CC BY
52
УДК 669.162
Тобер С.Г., Потапов М.Г., Потапова М.В.
СТАБИЛИЗАЦИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ В УСЛОВИЯХ НЕПОСТОЯНСТВА ВЛАЖНОСТИ КОКСА
Аннотация. В работе выполнен анализ качества кокса и его влияние на стабильность теплового режима плавки. Показано, что кокс, производимый в условиях АО «Уральская сталь», отличается достаточно низкими прочностными показателями и нестабильной влажностью. Последнее связано как с использованием разных способов тушения, так и с технологическими особенностями производства.
Установлено, что основной причиной нестабильного теплового состояния доменных печей АО «Уральская Сталь» являются высокие колебания влажности кокса при его дозировке без учета текущей влажности. Поскольку данные о качестве кокса поступают на печи с опозданием, а доставка кокса в бункера доменного цеха осуществляется неупорядоченно, у технологического персонала доменного цеха возникают серьезные проблемы с поддержанием стабильного теплового состояния и ровного хода доменной печи.
Для стабилизации теплового состояния в работе предлагается установить нейтронные влагомеры в весовые воронки кокса. В этом случае корректировка поступающего кокса в подачу будет происходить по данным влажности кокса предыдущей подачи. Внедрение нейтронных влагомеров позволит стабилизировать процесс доменной плавки, увеличить производительность доменных печей на 0,5-1,0 % при сокращении расхода кокса на 0,6-1,2 %.
Ключевые слова: доменная плавка, тепловое состояние, влажность кокса, расход кокса, нейтронный влагомер.
Одним из основных факторов, влияющих на тепловое состояние доменной печи и показатели ее работы, является качество кокса [1-3]. Кокс, производимый в условиях АО «Уральская Сталь», отличается достаточно низкими прочностными показателями и нестабильной влажностью [4, 5]. Последнее связано как с использованием разных способов тушения [6], так и с технологическими проблемами. Качественные показатели кокса, производимого в АО «Уральская Сталь», приведенные в таблице.
Качественные характеристики доменного кокса по среднемесячным и сменным отчетным данным
Как следует из представленных данных, даже среднемесячные колебания параметров качества кокса достаточно высоки. При этом колебания разовых показателей качества кокса существенно выше, что значительно осложняет ведение доменной плавки [6, 7] и негативно сказывается на ее результатах. На рис. 1 и 2 приведена динамика влажности кокса и прочности на удар по ежесменным данным.
6
5 -
Показатели Значения показателей, %
По среднемесячным данным По сменным данным
Технический анализ
Влажность 4,8-6 5,4 3,1-6 4,9
Зола 11,4-12,1 11,7 11,2-12,7 11,7
Сера 0,4-0,6 0,5 0,35-0,42 0,38
Барабанная прочность
М25 81,8-85,2 83,5 81,6-83,4 82,4
М10 8,5-10,9 9,7 9,5-11,3 10,4
Ситовый состав по классам
> 80 27,1-32,1 29,6 10-37,7 20
80 - 60 34,4-39,8 37,1 40-52,6 46,5
60 - 40 24-27,6 25,8 17,3-36,4 26,3
40 - 25 3,8-5,6 4,7 2-6,2 4,9
< 25 2,1-3,5 2,8 1-4,8 2,3
Примечание. В числителе интервал изменения; в знаменателе - среднее значение.
о ^
л
б
0
1
*
га с ш
4 -
50
Номер пробы
100
Рис. 1. Динамика влажности кокса (по пробам) за исследуемый период
84
ю 83
гм
82
• •• •
• •• штт
• • • •
• • • ••
~Г
50
100
Номер пробы
© Тобер С.Г., Потапов М.Г., Потапова М.В., 2016
Рис. 2. Динамика прочности кокса по М25 (по пробам) за исследуемый период
3
0
0
Раздел 2
Как видно из представленных данных, в течение анализируемого периода наблюдается значительная нестабильность параметров качества кокса, особенно влажности и прочности. Поскольку данные о качестве кокса поступают на печи с опозданием, а доставка кокса в бункера доменного цеха осуществляется неупорядоченно, у технологического персонала доменного цеха возникают серьезные проблемы с поддержанием стабильного теплового состояния и ровного хода доменной печи [7, 8].
Основным показателем теплового состояния доменной печи служит содержание кремния в чугуне [13, 9-11]. За исследуемый период содержание кремния в чугуне (по данным о работе доменной печи №3) изменялось от 0,4 до 0,8 %. Причем между влажностью кокса и содержанием кремния в чугуне наблюдается достаточно тесная взаимосвязь: с повышением влажности кокса повышается содержание кремния в чугуне (рис. 3). Это происходит из-за увеличения расхода кокса для создания запаса тепла печи.
Поддержание повышенного теплового уровня горна ведет к уменьшению производительности и увеличению удельного расхода кокса: при увеличении содержания кремния на 0,1% производительность
доменной печи №3 снижается на 28 т/сут. (1,0%), расход кокса увеличивается на 6,0 кг/т (1,2 %).
0,8
0,7
^ 0,6
О4
^ 0,5 0,4 0,3
3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0
Влажность кокса, %
Рис. 3. Взаимосвязь влажности кокса и содержания кремния в чугуне
Для иллюстрации влияния колебания влажности кокса на показатели доменной плавки выполнен анализ работы ДП№3 за 1,5 сут, в течение которых влажность кокса изменялась от 3 до 5% (рис. 4).
