Регулирование хода доменной печи изменением высова воздушных фурм в горн Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 669.162.221.2

В.Г. Дружков, И.Е. Прохоров, A.B. Иванов, И.В. Макарова

ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

РЕГУЛИРОВАНИЕ ХОДА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ ИЗМЕНЕНИЕМ ВЫСОВА ВОЗДУШНЫХ ФУРМ В ГОРН

До настоящего времени недостаточно выяснены причины различного эффекта при регулировании хода доменных печей изменением высова и диаметра воздушных фурм в горн. Данная работа частично восполняет этот пробел.

Экспериментами на полукруглых цилиндрических моделях установлено [1], что постепенное увеличение диаметра при неизменном расположении и размерах выпускных отверстий, имитирующих фурменные очаги в горне доменной печи 1370 м3 (М 1:50), приводило к увеличению высова фурм с 0 до 42% радиуса моделей и отношения объёмов материала периферийной и осевой зон с 0,33 до 3,0 (периферийной зоной названо пространство между стенами и цилиндрической поверхностью, проходящей через вертикальные оси выпускных отверстий; осевой - пространство, ограниченное отмеченной поверхностью). В цилиндрических моделях отношение объёмов зон численно равно отношению площадей горизонтальных сечений их (S/S4).

Опыты показали, что соотношение объёмов материала периферийной и осевой зон может самостоятельно оказывать влияние на характер схода, кроме того, что оно влияет на него, изменяя распределение газа на выходе из зон циркуляции. В опытах без дутья быстрый рост высоты зоны с неравномерным сходом начинался в моделях с отношением Sn/Бц, большим 2,0, в опытах с дутьём - с отношением, большим 1,64.

Для оценки пределов изменения отношения объёмов материала периферийной и осевой зон в работающих печах, по данным о высове воздушных фурм, размерах окислительной зоны перед ними (до 2% CO2) и разгаре кладки 33 отечественных доменных печей различного объёма рассчитано отношение Sn/SLi на горизонте распара (рис. 1). Оно с достаточной для качественной оценки точностью характеризует отношение объёма материала периферийной и осевой зон. Расчёты показали, что в печах объёмом 200-

© Дружков В.Г., Прохоров И.Е., Иванов A.B., Макарова И.В., 2011

5000 м3 отношение вп/вц находится в пределах 3,4-0,96, уменьшаясь с увеличением диаметра горна (с/г) по уравнению регрессии

Г 11 + ОЦИТЗ^-

Полученный коэффициент корреляции г = 0,91 достаточно высок, что подтверждает наличие тесной связи.

Л, 2,0

*,6

1,2

0,8

0,4

Рис. 1. Изменение отношения сечений периферийной и осевой зон на горизонте распара (вп/вц) в доменных печах различного объёма для профилей проектного (1) и выдувочного (2)

Число и параметры воздушных фурм, включая высов их в горн, выбраны правильно, если при имеющих место колебаниях в качестве сырья, изменениях режима загрузки максимум потока газа обрабатывает максимум потока материалов, а фурменный очаг работает как самоорганизующаяся система. Существует определённый предел вп/вц, который нельзя переходить.

Доказано [2], что кокс сходит в фурменный очаг не по всему верхнему куполу, а лишь по части его - устью (рис. 2). Устье может быть расположено симметрично относительно вертикальной оси фурменного очага, а может быть смещено влево или вправо от неё, в зависимости от соотношения объёмов газов, выходящих из очага в направлении стен (0ЗП) и оси печи (Огц).

Известен факт, когда при замене офлюсованных окатышей ССГПО неофлюсованными все десять доменных печей ММК были в течение одного года (1972) приведены в аварийное состояние: горели холодильники заплечиков, маратора и нижних рядов шахты. Для «спасения» доменных печей увеличили высов воздушных фурм в горн, уменьшили их диаметр. При этом с возвратом к офлюсованному сырью перешли допустимый предел критерия Sn/Sц. Доказательством служат два факта:

-неуправляемый периферийный газовый поток, когда не удавалось режимами загрузки обеспечить превышение содержания С02 в газе на периферии по сравнению с таковым у оси: если раньше можно было это объяснить высокой долей мелочи -5 мм в агломерате, то данное явление наблюдалось и на тех печах, где производился её отсев (д.п.№ 1,4,9,10);

-склонность к образованию в доменных печах настылей на трех ярусах: появление их в верхней части еще можно объяснить циркуляцией цинка, формирование нижних ярусов свидетельствует о том, что фурменные очаги слишком смещены к оси печи, и зона потока материалов отходит от стен.

На доменных печах № 6, 7, 2 во время капитальных ремонтов III и II разрядов в 2006 году (см. таблицу) были установлены воздушные фурмы длиной 450 мм вместо 550 (кроме воздушных фурм над летками). Высов фурм уменьшен с 450 до 350 мм. При отношении Sn/Sц, близком к 2,0, объем газа, выходящего в направлении стен, больше во столько же объема газа, выходящего к оси (рис. 2). При этом устье, через которое сходит в очаг большая часть кокса, смещается вправо, и траектория движения рудного гребня также сдвигается к оси печи, в результате чего в осевую часть горна попадет большее количество FeO. Согласно рабочей гипотезы уменьшение высова должно было способствовать снижению напряженности противотока газов в нижней части доменных печей и раскрытию осевой зоны, созданию условий для повышения производительности доменных печей и снижения на них удельного расхода кокса.

