Важность очага, мертвого человека и врезки в работу доменной печи

Важность очага, покойника и врезки в работу доменной печи  

В настоящее время наблюдается тенденция к ухудшению качества руды при увеличении спроса на железную руду. Ухудшение качества руды сопровождается увеличением количества шлака, что, в свою очередь, влияет на опускание шихты и поток жидкости через горн. Эти условия запускают механизм износа футеровки, при этом футеровка стакана, дымовой трубы и пода подвергается дополнительным нагрузкам. Это отрицательно сказывается на выпуске в доменной печи, а желоба и желоба в литейном дворе испытывают нагрузку из-за большего объема шлака. Все это увеличивает нагрузку на работу доменной печи.

Плохое качество железной руды влияет на работу доменной печи следующим образом.

• Объем шлака. Низкое качество железной руды приводит к увеличению количества примесей в печи, что приводит к увеличению объема шлака.
• Тепловая нагрузка. Тепловое состояние печи претерпевает изменения, так как требуется большое количество тепла для расплавления дополнительного шлака, а также для поддержания его в надлежащем жидком состоянии для его дренажа. Это приводит к более высоким тепловым нагрузкам внутри доменной печи.
• Доход кокса и производительность. Увеличение объемов шлака требует увеличения подачи топлива в печь, а там, где скорость вдувания пылевидного угля уже оптимальна, это приводит к увеличению расхода кокса. Более высокое содержание кокса означает введение в печь большего количества золы, что приводит к дальнейшему увеличению объема шлака. Это отрицательно сказалось на производительности печи.
• Стабильность процесса. Ухудшение качества руды отрицательно влияет на стабильность процесса и неблагоприятно влияет на бесперебойную работу доменной печи.





Из-за вышеперечисленных факторов производственный процесс в доменной печи сильно различается. Широкие различия в процессе имеют последствия с точки зрения состава шлака и, следовательно, качества чугуна. Вышеуказанные факторы также влияют на процесс во многих других областях, как указано ниже.

• Большие объемы шлака влияют на расход газа.
• При больших объемах шлака поток жидкости через горн затруднен, что приводит к увеличению колебаний уровня жидкости в горне. В крайнем случае это влияет на спуск бремени.
• Увеличение количества случаев нарушения потока газа из-за низкого качества руды, вероятно, будет проявляться в виде увеличения зависания с более частыми и серьезными проскальзываниями. Это, в свою очередь, является катализатором повышенного износа футеровки, при этом футеровка барабана, дымовой трубы и пода подвергается большей нагрузке.
• Более высокие количества шлака создают большие ограничения в литейном цехе, поскольку желоб печи и система желобов в литейном цехе становятся узким местом при размещении больших объемов шлака.

Чтобы приспособиться к вышеуказанным и многим другим сценариям, которые можно ожидать во время работы доменной печи, необходим ряд действий для обеспечения надлежащего контроля во время выпускки доменной печи, предотвращения работы печи в холодном или горячем состоянии, а также для бесперебойной работы доменной печи. печь. Эти действия включают (i) управление очагом для оптимального дренажа и минимального износа для противодействия большим объемам шлака, (ii) адаптацию процессов и стратегий загрузки для обеспечения оптимальной стабильности и минимизации тепловых нагрузок на стенку печи, (iii) тщательный мониторинг и надлежащее техническое обслуживание систему охлаждения доменной печи, чтобы она могла поглощать более высокие тепловые нагрузки, и (iv) оценку и устранение узких мест существующих схем литейного двора для увеличения потоков жидкости.

На рис. 1 можно увидеть горн, мертвого человека и поток жидкого металла и шлака к летке во время выпуска печи.

<сильный>


Рис. 1. Очаг, мертвец и поток горячего металла и шлака во время выпуска

Горн доменной печи и покойник

Состояние горна играет важнейшую роль для стабильной работы печи и долгой кампании. Эта самая нижняя область доменной печи подвергается воздействию жидкого чугуна (горячего металла) и жидкого шлака, которые находятся в непосредственном контакте с огнеупорными материалами, вызывая сильную эрозию, химическое и термическое воздействие на футеровку горна. Наиболее агрессивная среда в горне обычно находится вблизи летки (леток), которая подвержена высоким термическим напряжениям и скоростям потока жидкости. Управление леткой (интегрированное с другими методами оперативного управления) имеет решающее значение для производительности горна и, следовательно, для всей работы печи.

