СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ Российский патент 2001 года по МПК C21B5/00 

Описание патента на изобретение RU2167201C1

Изобретение относится к доменному производству и может быть использовано при управлении технологическим процессом выплавки чугуна со шлюзованием шихты в печь через промежуточные бункеры загрузочного устройства.

Известно регулирование технологического процесса выплавки чугуна изменением массы кокса в подаче по отклонению содержания железа в рудной порции шихты, непосредственно подлежащей выгрузке (SU 1836430, 23.08.93). Недостаток такого регулирования в том, что при этом не учитывается возможное изменение склонности кокса к истиранию (изменение показателя M10 у кокса), неконтролируемые колебания которого негативно отражаются на ходе доменной плавки.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по техническому результату является способ ведения доменной плавки, известный из патента RU 2117049, 10.08.98 - прототип, который устраняет недостаток аналога, учитывая значение М10 у подлежащей выгрузке порции кокса.

Недостатком прототипа является снижение производительности доменной печи из-за задержки загрузки шихты ввиду большой продолжительности перепускания газа из опорожненного бункера в бункер с шихтой до полного выравнивания давления в обоих бункерах.

Рассчитаем время полного выравнивания давления в соединенных бункерах.


где P1 и P2 - давления в обоих бункерах до и после полного выравнивания, Па;
λ - газодинамический коэффициент;
l - длина соединительного газопровода, м;
d - диаметр перепускного клапана, м;
ρ - начальная плотность газа, кг/м3;
w - начальная скорость газа, м/с.

На доменной печи N 5 АО "Северсталь" диаметр перепускного клапана d = 0,25 м и длина соединительного газопровода l = 10 м. Давление в бункере после высыпания материала равно давлению на колошнике P1 = 280 кПа, а после полного выравнивания давления в обоих бункерах P2 = 209 кПа и объем газа в бункере с материалом Vг = 58,6 м3.

Начальная плотность газа
ρ = P1M/[R(t0+273)] = 3,04 (кг/м3), (2)
где M = 0,028 кг/моль - молярная масса азота;
R = 8,31 Дж/(моль•K) - универсальная газовая постоянная;
to=40oC - температура азота в бункере.

При шероховатости внутренней поверхности трубопровода k = 0,3 мм, d/k = 833, Re>106, величина газодинамического коэффициента λ = 0,022.

Величина начальной скорости газа:

Расход газа:
Q =w•S=w•π•d2/4 = 10,6 (нм3/с). (4)
Тогда время выравнивания:
tвыр = ka-Vг/Q = 8,3 (с). (5)
где ka = 1,5 - поправочный коэффициент для аппроксимации пошагового метода вычисления;
Vг - объем газа в бункере с материалом, м3.

Выравнивание начинается в начальный момент открывания клапана и завершается в конечный момент закрывания. Поэтому, учитывая линейный (в первом приближении) характер зависимости расхода перепускаемого газа в периоды открывания и закрывания клапана, можно допустить, что суммарное время (открывание, выравнивание, закрывание) будет равным:
t=tвыр+(tотк+tзак)/2, (6)
где tотк и tзак - время открывания и закрывания, соответственно, с.

Как следует из технической характеристики перепускного клапана, общая продолжительность открывания и закрывания его (tотк + tзак)=4 с, тогда суммарное время полного выравнивания давления t = 10,3 с.

Таким образом можно сделать вывод, что расчетное время полного выравнивания давления в бункерах по (6) превышает в 10,3/4=2,6 раза общую продолжительность открывания и закрывания перепускного клапана.

Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении производительности доменной печи уменьшением задержки загрузки шихты при снижении продолжительности перепускания газа из опорожненного бункера в бункер с шихтой.

Показанный технический результат достигается за счет того, что в способе ведения доменной плавки, включающем загрузку шихты, состоящей из кокса и рудной части, подачами в шихтовые бункеры загрузочного устройства, подачу газа в них перед ссыпанием шихтового материала в доменную печь, перепускание газа из опорожненного бункера в заполненный коксом бункер, определение по падению давления в опорожненном бункере до и после перепускания газа в заполненный коксом бункер и по установившемуся давлению в заполненном коксом бункере текущей истинной плотности кокса и изменение массы кокса в подаче при отклонении текущей истинной плотности кокса от усредненного значения, при этом время перепускания газа из опорожненного бункера в бункер с коксом ограничивают общей продолжительностью открывания и закрывания перепускного клапана.

