СПОСОБ ЗАГРУЗКИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 1994 года по МПК C21B7/20 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано на доменных печах, оборудованных бесконусными загрузочными устройствами.

Известен способ загрузки доменной печи, включающий подачу шихтового материала на поверхность засыпи колошника путем вращения и изменения угла наклона распределительного лотка относительно оси печи, обеспечивающий равномерное распределение шихты на колошнике в течение более короткого отрезка времени, при этом расход шихтового материала на распределительный лоток регулируют путем изменения площади проходного сечения шихтового затвора пропорционально величине угла наклона распределительного лотка в соответствии с зависимостью
Q_i = 1,145 ˙Q_макс ˙α, где Q_i, Q_макс - текущее и максимальное значения расхода шихтового материала на распределительный лоток, м³/с;
1,145 - коэффициент производительности;
α - угол наклона лотка к вертикальной оси печи, рад.

Однако известный способ не позволяет устранить неравномерность распределения шихтовых материалов по окружности колошника, а изменение расходных характеристик выгружаемых из шлюзового бункера порций шихты по приведенной завиcимоcти без учета характера истечения компонентов шихты при изменении площади проходного сечения шихтового затвора приведет к нарушению распределения рудной нагрузки по радиусу печи.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности (прототип) является способ загрузки доменной печи, включающий равномерное распределение рудной нагрузки по окружности колошника вращающимся распределительным органом с переменным вылетом, размещение шихтового материала на колошнике незамкнутыми кольцами рудных и коксовых порций шихты в зависимости от расположения и степени окружной неравномерности газового потока, причем незамкнутое кольцо коксовой порции располагают в участках с повышенным расходом газа, а незамкнутое кольцо рудной порции - в участках с пониженным расходом газа.

Недостатком известного способа является невозможность осуществить целенаправленное изменение распределения шихтовых материалов в определенных секторах окружности с помощью незамкнутых колец порций железосодержащей части шихты и кокса, выгружаемых вращающимся распределительным лотком, из-за отсутствия механизма ориентации незамкнутых колец на участках кольцевых зон колошника, где имеются отклонения от нормального хода печи, и методики определения размеров заданного сектора, а также незамкнутости колец материала.

Целью предложенного способа является стабилизация хода доменной печи за счет выравнивания газового потока и профиля засыпи путем целенаправленного изменения распределения шихтовых материалов по окружности колошника.

Это достигается тем, что в способе загрузки доменной печи, заключающемся в подаче порций шихтовых материалов на поверхность засыпи вращающимся распределителем в равновеликие кольцевые зоны окружности колошника раскрытием шихтового затвора на рабочий расход материала, выгружаемого из шлюзового бункера, по сигналу от равномерно расположенных по окружности гаражных положений, определяют сектор площади колошника с положительным отклонением уровня засыпи от среднего значения и в пределах угла поворота распределителя, соответствующего загрузке шихты в указанный сектор, дополнительно при каждом обороте распределителя увеличивают до 70% угол раскрытия шихтового затвора, начиная его в гаражном положении, отстоящем от начала сектора на длину дуги, ограниченную углом 100-150^о, в направлении, противоположном вращению распределителя, и возвращают затвор к рабочему углу раскрытия через промежуток времени, равный проходу распределителем этого сектора.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного механизмом целенаправленного изменения распределения шихтовых материалов в пределах кольцевых зон окружности колошника. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "существенные отличия".

На чертеже изображена схема взаимного расположения кольцевых зон колошника и рабочих угловых положений распределительного лотка: 9,8,7,6,5,4,3,2,1; гаражных положений лотка - 0...300^о; 3 - периферийных электромеханических зондов; Б - шлюзовых бункеров загрузочного устройства; Т1...Т16 - периферийных термопар; М1...М4 - газоотборных машин; двух зондов DDS "СИМЕНС", термовизора "Спиротерм".

Способ осуществляется следующим образом.

Контроль распределения и схода материала на колошнике доменной печи осуществляют по показаниям электромехани- ческих уровнемеров, периферийных термопар, термовизора, по распределению температуры и газа по радиусам колошника.

На доменных печах, оснащенных бесконусным загрузочным устройством (БЗУ) с вращающимся распределителем, под уровнем засыпи принимается расстояние от технологического "нуля" (обычно уровня верхней кромки защитных плит колошника) до поверхности засыпи материала на колошнике.

При нормальном ходе загрузки печи равномерное окружное распределение шихты обеспечивают изменением начала выгрузки порций кокса и железосодержащих материалов последовательно и попарно от равномерно расположенных по окружности колошника гаражных положений.

