CC BY
50
УДК 669.162.261.3
А.С. Харченко, С.К. Сибагатуллин, Е.О. Теплых, Д.Н. Гущенко
ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА РАВНОМЕРНОСТЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОКСОВОГО ОРЕШКА В КОЛОШНИКОВОМ ПРОСТРАНСТВЕ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, ОСНАЩЕННОЙ БЗУ ЛОТКОВОГО ТИПА
Введение в шихту доменной печи коксового орешка является одним из направлений снижения удельного расхода металлургического кокса. Но его применение может приводить к снижению дренажной способности горна [1,2]. Ухудшение фильтрации жидких продуктов плавки через коксовую насадку в печи возникает в результате неполного расходования орешка до зоны вязкопла-стичного состояния и поступления его в нижнюю часть печи. Равномерное распределение коксового орешка по окружности колошника повышает эффективность его применения.
Для определения влияния различных факторов на равномерность распределения применили планирование эксперимента. Для составления матрицы планирования использовали трехфак-торный план Бокса - Бенкина при варьировании на трех уровнях следующих факторов [3,4]:
- количество коксового орешка в подаче;
- степень открытия шихтового затвора;
- содержание в шихте окатышей.
В качестве выходного параметра, т.е. параметра оптимизации, использовали коэффициент равномерности, который получили путем вычитания коэффициента вариации из единицы [5]:
К = 1--, (1)
КОср к1
где z - среднеквадратическое отклонение i-х порций;
КОср - среднее значение поступающих из бункера порций.
Для математического описания выходного параметра от указанных факторов выбран полином второй степени.
© Харченко А.С., Сибагатуллин С.К., Теплых Е.О., Гущенко Д.Н., 2010
У = Ь0 + Ь1х1 + Ь2х2 + Ъ3х3 + Ь12х12 + Ь23х23 + Ь13х13 + Ь11х1 + Ъ22х2 + Ъ33х3 > (2)
где X! -Хз - факторы, влияния которых на параметр исследуются;
Ь - коэффициенты уравнения регрессии.
Исследования провели на физической модели однотрактово-го компактного загрузочного устройства, изготовленного в масштабе 1:5 по отношению к линейным размерам БЗУ доменных печей № 4 и 6 ОАО «ММК» [6].
В процессе эксперимента коксовый орешек в количестве 4 и 8 кг загружали в составе железорудного сырья, включающего 7080% агломерата и 20-30% окатышей. Принятые количества орешка соответствуют расходу его 500 и 1000 кг в подачу для реальной печи. Загружали материалы следующим образом: на дно помещали агломерат, следом коксовый орешек, после чего располагали окатыши. Варьируя долями загружаемых в бункер материалов, оставляя неизменным общее количество 128 кг, производили их выпуск, изменяя степень открытия шихтового затвора от 35 до 45 град. По ходу выпуска отбирали пробы, отделяли материалы друг от друга. Определяли долю коксового орешка и окатышей в смеси с агломератом по ходу выпуска и затем по формуле (1) рассчитывали коэффициент равномерности поступления коксового орешка из бункера.
В ходе анализа экспериментальных данных были определены коэффициенты уравнения, значимость которых оценили по критерию Стьюдента.
Коэффициент равномерности для проведенных экспериментов описывается следующим полиномом:
Кко = 0,375 + 0,226КО - 0,026«шз - 0,0340К - 0,003К0«ШЗ - 0,1 ОК«шз - ^
-0,013К00К-0,150К02 + 0,01«,23 -0,0070К2, где КО - количество коксового орешка в подачу, кг; ашз - степень открытия шихтового затвора, град;
ОК - содержание окатышей, %
Все факторы записаны в кодированной форме и изменяются от -1 до 1.
По критерию Фишера произвели проверку адекватности модели и убедились в том, что уравнение соответствует экспериментальным данным. Коэффициент детерминации R2, равный 0,99, показывает, что построенная регрессия объясняет более 99% раз-
л
броса значений переменной К ко относительно среднего.
и
■©■ I
-& О <п X
0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
<0°
Расход коксового орешка, кг/подачу
■угол 35 —■— угол 40 —М угол 45
Коэффициент равномерности 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 •а.