Горн – самая нижняя, но самая важная часть доменной печи. Срок службы печи в значительной степени зависит от прочности ее пода. Боковая стенка и дно очага обычно строятся из углеродных блоков или кирпичей в сочетании с высококачественной керамикой.

В принципе, есть две основные конструкции очага. Первый — это дизайн небольших блоков или кирпичей, а второй — дизайн больших блоков. Разница в конструкции связана с размером огнеупоров. Основным преимуществом очага из небольших блоков является простота строительства, поскольку кирпичи можно вручную установить на место и обработать раствором со всех сторон. Еще одним преимуществом является то, что кирпичи менее склонны к растрескиванию, так как очаг в целом уже имеет трещины. Это, однако, также является недостатком, поскольку каждое соединение может служить барьером для теплопередачи, особенно если есть движение, и соединения становятся зазорами. Большие блоки не страдают таким же недостатком, так как в них гораздо меньше стыков. Однако из-за теплового расширения большие блоки имеют тенденцию к растрескиванию, что создает аналогичные барьеры для теплопередачи.

В рамках двух основных конструкций есть несколько вариаций и некоторое сходство между конструкциями больших и малых блоков. Эти сходства и различия заключаются в типе огнеупорного материала, используемого для облицовки стен, горячей поверхности и вокруг леток. Одним из самых важных соображений является передача тепла из внутренней части печи к охлаждающей среде. Для этого обычно используют различные типы огнеупоров. Как правило, стоимость увеличивается с теплопроводностью. Несмотря на то, что это было бы очень дорого, теоретически наилучший очаг строится из огнеупоров с самой высокой электропроводностью. Такой очаг будет служить вечно и никогда не изнашиваться (из-за замораживающей футеровки, защищающей огнеупоры), но он также будет отбирать у печи столько тепла, что стоимость операций будет высокой. Такой очаг будет так быстро охлаждаться во время остановки печи, что его будет трудно снова запустить, что приведет к еще большим затратам. Обычно в конструкциях очага соблюдается баланс между указанными выше факторами.

Футеровка топки оснащена рядом термопар и охлаждающих элементов. Мертвец находится под зоной активного кокса и (в основном) под дорожками качения. Верхняя часть покойника имеет конусообразную форму с закруглением вершины в области между дорожками качения. Наклон от вершины мертвого человека к дорожкам качения примерно такой же, как угол естественного откоса загруженного кокса. Очаг в основном занят коксовой засыпкой, которая представляет собой часть глушителя, выходящую из уровня фурмы.

Жидкое железо и шлак, капающие из когезионной зоны, скапливаются в пустых пространствах мертвеца. Под действием силы тяжести жидкости разделяются на два разных слоя:более тяжелое железо находится внизу, а более легкий шлак — вверху. Поскольку и железо, и шлак непрерывно капают вниз из когезионной зоны, капли железа должны оседать через слой шлака на дно. Таким образом, верхний слой состоит из смеси шлака и капель железа. Пористость покойника составляет от 0,3 до 0,5, что указывает на то, что только от 30 % до 50 % общего объема доступно для жидкостей, если покойник полностью заполняет очаг. На самом деле покойник может либо сидеть на дне очага, либо частично или полностью плавать в ванне с жидкостью, если выталкивающая сила жидкости достаточна, чтобы поднять покойника. Частично плавающий шлагбаум оседает на днище центрального горна и образует кольцевую свободную от кокса зону по краям горна, которая оказывает небольшое сопротивление потоку при опорожнении горна. Таким образом, формируется кольцевой поток, что является основной причиной износа горна в форме «слоновьей лапы».

Вскрытие закаленных доменных печей показало, что в сердцевине печи между проходами и в горне имеется почти застойный коксовый слой. Застойная зона, в которой кокс опускается с сильно пониженной скоростью, получила название «мертвец», так как ранее предполагалось, что эта зона не оказывает активного влияния на протекание процесса. Однако позже это предположение оказалось неверным, поскольку более релевантные исследования показали, что мертвец играет ключевую роль в работе доменной печи. Исследования, связанные с мертвецом, обычно проводятся с использованием физических и/или математических моделей, так как состояние мертвеца не может быть измерено напрямую в работающей печи из-за высоких температур, износа и крайне агрессивной среды для измерительных зондов.

