CC BY
185
УДК 669.162.266.2/4
В.Г. Дружков, И.Е. Прохоров
ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
К РЕЖИМУ ВЫПУСКА ЧУГУНА И ШЛАКА ИЗ ГОРНА ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ
Основным параметром режима опорожнения горна от жидких продуктов плавки является число выпусков чугуна в сутки - N. Выпуски чугуна равномерно распределяют во времени, поэтому продолжительность цикла «накопление-выпуск» должна быть постоянной и равной (в минутах):
Т=24*60М=1440М Выполнение графика выпусков при ровной работе доменной печи и постоянство условия продувки чугунных леток должно приводить к равномерному распределению по выпускам массы чугуна, которая определяется
0=РМ=(Р/1440)*(1440Щ= дН*Г, где Р- производительность печи, т/сут;
дН - минутная производительность (скорость накопления чугуна), т/мин.
Увеличение числа выпусков в прошлом, когда на печи была одна чугунная летка, сдерживалось рядом факторов: низким качеством огнеупорной леточной массы, уровнем механизации горновых работ и большими затратами времени на подготовку желобов к выпуску.
В настоящее время на доменных печах устанавливают две и более чугунных леток (до четырех на печах большого объема); тем самым устраняют ограничения на рост числа выпусков.
Однако увеличение числа выпусков - не единственный путь уменьшения количества чугуна в горне перед выпуском. Последнее можно осуществить также за счет уменьшения объемной (массовой) скорости опорожнения (дО) и увеличения, тем самым, продолжительности выпуска (¿В).
В отдельных случаях целесообразно задавать режим опорожнения не по дО и Т, а по и Т или проверять приемлемость выбранного режима по дО , ^ и Т.
© Дружков В.Г., Прохоров И.Е., 2010
Непрерывные, в течение нескольких суток, наблюдения за выпусками на доменных печах, проведенные авторами и выпускниками кафедры, а также обработка данных суточных рапортов о работе доменных печей по заводам страны в различные годы позволили определить величину характеристик режима опорожнения в различных условиях [1,2].
Полученные данные об условиях и величине основных характеристик режима опорожнения горна доменных печей ММК сведены по группам в табл. 1.
Таблица 1
Изменение характеристик режима выпусков на доменных печах ММК по годам [2]
Год Массовая ско- Отноше- Число Продолжи- Средняя
рость, т/мин ние, выпус- тельность масса
накоп- выпус- Ян / Яоили ков, выпуска, выпуска,
ления; ка Яо 1в /Т N мин т
Ян
Доменные печи полезным объемом 1180 м3
1955 1,28 6,8 0,188 7 38,8 264
1955 1,3 7,9 0,164 7 33,6 266
1956 1,32 6,7 0,197 7 39,0 260
1973 1,67 6,3 0,265 9 33,7 250
1976 1,76 6,4 0,275 10 39,5 252,8
Доменные печи полезным объемом 1370 м3
1954 1,38 5,92 0,172 7 47,1 279
1955 1,57 7,68 0,204 7 42,1 323
1962 1,57 8,0 0,20 8 38,0 304
1964 1,62 7,3 0,22 9 35,6 259,5
1975 2,1 6,98 0,30 10 43,2 301,5
1977 2,27 7,18 0,314 10 45,2 324,5
1977 2,18 6,46 0,337 12 40,4 261
1979 2,19 6,76 0,32 12 39,2 265
2002 2,28 4,29 0,53 15 50,1 216
Доменные печи полезным объемом 2000 м3
1970 2,9 9,3 0,312 12 38 353,4
1972 2,94 9,32 0,315 12 44 410
1975 3,39 7,55 0,46 13 49,6 374,5
1978 3,51 7,45 0,47 14 48,4 380,6
1983 3,60 7,86 0,46 14 46,5 365,5
Данные в табл. 1 располагали в хронологическом порядке -по годам. Так как число выпусков на доменных печах увеличивали с течением времени, поэтому данные в таблице фактически расположились в порядке возрастания частоты выпусков.
Независимо от полезного объема печи выявились сходные тенденции в изменении характера режима опорожнения. Они выражались в следующем. Постоянно возрастала производительность доменных печей. Это заставляло технологов увеличивать число выпусков. В результате увеличилась доля продолжительности выпуска в цикле. Абсолютная величина продолжительности выпуска изменялась сравнительно мало, так как массовая скорость выхода чугуна яо несколько падала (с 7-8 до 6-7 т/мин на доменных печах объемом 1180-1370 м3 и с 9-10 до 7-8 т/мин на доменных печах объемом 2000 м3). Таким образом, уменьшение количества чугуна, накапливаемого перед выпуском, достигалось на ММК в основном за счет уменьшения интервала времени между выпусками.
Подобная картина имела место на доменных печах других заводов страны, например ЧерМК (табл. 2).
Таблица 2
Изменение характеристик режима выпусков _на доменных печах ЧерМК ^ [2]__
Год Массовая ско- Отноше- Число Продолжи- Средняя
рость, т/мин ние, выпус- тельность масса вы-
накоп- выпус- Ян/ Яо или ков выпуска, пуска, т
ления ка Яо 4 /Т N мин
Ян
Доменные печи полезным объемом 2000 м3
1972 3,24 7,25 0,442 12 52,7 348
1972 3,33 7,41 0,45 15 42,6 317
1978 3,24 7,0 0,46 15 44,5 310
1982 3,45 6,26 0,548 18 43,6 273
Доменные печи полезным объемом 2700 м3
1972 4,08 6,45 0,484 15 46,9 387,4
1974 4,18 8,68 0,482 15 45,9 399,3
1978 4,42 7,59 0,583 18 45,8 348
1980 4,23 7,08 0,60 18 47,9 339,5
На доменных печах зарубежных заводов, а также на некоторых доменных печах большого объема в нашей стране (ЗСМК, НЛМК) реализуется другой путь уменьшения массы чугуна в гор-
не перед выпуском - уменьшение массовой скорости выпуска чугуна (табл. 3).
