В статье производится анализ распределения объёмов шлака в области горна доменных печей на основе представленной методики расчёта.
Ключевые слова: горн, шлак, доменная печь, чугун.
Тепловое состояние горна доменной печи по мере накопления и выпуска продуктов плавки изменяется. Величина колебаний теплового состояния зависит от массы чугуна на выпуске, от степени оптимальности выбранного режима выпуска чугуна, соблюдение графика выпусков.
Распределение температуры чугуна, накопившегося в горне к началу выпуска неравномерно. Наиболее нагрета верхняя часть, ближе всего расположенная к очагам горения. Наиболее холодная нижняя часть, которая дольше находилась в горне и охладилась в результате потерь тепла через лещадь. В радиальном направлении температура слоя, расположенного возле стен, меньше из-за потерь тепла через стенки горна. Поэтому уровень температуры чугуна по ходу выпуска должен определяться характером и последовательностью истечения чугуна из разных частей объема [1].
Установлено, что в начальный период выпуска увеличение температуры чугуна происходит одновременно с повышением скорости истечения, с более высоким градиентом учитывая выход чугуна, расположенного в более прогретой части. Потом после некоторой стабилизации, снова наблюдается снижение температуры и увеличение скорости выпуска. При появлении шлака отмечается снижение скорости выхода чугуна и увеличение его температуры. Последнее явно связано с уменьшением скорости истечения чугуна. С увеличением скорости истечения шлаков наблюдается повышение его температуры.
На больших доменных печах усложнено регулирования теплового состояния, поскольку чугун выпускается через три и больше леток. Это обусловлено колебанием химического состава чугуна, выпущенного через разные летки в связи с неоднородностью теплового нагрева по окружности. Поэтому на таких печах еще более необходимая беспрерывная обработка информации о составе чугуна по леткам с помощью системы контроля за состоянием горна [2].
На текущий момент нет эффективного способа определения переполнения горна продуктами плавки. Существуют способы определения относительно повышения нижнего перепада давления газа, что приводит к деформированию очага горения, а также появлению жидкого шлака на воздушных фурмах [3]. Перечисленные факторы не позволяют оперативно управлять ходом процесса. Нарушение режима набора продуктов плавки снижает интенсивность хода печи и ухудшает технико-экономические показатели.
При определении объёма горна, занятого остаточным шлаком после окончания выпуска продуктов плавки, используем приближённый метод, состоящий в том, что выделяются элементарные объёмы по секторам %:
Средняя величина уровня шлака в элементарном объёме определяется по выражению:
Численное значение элементарного объёма определяется по выражению:
При определении площади
Рис. 1. Условное разбиение горна доменной печи и определение площади
В таблице 1 указаны площади условного разбиения горна доменных печей объёмом 4290 и 1719 м 3 .
Таблица 1
Площади условного разбиения горна доменных печей объёмом 4290 и 1719 м 3
|
S i , м 2 |
V дп — 4290 м 3 |
V дп — 1719 м 3 |
|
1. |
2,85 |
0,59 |
|
2. |
5,07 |
1,61 |
|
3. |
6,39 |
2,15 |
|
4. |
33,05 |
14,17 |
|
5. |
37,96 |
17,91 |
|
6. |
38,2 |
17,10 |
|
7. |
23,89 |
11,51 |
Средняя величина уровня шлака в элементарном объёме для доменных печей объёмом 4290 и 1719 м 3 указана в таблице 2 и 3.
Таблица 2
Средняя величина уровня шлака для доменной печи объёмом 4290 м 3
|
Диаметр горна, м |
0,7 |
1,4 |
2,1 |
4,9 |
7,7 |
10,7 |
13,7 |
|
|
0,5 |
1,25 |
1,71 |
2,27 |
2,78 |
3,01 |
3,39 |
Таблица 3
Средняя величина уровня шлака для доменной печи объёмом 1719 м 3
|
Диаметр горна, м |
0,4 |
0,8 |
1,2 |
3,1 |
5,1 |
7,1 |
9,1 |
|
|
0,31 |
0,81 |
1,12 |
1,48 |
1,79 |
1,91 |
2,34 |
По методике, указанной выше определяем объём остаточного шлака в горне доменных печей объёмом 4290 и 1719 м 3 . Полученные результаты указаны в таблице 4 и 5.
Таблица 4
Объём остаточного шлака в горне доменной печи объёмом 4290 м 3
|
Диаметр горна, м |
0,7 |
1,4 |
2,1 |
4,9 |
7,7 |
10,7 |
13,7 |
|
V i , м 3 |
1,43 |
6,35 |
10,9 |
74,9 |
105,61 |
114,98 |
80,96 |
Таблица 5
Объём остаточного шлака в горне доменной печи объёмом 1719 м 3
|
Диаметр горна, м |
0,4 |
0,8 |
1,2 |
3,1 |
5,1 |
7,1 |
9,1 |
|
V i , м 3 |
0,18 |
1,31 |
2,41 |
20,99 |
31,97 |
32,66 |
26,91 |
Проведенный анализ показывает о наличии большой окружной неравномерности в исследуемых горнах доменных печей объёмом 4290 и 1719 м 3 . Так, в горне печи объёмом 4290 м 3 общее количество шлака, остающегося в горне после выпуска равно 395,12 м 3 , что составляет 64 % от общего количества шлака. Для печи объёмом 1719 м 3 , эти значения составили 116,42 м 3 , что соответствует 52,7 % от общего количества. Нужно отметить, что наибольшее количество шлака находится в зоне 6, находящейся на расстоянии 7,1 и 10,7 м от центра доменных печей объёмом 1719 и 4290 м 3 .
Литература:
- Диментьев А. О. Влияние неравномерности вязкости шлака, накопленного в горне доменной печи объемом 3000 м 3 , на выпуск продуктов плавки/ А. О. Диментьев, Д. А. Власенко, А. С. Антишин, А. В. Карпов // сборник научных трудов донбасского государственного технического института. — 2021. — № 22. — с. 45–51.
- Коневзерова А. Д. Взаимосвязь параметров продуктов плавки с организацией режима их выпуска из горна доменной печи/ А. Д. Коневзерова, А. В. Карпов, А. О. Диментьев // В сборнике: Школа молодых ученых по проблемам технических наук. Сборник материалов областного профильного семинара. — 2018. — с. 126–131.
- Карпов А. В. Оценка тепловой неравномерности работы горна доменной печи / А. В. Карпов, К. С. Карпова // В сборнике: Прогрессивные технологии и процессы. Сборник научных статей 4-й Международной молодежной научно-практической конференции. -2017. — с. 86–90.