В предлагаемом способе уменьшается задержка загрузки шихты, так как перепускной клапан закрывается через короткий промежуток времени (2 c) после начала открытия, без необходимого в способе-прототипе достижения полного выравнивания давления в обоих бункерах. Кроме того, значительное сокращение продолжительности перепускания газа исключает необходимость использования поправочного коэффициента ka при расчете времени перепускания газа.

С помощью существующих в обоих шихтовых бункерах датчиков определяем начальные P1 (до перепускания газа) и конечные P2 (после закрывания перепускного клапана) давления в бункере с газом (P1г и P2г) и бункере с материалом (атмосферное P1м = 100 кПа и P2м).

В соответствии с законом сохранения энергии для изохорно-изотермического процесса, объем газа в бункере с материалом равен:

где Vб - объем бункера, м3.

Истинный объем материала в бункере:
Vм=Vб-Vг. (м3) (8)
Таким образом, предлагаемый способ ведения доменной плавки позволяет практически исключить существующую в известных способах проблему соответствия продолжительности новых операций существующему темпу загрузки шихтовых материалов в печь.

Пример применения предлагаемого технического решения.

Объем каждого из промежуточных шихтовых бункеров бесконусного загрузочного устройства доменной печи N 5 АО "Северсталь" Vб = 90 м3, диаметр перепускного клапана d = 0,25 м и длина соединительного газопровода 1 = 10 м. Установленная масса кокса в подаче 32 т. Показатель истираемости кокса M10ср=8,0%, т.е. истинная плотность кокса ρкср = 1,924 т/м3 (Теплофизические свойства топлив и шихтовых материалов черной металлургии. Справочник. - М.: Металлургия, 1982, с. 40-41).

После выгрузки в печь шихтового материала из одного из бункеров загрузочного устройства и закрывания нижнего газоуплотнительного клапана, датчик давления в этом бункере с газом показал давление P1г = 280 кПа, равное давлению на колошнике. По окончании загрузки 32 т кокса во второй бункер и отсечении его от атмосферы верхним газоуплотнительным клапаном, открыли на время (tотк + tзак) = 4 с перепускной клапан и перепустили часть газа из порожнего бункера в бункер с коксом. После закрывания перепускного клапана, в бункерах установилось давление P2г = 258 кПа и P2м = 127 кПа.

Тогда объем газа в бункере с коксом согласно (7) и текущая истинная плотность кокса будут:

и

Далее, по текущей истинной плотности кокса рассчитали величину коррекции массы его в подаче: Δ K = 1,02 •32•(1,924-1,920) = 0,131 (т) и задание на набор следующей порции кокса, с учетом точности взвешивания, установили 32,1 т.

Похожие патенты RU2167201C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ 1997
  • Шепетовский Э.А.
  • Настич В.П.
  • Яриков И.С.
  • Кукарцев В.М.
RU2117049C1
Способ ведения доменной плавки 1991
  • Шепетовский Эдуард Абрамович
  • Иванча Николай Григорьевич
  • Савастьянов Юрий Викторович
  • Хайбуллин Валерий Гаптуллович
  • Шепетовский Игорь Эдуардович
SU1836430A3
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ 1990
  • Шепетовский Э.А.
  • Иванча Н.Г.
  • Клоцман Е.Я.
  • Савастьянов Ю.В.
RU2029787C1
СПОСОБ ВЫРАВНИВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ЗАГРУЗОЧНОМ УСТРОЙСТВЕ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ 2002
  • Сперкач И.Е.
  • Яриков И.С.
  • Ляпин С.С.
  • Григорьев В.Н.
  • Курунов И.Ф.
RU2230795C2
СПОСОБ ЗАГРУЗКИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ 1995
  • Шепетовский Эдуард Абрамович[Ua]
  • Яриков Иван Сергеевич[Ru]
  • Иванча Николай Григорьевич[Ua]
RU2095420C1
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ 1998
  • Григорьев В.Н.(Ru)
  • Шепетовский Эдуард Абрамович
RU2148650C1
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ 2001
  • Лисин В.С.
  • Скороходов В.Н.
  • Настич В.П.
  • Соколов А.А.
  • Анисимов И.Н.
  • Аглямова Г.А.
  • Синюц В.И.
  • Чернов П.П.
  • Кукарцев В.М.
  • Яриков И.С.
  • Григорьев В.Н.
  • Емельянов В.Л.
  • Коршиков Г.В.
  • Коршикова Е.Г.
RU2202624C2
СПОСОБ РАБОТЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ 2000
  • Козодеров В.И.
  • Емельянов В.Л.
  • Григорьев В.Н.
  • Яриков И.С.
  • Кузнецов Н.А.
  • Плешков В.И.
  • Титов В.Н.
RU2180004C1
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ 1995
  • Яриков И.С.
  • Плешков В.И.
  • Сайфутдинов В.Б.
  • Гнездилов А.И.
RU2094470C1
СПОСОБ ЗАГРУЗКИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ 2003
  • Яриков И.С.
  • Курунов И.Ф.
  • Ляпин С.С.
RU2237725C1