Верхняя часть глушителя имеет конусообразную форму с закруглением вершины в области между проходами каналов и может простираться от дна очага до уровня значительно выше уровня фурм. Высота покойника зависит от размера печи и условий эксплуатации, таких как расход кокса, скорость дутья, опускание шихты и скорость обновления покойника. Потери массы/объема твердого тела из-за усадки и плавления железной руды (восстановления) сильно влияют на характер течения твердого тела и, следовательно, на профиль мертвеца. Также было обнаружено, что рост мертвеца уменьшается по мере увеличения скорости потребления твердой пищи.

Верхняя граница мертвеца была предметом многих исследований как теоретических, так и экспериментальных. Эти исследования показали, что мертвый человек окружен квазизастойной зоной, где заряженные частицы в конечном итоге движутся к дорожке качения. Размер мертвого человека чувствителен к тому, осуществляется ли работа печи с «вдуванием пылевидного угля» или без него. Исследования также показали, что покойник обновляется из небольшой центральной области притока в верхней части покойника. Таким образом, хорошая проницаемость мертвого тела может поддерживаться путем загрузки большого количества высококачественного кокса в центр доменной печи. Было также установлено, что циклическое накопление и удаление жидкостей в поде в результате операции выпуска тесно связано с процессом обновления трупа. Частицы мертвого человека постепенно перемещаются в дорожку качения по мере повторения операции постукивания. Обновление частиц происходит таким образом, что «старые» частицы вынуждены выходить из тела покойника под действием выталкивающей силы (действующей на погруженную часть тела покойника), а «новые» частицы приходят на заполнение полости. мертвец через его верхнюю поверхность.

Большое влияние на износ футеровки горна и отвод жидкости из горна оказывает состояние мертвого тела и форма днища. Мертвец погружается в большую ванну с жидкостью и подвергается воздействию выталкивающей силы жидкости. Когда плавучесть жидкости становится достаточной для подъема покойника, под ним образуются зоны, свободные от кокса, что создает свободный проход для потоков жидкости. Мертвец имеет динамическое поведение, поскольку он движется с изменяющимся уровнем жидкости. Было обнаружено, что на движение покойника влияет гистерезис, когда он поднимается и опускается в очаге.

Форма мертвеца определяется несколькими факторами. Его можно оценить по балансу между силой, придавливающей покойника, и силами плавучести железа и шлака в очаге. Сила плавучести оценивается относительно просто, поскольку она является функцией уровня жидкости и пористости мертвого человека. Однако действующая вниз сила, которая обычно выражается в форме давления, зависит от условий печи, таких как вес шихты, длина дорожки качения, задержка жидкости и сопротивление газа. Вес нагрузки над уровнем фурмы компенсируется подъемным давлением восходящего потока газа, а действующее вниз давление под дорожками качения (т. С другой стороны, давление, действующее вниз на центральную область, формулируется как функция веса мертвого человека, удержания жидкости и динамического давления потока частиц. Предполагается, что динамическое давление, вызванное сходящимся потоком частиц в активной зоне кокса, уменьшается линейно по радиальному размеру от центра топки к фронту канала. Обычно видно, что покойник плывет выше под дорожками качения. Распределение направленного вниз давления играет решающую роль в формировании дна мертвеца. Некоторые исследования классифицировали плавающее состояние мертвеца на четыре категории, а именно (i) сидящий, (ii) частично парящий у стены, (iii) полностью парящий с плоским дном и (iv) полностью парящий, но парящий выше у стены. .

Врезка доменной печи

Врезка доменной печи необходима не только для доставки продуктов доменной печи, но и важна для безопасности печи и операторов в литейном дворе. Выпуск доменной печи, также иногда называемый литьем или сливом, представляет собой процесс, который удаляет горячий металл и жидкий шлак из горна доменной печи. Современная технология выпуска плавки доменных печей использует полноценную плавильную практику. Эта практика относится к технологии поддержания корыта заполненным жидким металлом и жидким шлаком в течение коротких периодов времени, когда печь не используется. Во время следующего выпуска желоб все еще остается жидким, что облегчает разделение железа и шлака, а также сохраняет тепло в желобе, в результате чего более чистый и горячий чугун доставляется в сталеплавильный цех по железной дороге в футерованном огнеупором открытом верху или торпедные ковши.