¡г \
\
Л
$ <§> $ эасход коксового орешка, кг/подачу
♦ угол 35 И угол 40 угол 45
0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 С)
Расход коксового орешка, кг/подачу
■ угол 35 —■— угол 40 —М - угол 45
Рис.1. Влияние количества коксового орешка на его равномерность распределения в колошниковом пространстве при углах открывания шихтового затвора 35, 40, 45 град: а - окатышей 20%; б - 25%; в - 30%
а
б
в
0,6
н ^
□с I- оч
53 " 0,55 Е^ § 0,5 Л ф 0,45 -& о 0,4
О X
& £ 0,35 ^ 0,3
35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 Угол открытия шихтового затвора, градус
—■— орешка 500 —± —орешка 1000
0,5
§ 0,45
ф
^ . 0,4
£ £ 0,35
о ш ' со
^ 0,3
и
35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 Угол открытия шихтового затвора, градус
—■— орешка 500 —Ь —орешка 1000
0,65
8 0,55 ф 0,45
I 0,35 ш
со
^ 0,25
В
____8__
ж
35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 Угол открытия шихтового затвора, градус
орешка 500 —± —орешка 1000
Рис.2. Влияние степени открытия шихтового затвора на равномерность распределения коксового орешка в колошниковом пространстве при расходе коксового орешка 500 и 1000 кг в подачу: а - окатышей 20%; б - 25%; в - 30%
а
б
в
<и
о о
-& о
О X
о ш
^ го
0,6 0,5 0,4
0,3
Содержание окатышей, %
орешка 500 —орешка 1000
0,5
ш
8 0,45
и СР 1
■е- §
т х о т га
0,4
0,35 0,3
^ -
«41 «■г
НУ
Содержание окатышей, %
орешка 500 —± —орешка 1000
Ё н 0,65 1 £ 0,55
I 0,45 I 0,35
о ш
^ « 0,25
й
Ш
Ф
О
Содержание окаты1шей, %
орешка 500 —± —орешка 1000
Рис.3. Влияние доли окатышей на равномерность распределения коксового орешка в колошниковом пространстве при расходе
коксового орешка 500 и 1000 кг в подачу: а - степень открытия шихтового затвора 35; б - 40; в - 45 град
а
б
в
Как видно из рис. 1, с увеличением доли кокосового орешка коэффициент равномерности увеличивается, что свидетельствует о более равномерном его распределении по окружности колошника. При содержании окатышей 20% от массы железорудного сырья кокосовый орешек равномернее распределяется при угле открытия шихтового затвора 45 град по сравнению с 35 и 45 град (рис.2,а, 3,в). Доле окатышей 30% соответствует максимальный коэффициент равномерности распределения орешка при угле открытия шихтового затвора 35 град (рис.2,в, 3,а).
Таким образом, при загрузке в подачу 70% агломерата, 30% окатышей и 1000 кг коксового орешка коэффициент равномерности имеет максимальное значение 0,638 при угле открытия шихтового затвора 35 град.
Список литературы
1. Сибагатуллин С.К., Харченко А.С. Оценка дренажа продуктов плавки в доменной печи с использованием коксового орешка // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2010. С. 165-168.
2. Результаты использования в доменной печи коксового орешка с одновременным улучшением качества скипового кокса / Сибагатуллин С.К., Харченко А.С., Полинов А.А., Семенюк М.А., Бегинюк В.А. // Вестник МГТУ Г.И. Носова 2010. № 2. С. 24-27.
3. Ковшов В.Н. Постановка инженерного эксперимента. Киев; Донецк: Высш. шк., 1982. 120 с.
4. Дружков В.Г., Заводяный А.В. Совершенствование технологии агломерации бурых железняков Орско-Халиловского рудного района. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2010. 156 с.
5. Куприенко Н.В. Статистика. Методы анализа распределений. Выборочное наблюдение. 3-е изд. СПб.: Изд-во политех. ун-та, 2009. 138 с.
6. Истечение материалов из шихтового бункера лоткового загрузочного устройства доменной печи по видам крупности / С.К. Сибагатуллин, А.С Харченко, С.И Гаврюшкин, А.В. Чевы-челов // Теория и технология металлургического производства. Магнитогорск, 2009. Вып. 9. С. 21-25.