Реферат патента 2001 года СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ

Изобретение относится к доменному производству и может быть использовано при управлении технологическим процессом выплавки чугуна со шлюзованием шихты в печь через промежуточные бункеры загрузочного устройства. Способ ведения доменной плавки включает загрузку шихты, состоящей из кокса и рудной части, подачами в шихтовые бункеры загрузочного устройства, подачу газа в них перед ссыпанием шихтового материала в доменную печь, перепускание газа из опорожненного бункера в заполненный коксом бункер, определение по падению давления в опорожненном бункере до и после перепускания газа в заполненный коксом бункер и по установившемуся давлению в заполненном коксом бункере текущей истинной плотности кокса и изменение массы кокса в подаче при отклонении текущей истинной плотности кокса от усредненного значения. При этом время перепускания газа из опорожненного бункера в бункер с коксом ограничивают общим временем открывания и закрывания перепускного клапана. Использование изобретения обеспечивает повышение производительности доменной печи.

Формула изобретения RU 2 167 201 C1

Способ ведения доменной плавки, включающий загрузку шихты, состоящей из кокса и рудной части, подачами в шихтовые бункеры загрузочного устройства, подачу газа в них перед ссыпанием шихты в доменную печь, перепускание газа из опорожненного бункера в заполненный коксом бункер, определение по падению давления в опорожненном бункере до и после перепускания газа в заполненный коксом бункер и по установившемуся давлению в заполненном коксом бункере текущей истинной плотности кокса и изменение массы кокса в подаче при отклонении текущей истинной плотности кокса от усредненного значения, отличающийся тем, что время перепускания газа из опорожненного бункера в бункер с коксом ограничивают общим временем открывания и закрывания перепускного клапана.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2167201C1

СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ 1997
  • Шепетовский Э.А.
  • Настич В.П.
  • Яриков И.С.
  • Кукарцев В.М.
RU2117049C1
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ 1990
  • Шепетовский Э.А.
  • Иванча Н.Г.
  • Клоцман Е.Я.
  • Савастьянов Ю.В.
RU2029787C1
Способ ведения доменной плавки 1991
  • Шепетовский Эдуард Абрамович
  • Иванча Николай Григорьевич
  • Савастьянов Юрий Викторович
  • Хайбуллин Валерий Гаптуллович
  • Шепетовский Игорь Эдуардович
SU1836430A3
Способ загрузки доменной печи бесконусным загрузочным устройством 1988
  • Сторожик Дмитрий Александрович
  • Малый Валентин Васильевич
  • Хлопенюк Анатолий Демьянович
  • Малая Любовь Владимировна
  • Погорелый Виктор Иванович
  • Каменский Михаил Анатольевич
  • Хе Виталий Наумович
SU1611940A1
Устройство для выравнивания давления в бункерах загрузочного устройства доменной печи 1981
  • Ханс Бэрманн
SU1082327A3

RU 2 167 201 C1

Авторы

Шепетовский Эдуард Абрамович

Логинов В.Н.

Келер Штеффен

Шепетовский Игорь Эдуардович

Даты

2001-05-20Публикация

2000-01-24Подача