Процесс выпуска в решающей степени определяет давление газа в печи и остаточное количество жидкого чугуна и шлака в горне. Плохой дренаж горна обычно приводит к нестабильной работе печи, что, как правило, связано с заметными потерями производительности печи и срока службы печи. Неэффективный дренаж также приводит к избыточному накоплению жидкости и, таким образом, к высокому уровню жидкости в очаге. Если жидкость (шлак) приближается к уровню фурмы, поток восстановительного газа в затворе сильно нарушается, что часто приводит к неравномерному опусканию шихты, известному как зависание и проскальзывание.

Цикл выпуска начинается, когда летка пробуривается, и завершается закупоркой летки леточной массой, когда топочный газ вырывается наружу. В конце выпуска граница раздела газ-шлак наклоняется вниз в сторону летки, и над уровнем летки остается значительное количество шлака. Железную фазу можно сливать с уровней ниже летки из-за большого градиента давления, который возникает вблизи летки в вязкой фазе шлака. Таким образом, средняя граница раздела шлак-железо находится ниже уровня летки. В зависимости от ряда факторов, таких как производительность жидкости, объем пода и стратегии выпуска, начальная стадия цикла выпуска варьируется и может быть разделена на следующие категории.

• Сначала железо – это происходит, если граница раздела шлак-железо находится выше уровня летки, когда летка просверливается. Цикл выпуска начинается с выпуска только чугуна, а вытекание шлака начинается позже, когда граница раздела шлак-железо опускается в летку. После этого чугун и шлак сливаются одновременно до окончания плавки. Время, прошедшее от начала выпуска до поступления шлака в желоб, называется задержкой шлака.
• Одновременный — этот шаблон появляется, если граница раздела шлак-железо находится в летке или на конечной глубине ниже ее, когда начинается выпуск. Градиент высокого давления в фазе шлака может способствовать течению чугуна или даже вытаскивать железо из-под летки. В результате чугун и шлак сливаются вместе в течение всего периода выпуска.
• Сначала шлак. Это противоположно схеме "сначала железо". В этой схеме сначала вытекает шлак, а железо после задержки. Это связано с тем, что граница раздела шлак-железо находится намного ниже летки, когда начинается выпуск, и это явление можно наблюдать в больших печах с несколькими летками. Градиент давления, вызванный вязким шлаком, изначально недостаточен для подъема чугуна.

Основное требование к выпуску – надежное обеспечение нужного расхода печных изделий. Таким образом, установление факторов, влияющих на скорость нарезки, имеет важное значение. Обычно в больших доменных печах обычно встречаются скорости выпуска 7 т/мин и скорости выпуска жидкости 5 м/сек в летках диаметром 70 мм и длиной 3,5 м. Состояние летки и ее длина сильно влияют на скорость выпуска. Когда доменная печь работает, летка полностью заполняется огнеупорным материалом, известным как леточная масса.

Важными факторами, которые часто вызывают трудности во время выпуска летки, являются (i) дефекты леточных пистолетов и сверл или их неправильное выравнивание относительно летки, (ii) плохое состояние летки, выпускного патрубка, скиммера, заслонок и опрокидывающихся, качающихся или других желобов. , (iii) недостаточная вместимость ковшей для транспортировки чугуна, и (iv) проблемы в системе грануляции шлака, а также недостаточное пространство в шлаковом колодце.

График выпуска зависит от количества жидкого чугуна и шлака, размера горна, скорости выпуска и подготовительных операций, необходимых между каждым выпуском. Непосредственно перед выпуском летки, как правило, необходимо проверить правильность работы, положение и соосность леточных пистолетов и сверл, чтобы убедиться, что они правильно соосны с леткой (при необходимости их положение можно исправить). Преимущество этой практики состоит в том, что она позволяет провести окончательную проверку дефектов или корректировок, которые еще не были отмечены, и дает возможность исправить их. Летка открывается с помощью сверл определенных размеров, в зависимости от условий эксплуатации, а в некоторых случаях вбивается последняя часть заглушки. Если длина отверстия недостаточна, летку необходимо открыть с помощью кислородной фурмы. , принимая все меры предосторожности, необходимые для использования кислорода.