Для анализа влияния этого мероприятия на показатели работы доменных печей использовали среднесуточные данные. Для сравнения выбирали периоды продолжительностью 21 день до и после ремонта III разряда, при этом исключали по 5-7 дней непосредственно до и после ремонта. Оценку стабильности сырьевых условий производили по составу шихты, выходу и составу шлака. В таблице приведены периоды сравнения, данные по выходу и составу шлака.

(пояснения в тексте)

Ожидаемое увеличение производительности доменных печей подтвердилось практикой работы доменной печи № 2, где оно составило +3,2% и превысило расчетное (+2%). На доменной печи № 7 прирост производства составил меньшую величину (+1,54%) , а на доменной печи № 6 получен отрицательный эффект (-1,87%), что обусловлено значительной деформацией колошниковых защит на этих печах и уменьшением сечения колошника ~ на 20%. Полный эффект не был достигнут в результате не зависящих от технологов факторов, например, отключения электроэнергии, в результате которого особенно тяжелое расстройство имело место на доменной печи № 7 (заливка фурменных приборов), образования настылей в шахте доменных печей в периоды неровного хода при снижении сбыта чугуна потребителям.

Уменьшение расхода кокса в результате ожидаемого раскрытия осевой зоны получено на всех печах, особенно на доменной печи № 6 (-3,65%).

По оценке технологов доменные печи стали более управляемыми изменением режима загрузки.

Применение укороченных воздушных фурм привело на доменных печах № 2, 6, 7 к ослаблению влияния высокого нагрева горна, оцениваемого по содержанию кремния в чугуне, на производительность печи и удельный расход кокса, что объясняется увеличением поперечного сечения в результате уменьшения толщины гарнисажа в заплечиках, распаре и нижней части шахты.

Изменение выхода и состава шлака на доменных печах № 2,6,7 ОАО «ММК» в до- и послеремонтный периоды

Номер печи ДП № 2 ДП № 6 ДП № 7

Период ремонта в 2006 г. 25 / 09 - 27 / 09 29 / 03 - 01 / 04 29 / 07-01 / 08

Период ДО ремонта после ремонта ДО ремонта после ремонта ДО ремонта после ремонта

29/08 -18/09 10/10 -30/10 1/03 -21/03 5/04 -25/04 1/07 -21/07 5/08 -25/08

Выход шлака, кг/т чугуна 322 335 301 312 326 328

Состав шлака, % МдО 9,03 8,29 11,40 9,19 8,41 8,90

ТЮ2 1,08 1,13 1,17 1,11 1,09 1,10

М2О3 12,36 12,66 12,00 12,55 12,67 12,24

СаО/БЮг 1,04 1,07 1,01 1,03 1,05 1,04

Заключение

Эффективность изменения высова фурм в горн будет определяться степенью приближения к предельному значению критерия Бп/Бц.

При высоких значениях Бп/Бц увеличение высова фурм может привести не к усилению центрального хода, как считает большинство доменщиков - технологов, а к обратному результату - усилению периферийного хода.

Уменьшение длины воздушных фурм с 550 до 450 мм или высова их в горн на 100 мм на доменных печах ММК, когда они проплавляли офлюсованные окатыши ССГПО, способствовало увеличению рабочего сечения горна и повышению дренажной способности кокса в нём. С переходом ССГПО на производство неоф-люсованных окатышей (июль-сентябрь 2007 г.) эксперимент был прекращён. Самый продолжительный период успешной работы с короткими воздушными фурмами был на доменной печи № 2. Последние фурмы длиной 450 мм заменили в конце мая 2008 г.

Кроме геометрических характеристик потоков в пространстве печи (вг/вц) необходимо учитывать распределение материалов по радиусу, пристенный эффект; очертание, положение и высоту зоны размягчения и плавления материалов (зоны когезии), т.к. они будут влиять также на соотношение объемов газа, выходящих из рыхлой части фурменных очагов в направлении периферийной и осевой зон.

Список литературы

1. Дружков В. Г. Исследование влияния заплечиков на сход материалов // Производство чугуна: межвуз. сб. Вып.14. Магнитогорск: МГМИ, 1975. С.91-99.

2. Стефанович М.А., Кропотов В.К. Соотношения сил, влияющих на сход шихты на границе фурменных очагов // Изв. вузов. Черная металлургия. 1974. № 6. С. 28-31.

УДК 669.168

В.А. Бигеев, Ю.А. Колесников

ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

СИДЕРИТА

Одной из разновидностей железных руд является сидерит, в котором основной рудный минерал представлен в виде карбоната железа РеС03[1]. Кроме этого в сырой руде содержатся карбонаты

© Бигеев В.А., Колесников Ю.А., 2011