При обнаружении с помощью электромеханических уровнемеров и периферийных термопар устойчивого перекоса профиля засыпи, а также по данным замеров распределения газа и температуры по радиусам печи под поверхностью засыпи и поля температур окружности колошника, корреспондирующихся с выявленным перекосом профиля шихтовых материалов, определяют сектор площади колошника с положительным отклонением уровня засыпи от среднего значения и в пределах угла поворота распределителя, соответствующего загрузке шихты в указанный сектор, дополнительно при каждом обороте распределителя увеличивают до 70% угол раскрытия шихтового затвора, начиная его в гаражном положении, отстоящем от начала сектора на длину дуги, ограниченную углом 100-150^o, в направлении, противопо- ложном вращению распределителя, и возвращают затвор к рабочему углу раскрытия через промежуток времени, равный проходу распределителем этого сектора.

Результаты экспериментальных исследований процесса загрузки перед задувкой и после капремонта первого разряда доменных печей, оборудованных БЗУ, осциллографирования работы механизмов БЗУ с лотковым распределителем, а также расчеты времени движения частиц потока шихты от шихтового затвора до поверхности засыпи показывают, что угол смещения распределителя за время движения материала от шихтового затвора до поверхности засыпи обычно находится в пределах 100-150^о. Диапазон раскрытия шихтового затвора на рабочий расход выгружаемого из шлюзового бункера материала, определяемый массой порций шихты и временем их выгрузки в печь, исходя из технологических требований к режиму работы распределителя БЗУ, равен 30-40% полного раскрытия. Увеличение рабочего угла раскрытия шихтового затвора на 30-40% для целенаправленного изменения распределения шихтовых материалов по окружности колошника выбрано из условия получения максимального расхода шихты из шлюзового бункера, при котором еще не начинается пересыпание потока материала через боковые стенки вращающегося распределительного лотка под действием кориолисовой силы. Пересыпание материала через боковые стенки лотка приводит к нарушению распределения рудной нагрузки по радиусу печи.

Предлагаемый способ загрузки доменной печи был опробован на ДП-5 ЧерМК, оборудованной БЗУ с распределителем лоткового типа. Окружность колошника печи разбита на шесть равновеликих секторов с центральным углом 60^о.

Загрузку материалов в печь осуществляли с девяти угловых положений распределительного лотка, обеспечивающих распределение шихты в равновеликие кольцевые зоны колошника. Для текущего замера уровня засыпи и скорости схода материала в периферийной зоне колошника использовали четыре периферийных электромеханических зонда. Контроль температуры на периферии и поверхности засыпи осуществляли по показаниям шестнадцати термопар, равномерно расположенных по периметру окружности колошника, и термовизором "Спиротерм". Замер распределения газа производился газоотборными машинами по четырем радиуcам. Kроме того, под двумя газоотборными машинами установлены два зонда DDS фирмы "СИМЕНС", посредством которых выполняли количественную оценку состава, давления газа и температуры в десяти точках по радиусу от оси до стенки печи.

Угол смещения распределительного лотка за время движения материала от шихтового затвора до поверхности засыпи, полученный экспериментально путем опреде- ления времени движения потока шихты от шихтового затвора шлюзового бункера до поверхности засыпи при постоянной скорости вращения распределительного лотка 6,98 мин^-1, составил 120^о.

Программа цикла загрузки в период опробования способа состояла из шестнадцати порций материала: К8-5; См9-4... . Здесь: К - порции кокса, См - порции железосодержащей части шихты. Масса порций кокса 26,6 т, железосодержащей части 99,6 т. Направление вращения распределительного лотка - по часовой стрелке. Кокс выгружался из бункера Б1, а железосодержащая смесь - из бункера Б2.

Рабочие углы раскрытия шихтовых затворов следующие: шлюзового бункера Б1 - 39%, а бункера Б2 - 34% от полного раскрытия.

В один из периодов исследований разница показаний в уровне засыпи по периферийным электромеханическим зондам З1, З2 и З3, З4 составила 0,4-0,5 м с положительным отклонением значений уровня засыпи зондов З1 и З2 от среднего его значения по четырем зондам. Уровень засыпи по зондам З1 и З2 был ниже среднего, в то время, как показали расчеты, скорости схода материала в печи под всеми периферийными зондами были равны между собой. Периферийные термопары: Т16, 1,2,3,4, 5,6,7 регистрировали понижение температуры относительно среднего значения на 40-50^о. По результатам замеров газоотборных машин и зондов DDS "СИМЕНС" наблюдался разброс показаний содержания газа и температуры по радиусу печи газоотборной машины М1 и зонда DDS 1 относительно замеров по другим радиусам. Характеристика распределения температур поверхности засыпи, выполненная термовизором "Спиротерм", при четко выраженной центральной зоне (1,2 и 3 кольцевые зоны) выделялось отклонение температур поверхности по кольцевым зонам в средней и периферийной зонах окружности колошника в пределах сектора, ограниченного периферийными термопарами Т16 и Т7 (по направлению вращения лотка).

