплообмена / Дружков В.Г., Сибагатуллин С.К, Суворов М.Н., Прохоров И.Е. II Научные школы УПИ-УГТУ №2. С творческим наследием Б.И. Китаева - в XXI век. Екатеринбург, 1998. С. 95-97.

21. Использование средств организации доменного процесса / Стефанович М.А. Сибагатуллин С.К, Гуляев Г.М., Шкурко Е.Ф., Пиш-нограев С.Н. II Производство чугуна. Вып. 8. Свердловск: УПИ им. С.М. Кирова, 1982. С. 99-107.

Поступила 30.01.17. Принята в печать 20.03.17.

INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH

https://d01.0rg/l 0.18503/1995-2732-2017-15-2-28-34

STUDYING THE AMOUNT OF SOLID DEPOSIT AND THE WAYS TO REDUCE IT IN ORDER TO EXTEND THE LIFE OF BLAST FURNACE COMPONENTS

Dmitry V. Terentyev - Ph.D. (Eng.), Associate Professor

Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia. E-mail: ktnterentyevfilmail.ra. ORCID: http://orcid.Org/0000-0001-7960-180X

Abstract

Problem Statement (Relevance): Abrasive particles that are carried away with the blast furnace gas through double bell-and-hoppers tend to settle on the parts of the blast furnace throat, skips and other components, forming a solid deposit on the working surfaces. The presence of abrasive particles and a solid deposit on the friction surfaces can lead to an increased wear rate and affect the life of the unit. It appears to be an extremely important problem to try and find the way to reduce the blast furnace dust emission and solid deposit generation. Objectives: This article aims to look at the formation of solid deposits and at ways to reduce the amount of abrasive particles carried with the blast furnace gas. Methods Applied: To achieve the above objectives studies were conducted that looked at the amount of blast furnace dust carried away through the gaps in double bell-and-hoppers depending

on the temperature of the blast furnace gas and the furnace capacity. Originality: A relationship has been established between the distribution size of the blast furnace dust, the temperature, the clearance fit, the roughness of the contact surfaces of the bell and the hopper and the particle speed. Findings: The authors of the study estimated the total low area of the contact surfaces which provides an additional escape path for the blast furnace gas. There was a 60% increase found in the cross section of the clearance between the bell and the hopper with the surface roughness = 10 (xm versus absolutely smooth surfaces with the clearance fit of 0.03 mm. A corse dust (0.63 mm) travels through the gaps between the components of the double bell-and-hopper at a lower speed compared with finer particles (0.048 mm). Bigger mounting clearances lead to the blast furnace gas coming out at a higher speed. Rougher contact surfaces have a larger

total cross section of the contact clearance between the bell and the hopper hindering the passage of the blast furnace gas. The temperature of the blast furnace gas has a major impact on the speed of the blast furnace dust. Thus, if the temperature of the blast-furnace gas increases from 200°C to 500°C (2.5 times), a 1.28-point increase in the speed of the blast furnace dust is observed. Practical Relevance: The reduction in the abrasive particles emission and the reduction of solid deposits can help extend the service life of the blast furnace mechanisms due to reduced wear.

Keywords: Double bell-and-hopper, blast furnace dust, abrasive particles, clearance fit, surface roughness

References

1. Sibagatullin S.K. The optimum degree of direct reduction of iron oxides. Stal'[Steel], 1997, no. 4, pp. 1-5. (In Russ.)

2. Yu.S. Yusfin, P.I. Chernousov and A.Ya. Travyanov. Determination of the minimum possible coke consumption for blast-furnace smelting. Metallurgist, vol. 42, no. 4,1998.

3. Vegman E.F. et al. Metallurgiya chuguna [Metallurgy of irons], Ed. by Yu.S. Yusfina. Moscow: Akademkniga, 2004,774 p. (In Russ.)

4. Shchedrin V.M. Teoriya domennoy plavki pod davleniem [The theory of pressure smelting], Moscow: Metallurgizdat, 1962,454 p. (In Russ.)

5. Idalchik M.M. Spravochnik po gidravlicheskim soprotivleniyam [Handbook of hydraulic resistance], Moscow: Gosenergoizdat, 1960. (In Russ.)

6. Babarykin N.N. Teoriya i tekhnologiya domennogo protsessa [Theory and technology of the blast furnace process], Magnitogorsk: Nosov Magnitogorsk State Technical University, 2009, 257 p. (In Russ.)

7. Sibagatullin S.K., Mayorova T.V., Chevychelov A.V., Gos-tenina V.A., Senkin K.V. Comparison of the properties of the MMK JSC stabilized sinter and those of the SSGP pellets. Vestnik Magnitogorskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University], 2009, no. 3 (27), pp. 23-25.

8. Stefanovich M.A., Sibagatullin S.K., Gushchin D.N. Zakonomemosti dvizheniyz shikhty i gaza v domennoy pechi: monografiya [Blast furnace charge and gas flow patterns: monograph], Ed. by S.K. Sibagatullin. Magnitogorsk: Publishing House of Nosov Magnitogorsk State Technical University, 2011.161 p. (In Russ.)