Время, ч
Рис. 4. Динамика параметров доменной плавки
20
Теория и технология металлургического производства
Так, резкое увеличение влажности кокса с 11 ч анализируемого периода привело к уменьшению массы сухого кокса в подаче и повысило рудную нагрузку в пересчете на сухую массу кокса. Результатом увеличения рудной нагрузки стало снижение кремния в чугуне, которое произошло приблизительно через 5 ч. Для стабилизации теплового состояния печи технологический персонал увеличил массу коксовой колоши в 17 ч анализируемого периода, что привело к росту теплового состояния горна и повышению содержания кремния в чугуне с 22 ч, т.е. через 5 ч. Из проведенного анализа следует, что колебания влажности кокса влияют на тепловое состояние доменной печи и показатели ее работы. Корректирующие действия технологический персонал производит, ориентируясь на содержание кремния в чугуне с опозданием на 5-6 ч, что приводит к колебаниям теплового состояния печи.
Для стабилизации теплового состояния в работе предлагается установить нейтронные влагомеры в весовые воронки кокса. В этом случае корректировка поступающего кокса в подачу будет происходить по данным влажности кокса предыдущей подачи.
Внедрение нейтронных влагомеров позволит стабилизировать процесс доменной плавки, увеличить производительность доменных печей на 0,51,0 % при сокращении расхода кокса на 0,6-1,2 %.
Список литературы
1. Бабарыкин Н.Н. Теория и технология доменного процесса: учеб. пособие. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. 257 с.
2. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия: учебник для вузов. 6-е изд., перераб. и доп. М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. 768 с.
3. Металлургия чугуна / Е.Ф. Вегман, Б.Н. Жеребин, А.Н. Похвис-нев и др. М.: Металлургия, 1989. 512 с.
4. Мулько О.А., Шаповалов А.Н. Качество кокса и его влияние на показатели доменной плавки на примере работы доменной печи №4 ОАО «Урал Сталь» (ОХМК) // Наука и производство Урала. 2006. № 2. С. 49-54.
5. Сафарова А.Б., Шаповалов А.Н. Повышение качества кокса в условиях ОАО «Уральская сталь» // Наука и производство Урала. 2011. № 7. С. 25-32.
6. Пожидаев Ю.А., Столярова М.С., Бабинцев Я.В. Эффективные способы тушения кокса // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2015. № 3 (51). С. 34-38.
7. Овчинникова Е.В., Шаповалов А.Н. Влияние параметров дутьевого режима на эффективность доменной плавки в условиях ОАО «Уральская Сталь» // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2013. Т. 13. № 1. С. 61-67.
8. Овчинникова Е.В., Шаповалов А.Н. Влияние параметров загрузки на показатели работы доменной печи № 3 ОАО «Уральская Сталь» // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы 71-й международной науч.-техн. конференции / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова,
2013. Т.1. С. 125-129.
9. Майорова Т.В., Андреев С.М. Проблемы автоматической стабилизации теплового состояния доменной печи // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2005. № 4 (12). С. 42-43.
10. Сближение технологий выплавки стали в кислородном конвертере и дуговой сталеплавильной печи / Бигеев В.А., Колесников Ю.А., Федянин А.Н., Потапова М.В., Писчаскина А.В. // Теория и технология металлургического производства. 2015. №2 (17). С. 35-39.
11. О способах воздействия на процесс формирования стальной непрерывнолитой заготовки / Столяров А.М., Сомнат Басу, Потапова М.В., Дидович С.В. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова.
2014. № 1. С. 24-27.
Сведения об авторах
Тобер Сергей Геннадьевич - АО «Уральская Сталь», Новотроицк, Россия.
Потапов Михаил Геннадьевич - канд. техн. наук, доц. кафедры литейного производства и материаловедения, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия. Тел. (раб) 8(3519)29-85-30. E-mail: potapovmg@mail.ru
Потапова Марина Васильевна - канд. техн. наук, доц. кафедры металлургии черных металлов, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия. Тел. (раб) 8(3519)29-85-73. E-mail: marina_potapova8@mail.ru
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
STABILIZATION OF THE THERMAL REGIME OF BLAST FURNACE MELTING UNDER CONDITIONS OF USING COKE WITH VARIABILE MOISTURE
Tober Sergey Gennadyevich - JSC "Ural Steel", Novotroitsk, Russia.
Potapov Mikhail Gennadyevich - Ph.D. (Eng.), Associate Professor of Ferrous Metallurgy Department, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia. Phone: 8(3519)29-85-73. E-mail: potapovmg@mail.ru
Potapova Marina Vasilyevna - Ph.D. (Eng.), Associate Professor of Foundry and Material Science Department, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia. Phone: 8(3519)29-85-30. E-mail: marina_potapova8@mail.ru
Abstracts. Analysis of coke quality and it's influence on stability melting thermal regime are performed in the paper. It is shown that coke produced at JSC "Ural Steel" has quite low strength characteristic and unstable moisture. It is connected with both using different technologies of coke quenching and technical peculiarities ofproduction.
It is established that the main reason of unstable thermal state of blast furnaces at JSC "Ural Steel" is wide fluctuations coke moisture. As data about coke quality
Keywords: доменная плавка, тепловое состояние, влажность кокса, расход кокса, нейтронный влагомер.
♦ ♦ ♦