Таким образом, определили кольцевые зоны и сектор окружности колошника с положительным отклонением уровня засыпи от среднего его значения (на чертеже заштриховано). Начало и конец сектора определили периферийными термопарами Т16 и 7. Для устранения возникшего перекоса профиля поверхности засыпи при выгрузке порций шихты в кольцевые зоны окружности колошника, соответствующие рабочим угловым положениям лотка с 9 по 4, увеличение раскрытия шихтового затвора шлюзового бункера Б1 на 31% и бункеры Б2 на 36% производили из ближайшего против направления вращения лотка к точке А (чертеж) гаражного положения 120^о. Точка А получена вычитанием длины дуги, ограниченной углом 120^о, от начала сектора с пониженным уровнем засыпи (периферийная термопара Т16) в направлении, противоположном вращению распределительного лотка. Увеличение угла раскрытия шихтовых затворов на приведенные величины обеспечило их раскрытие на 70% и привело к подгрузке в сектор с положительным отклонением уровня засыпи от среднего значения за один оборот распределителя по массе (по объему) 8,0 т (4,2 м³) железосодержащих материалов и 1,5 т (3,0 м³) кокса. При этом раскрытии шихтовых затворов, как показали экспериментальные исследования перед задувкой ДП-5, еще не начинается пересыпание потока материала через боковые стенки лотка под действием кориолисовой силы. Через промежуток времени 3,4 с, необходимый для прохода распределительного лотка этого сектора, шихтовый затвор разгружаемого бункера возвращался в рабочее положение. В результате выгрузки двадцати четырех порций материала на рабочих угловых положениях лотка с 9 по 4 за 1,5 ч в данный сектор было выгружено на 990,0 т (707,0 м³) шихты больше, чем в остальную часть окружности колошника, что позволило выровнять профиль засыпи в печи.

После ликвидации перекоса уровня засыпи разница в показаниях периферийных термопар снизилаcь с 40-50^о до 20-30^о и в целом выравнялась по окружности колошника, а разброс показаний содержания газа и температуры по двум радиусам печи газоотборными машинами и зондами DDS уменьшился с 35-40% до 10-15% . О восстановлении равномерного распределения газового потока по окружности печи, говорят данные, полученные с помощью термовизора "Спиротерм" после выравнивания профиля засыпи. Отклонения температур поверхности по периферийной и средней кольцевым зонам окружности колошника не превышали 30^о. Таким образом, в целом произошла стабилизация хода доменной плавки.

Осуществление предлагаемого способа загрузки доменной печи позволяет стабилизировать ход доменной печи, что приводит к повышению эффективности доменной плавки и снижению расхода кокса.

Сущность изобретения: в способе, включающем подачу порций шихтовых материалов на поверхность засыпи вращающимся распределителем, для выравнивания поверхности засыпи определяют сектор и кольцевые зоны окружности колошника, где имеются положительные отклонения уровня засыпи от среднего и заблаговременно из ближайшего в этой зоне "гаражного" положения увеличивают угол раскрытия шихтового затвора до 70%. После прохождения распределителем указанного сектора угол раскрытия затвора возвращают в исходное положение. 1 ил.

СПОСОБ ЗАГРУЗКИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, включающий подачу порций шихтовых материалов на поверхности засыпи вращающимся распределителем в равновеликие кольцевые зоны окружности колошника раскрытием шихтового затвора на рабочий расход материала, выгружаемого из шлюзового бункера, по сигналу от равномерно расположенных по окружности гаражных положений, отличающийся тем, что, с целью стабилизации хода доменной плавки путем выравнивания газового потока в печи и профиля засыпи на колошнике, определяют сектор площади колошника с положительным отклонением уровня засыпи от среднего значения и в пределах угла поворота распределителя, соответствующего загрузке шихты в указанный сектор, дополнительно при каждом обороте распределителя увеличивают до 70% угол раскрытия шихтового затвора, начиная его в гаражном положении, отстоящем от начала сектора на длину дуги, ограниченную углом 100 - 150^oС, в направлении, противоположном вращению распределителя, и возвращают к рабочему углу раскрытия через промежуток времени, равный проходу распределителем этого сектора.