9. Sibagatullin S.K. Formirovanie sloya shikhty v koloshnikovom pros-transtve domennoy pechi: uchebnoe posobie [Charge forming in the blast furnace throat: learner's guide], Magnitogorsk: Publishing House of Nosov Magnitogorsk State Technical University, 2014. 188 p. (In Russ.)

10. Sibagatullin S.K., Kharchenko A.S., Beginyuk V.A. Processing solutions for optimum implementation of blast furnace operation. Metallurgist, 2014, vol. 58, pp. 285-293.

11. Chevychelov A.V., Pavlov A.V., Teplykh E.O., Kharchenko A.S., Sibagatullin S.K. Charging coke nuts in the batch bunker. Steel in Translation. 2013, vol. 43, no. 7, pp. 434-435.

12. Stefanovich M.A., Monetov G.V., Sysoev N.P., Volkova N.G., Gulyaev G.M. On managing the blast furnace process by changing the operation mode of the bell-type distributor. Proizvodstvo chuguna. Mezhvuzovsky sbomik [Production of pig iron. Collection of papers], Sverdlovsk, 1981, vol. 7, pp. 59-67. (In Russ.)

13. Sibagatullin S.K., Makhmutov R.F., Sibagatullina M.I., Starodubov V.A., Buranova E.F. On optimum distribution of raw materials around the blast furnace throat. Teoriya i tekhnologiya metallurgtheskogo pro-izvodstva [Theory and technology of iron and steel production], 2014, no. 2 (15), pp. 31-34. (In Russ.)

14. VaganovA.I., Konoplev A.D., Sibagatullin S.K., Polinov P.A. Technology behind automatic process control of the gas flow distribution around the blast furnace circumference. Teoriya i tekhnologiya metallur-gicheskogo proizvodstva Mezhregionalny sbomik nauchnykh trudov [Theory and technology of iron and steel production. Collection of papers], Ed. by V.M. Kolokoltsev, Magnitogorsk: Magnitogorsk State Technical University, 2004, vol. 4, pp. 10-14. (In Russ.)

15. Sibagatullin S.K., Gushchin D.N., Timofeev V.Yu., Filippov A.I., Sibagatullina M.I. On the relationship between the angles of charging and the distribution of raw materials around the blast furnace throat. Teoriya i tekhnologiya metallurgicheskogo proizvodstva [Theory and technology of iron and steel production], 2015, no. 1, pp. 30-35. (In Russ.)

16. Borisov A.F. Sovety nachalniku domennogo tsekha [Some tips for blast furnace supervisor], Moscow Progress, 1996.218 p. (In Russ.)

17. Sibagatullin S.K., Terentyev V.L. Ultimate utilization of the reducing gas in a blast furnace. Stal' [Steel], 2000, no. 1, pp. 11-14. (In Russ.)

18. Rogov M.V., Gulyaev G.M., Bondar' A.A., Sibagatullin S.K. Looking at the factors that caused wear on the lining and the cooling system of Blast Furnace 4 with the capacity of 2000 m3 operated by Orsk-Khalilovsk Iron & Steel Works. Byulleten' NTI. Chemaya metallurgiya [Bulletin of scientific and technical information. Ferrous metallurgy], 1990, no. 2, pp. 53-54. (In Russ.)

19. Takhautdinov R.S., Terentjev V.L., Sibagatullin S.K., Mavrov A.L., Fadeev A.M., Ivanov R.G., Zakharov S.A. Development of blast furnaces at Magnitogorsk iron and steel works 3rd International Confer-enze on Science and Technology of Ironmaking and 3rd European Rolling Conferenz. Düssekdorf, Germany. 2003, pp. 331-333.

20. Druzhkov V.G., Sibagatullin S.K., Suvorov M.N., Prokhorov I.E. Improving the blast furnace and the counter-current on the basis of heat transfer theory. Nauchnye shkoly UPI-UGTU №2. S tvorcheskim naslediem B.I. Kitaeva - v XXI vek [Scientific schools of Ural Polytechnic Institute-Ural State Technical University No. 2. With the legacy of B.I. Kitaev - into the twenty-first century], Yekaterinburg, 1998, pp. 95-97. (In Russ.)

21. Stefanovich M.A., Sibagatullin S.K., Gulyaev G.M., Shkurko E.F., Pishnograev S.N. Utilization of blast furnace process management tools. Proizvodstvo chuguna [Production of pig iron], Sverdlovsk, 1982, vol. 8, pp. 99-107. (In Russ.).

Received 30/01/17 Accepted 20/03/17

Образец дня цитирования

Терентьев Д.В. Исследование количества твердых осаяедений и пути их уменьшения с целью повышения ресурса узлов и механизмов доменных печей // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2017. Т.15. №2. С. 28-34. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2017-15-2-28-34 ' For citation

Terentyev D.V. Studying the amount of solid deposit and the ways to reduce it in order to extend the life of blast liirnace components. Vestnik Magnitogorskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta im. G.I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University], 2017. vol. 15. no. 2. pp. 28-34. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2017-15-2-28-34

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.