Стук может быть нарушен, если струя горячего металла попадет в мокрые бегуны, так как это может вызвать вскипание в бегунах, сопровождающееся взрывами. Поэтому важно проводить тщательную проверку и тщательно высушивать желоба и желоба, так как кипение в желобах часто достигает таких размеров, что операцию по розливу приходится прерывать. Это одна из причин, по которой эвакуационные выходы всегда должны оставаться свободными.

Остановка выпуска летки во время ее выполнения — это операция, требующая максимальной мощности леточного пистолета (поскольку заглушка должна противодействовать полной силе потока расплавленного металла). В некоторых случаях необходимо уменьшить скорость дутья и верхнее давление настолько, чтобы можно было закупорить летку. Производится быстрый импровизированный ремонт поврежденных частей полозьев с использованием сухого материала.

Если леточный пистолет слишком рано отвести от летки, существует опасность того, что тампонажная глина, введенная в летку, может быть внезапно выброшена со взрывом, так как материал может не успеть затвердеть. Из-за этого операторы литейных дворов должны оставаться за пределами «линии огня» на случай таких вспышек.

Поток шлака, предшествующий горячему металлу в начале выпуска, также может вызвать нарушения. В этом случае машинисту литейного цеха необходимо произвести регулировку в непосредственной близости от летки и желоба, чтобы направить шлак в сторону желобов, предназначенных для его транспортировки. Это одна из причин, по которой перед леткой с обеих сторон желоба должно быть свободное пространство, и это пространство должно быть как можно больше.

Основная задача машиниста литейного цеха при обычных операциях по выпуску — следить за тем, чтобы поток жидкого металла и жидкого шлака в транспортировочные ковши или прилегающие к ним установки был плавным и без происшествий. Размер и наклон желобов должны быть связаны с другими техническими характеристиками доменной печи. Однако существует вероятность застоя и перелива жидкого металла и/или шлака, что требует немедленных действий со стороны оператора литейного цеха. Инструменты, используемые в этой операции, должны быть полностью сухими; в противном случае вода может внезапно испариться, что приведет к взрыву.

Также важно очень тщательно проверять состояние разгрузочных отверстий в ковши, так как твердые частицы могут уноситься потоком жидкого металла и блокировать затворы, имеющие относительно небольшое сечение.

Во время выпуска летка может быть забита (например, коксом). Для удаления таких препятствий обычно используется сверло для летки, но если это не удается, используются длинные стержни (щебни). Эта операция опасна из-за возможности внезапных выбросов горячего металла и шлака. Поэтому очень важно, чтобы операторы литейного двора имели немедленный доступ к аварийному выходу без каких-либо препятствий.

Особое внимание следует уделить конструкции шлакоходов. Они должны быть оборудованы затворами, способными задерживать горячий металл и кокс, переносимые вместе со шлаком, чтобы свести к минимуму опасность взрывов при грануляции шлака.

Одной из наиболее важных задач операторов литейного цеха, занятых врезкой, является наблюдение за наполнением ковшей для жидкого металла, следя за тем, чтобы оно не превышало уровень, при котором содержимое может вылиться во время транспортировки или перелиться во время заполнения. Поскольку ковши обычно заполняются один за другим, оператор должен уметь направлять поток жидкого металла в соответствующие каналы. Преимущество наклонных и поворотных желобов и желобов заключается в том, что риск попадания влаги в огнеупорную футеровку сводится к минимуму, что значительно выше у обычных литников, поскольку футеровка обновляется после каждой операции врезки.

К концу плавки подача горячего металла становится неравномерной и сопровождается сильным дутьем воздуха, а по мере опорожнения горна эти явления учащаются. При этом расплавленный металл и шлак разбрызгиваются и могут в конечном итоге покрыть всю площадь литейного двора. Чтобы этого избежать, летку необходимо заткнуть как можно быстрее. Оператор перемещает леточный пистолет к летке и закупоривает отверстие, впрыскивая нужное количество тампонажной глины.






Разработка технологии электросталеплавильного производства Важные аспекты непрерывного литья заготовок