Таблица 3
Характеристики режима выпусков на доменных печах с пониженной скоростью выхода чугуна [2]
Доменная Массовая ско- Отно- Число Про-
печь рость, т/мин шение, выпус- должи-
Но- Объ- 3 ем, м Завод,город, накоп- выпус- я и/ я о ков тель-
мер страна ления ка ность вып., мин
1 2323 Фукуяма, Япония 3,57 4,03 0,885 9-10 129
2 2828 То же 4,03 4,86 0,830 11 110
3 3016 « — « 4,84 5,55 0,872 11 114
3 1040 Дортмунд, ФРГ 2,78 4,5 0,618 8 100
7 2215 Вестфаленхют-те, ФРГ 2,92 4,5 0,649 8 120
2490 Фос-сюр-Мер, Франция 3,71 5 0,743 10-11 100
1 3000 ЗСМК, Россия 4,1 5,53 0,742 10-11 100
6 3200 НЛМК, Россия 4,75 6,32 0,753 66,3
Как видно из данных табл. 3, на ряде доменных печей большого объема скорости истечения уменьшены до 4-5 т/мин. Это привело к увеличению длительности выпуска до 100-130 мин. Применение таких режимов стало возможным в связи с уменьшением пробуриваемого диаметра канала летки и применением безводной леточной массы. Скорость выпуска является функцией давления газов в горне (см. рисунок), а также длины канала (I) и его диаметра (С).
Оба направления в изменении режима опорожнения горна (как увеличение числа выпусков при постоянной яо и числа выпусков) уменьшают интервал времени между выпусками. Поэтому их влияние на ход доменного процесса, в основном, одинаковое.
Оба эти направления в изменении режима ведут к различным внешним последствиям: изменению стойкости канала чугунной летки и желобов. Режимы быстрого и медленного опорожнения различаются числом открываний и закрытий чугунных леток, потерями на скрап, расходом заправочных материалов, выносом коксовой мелочи, затратами труда и другими последствиями.
♦-ДП1 ■ -ДП2 А-ДПЗ :-: - ДП4 Ж - ДП5
О
4
2.5
3
3.5
Давление дутья, кг/см2
4
Зависимость скорости выпуска чугуна от давления дутья на доменных печах завода Рикщата [3]
Выпуск чугуна заканчивается продувкой чугунной летки горновым газом и заполнением её канала леточной массой. Продувка необходима, чтобы убедиться в достаточно полной выдаче чугуна и шлака из печи. Это бесспорно. Но должно быть четко определено время продувки, так как кроме положительного влияния продувка оказывает и негативное влияние.
Регулярная продувка летки повышает температуру слоя кокса в секторах чугунных леток, в результате в этой области растет подвижность шлака, лучше идут процессы обессеривания [4].
Отрицательными являются: потери тепла и восстановителей с горновыми газами, загрязнение атмосферы, рост потерь металла со шлаком [4]. По химическому составу капли чугуна крупнее 2 мм из шлакового желоба близки к химическому составу брызг чугуна такого же размера, выносимых горновым газом. Это свидетельствует о существенном влиянии на величину потерь металла со шлаком, особенно значительных при длительной продувке летки, когда поток брызг достигает скиммера [4]. Чем длительнее продувается летка, тем меньше будет объем оставшегося в горне шлака после закрытия летки, что ухудшит условия обессеривания чугуна.
Следовательно, время продувки (?пр) необходимо строго регламентировать, ограничить одной-двумя минутами.
В связи с наличием трех-четырех леток на мощных доменных печах и возможностью совместного выпуска через две, а то и через три летки одновременно (это применяется при ликвидации
расстройств хода печи), как еще один параметр режима выпусков (tсовм).
Таким образом, если режим выпусков (РВ) представить в алгоритмической форме, получим
РВ=f(N, T, qht, qo , пр, совм).
Список литературы
1. Кропотов В.К., Монетов Г.В. К вопросу об оптимальных режимах выпуска чугуна и условиях их реализации // Производство чугуна: межвуз.сб.науч.тр. Магнитогорск: МГМИ, 1974. С.8.
2. Прохоров И.Е., Кропотов В.К. Анализ возможности использования в доменной плавке железорудного сырья, приводящего к нарушению дренажной способности горна доменных печей: отчет о НИР по гранту PD 02-2.9.-31. Магнитогорск, 2004. 166 с. №ГР 01040001791.
3. Higuchi M., Iizuka M., Shibuya T. High top pressure operation of Blast furnaces at Nippon Kokan KK // Journal of the Iron and Steel Institute. September, 1973.P 1-12.
4. Бабарыкин Н.Н. Теория и технология доменного процесса: учеб. пособие. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. 257 с.
УДК 669.181
В.А. Бигеев, В.П. Богачёв, А.В. Пантелеев, А.В. Иванов
ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им Г. И. Носова»
ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАМОВ
В настоящее время на крупнейших металлургических предприятиях РФ за длительное время эксплуатации доменных и кислородно-конвертерных агрегатов накоплено большое количество шламов, которые представляют собой мелкодисперсную гидроско-пичную пульпу и являются продуктами улавливания газоочисток.
© Бигеев В.А., Богачёв В.П., Пантелеев А.В., Иванов А.В., 2010
