автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Распределение и работа газа в доменной печи и пути их улучшения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ ДОНЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Г ^ О Д Им прем* ружогаг»

| 1 | . -.и 10'*'>

Бугаев Константин Михайлович

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И РАБОТА ГАЗА В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ И ПУТИ ИХ УЛУЧШЕНИЯ

Специальность 05.16.02-Металлургия черных металлов

Агггореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

/Ьи™ 1996

Диссертация представлена в виде рукописи. Рабата выполнена в Донецкой научно-исследовательской институте черной иетоллургии Министерства промышленности Украины

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор ЯРОШЕВСКИИ

Станислав Львович

- доктор технических наук, профессор ТАРАСОВ

Владимир Петрович

- док»ор технических наук, профессор ТОМРОВСКИЙ

Иосиф Григорьевич

Ведущее предприятие - Мариупольский .металлургический комбинат "Ааовсталь"

Защита состоится " 21 ■ марта 1996 г. в /<? чаоов на заседании специализированного совета Д.06.04.03 в Донецкой государственной технической университете по адресу] 340000, г.Донецк, ул.Артеиа, 58

С диссертацией ыохно ознакомиться в библиотеке университета. ■

Автореферат разослан " 20 ■ февраля 1996 г.

Ученый секретарь

специализированного совета Д.ОБ, доктор технических наук

С.и.Сафьянц

ОВ!ЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Да&ШЬ- Выплавка чутуна относится к .■таеду иэ-иболее энергоемких производств, основные затраты.в хоторсм преходятся на кокс. Его удельный расход зависит как от внешних условий плавки, так и совершенства ее организации - в первуй очередь от эффективности взаимодействия встречных потоков газа и шихты. Внешние условия определялись проводившейся в отрасли технической политикой, ориентированной последние 30-35 лет на развитие зкетен-сив7?1£Х технологий и вместе с тем в значительной Мере игнорировавшей необходимость улучшения качества пихты, в первуп оЧеред:-. -агломерата, без которого высокоэффективная организация п ведение доменной плавки невозможны. Такая техническая политика обусловливалась не только нацеленностью производства в основном на высокие валовые показатели, но и недостаточной разработанность» теории процессов доменной плавки. К наиболее важным из них относятся массо- и теплообмен между газами и шйхтой, ход н результаты которых определяют удельный расход кокса. Теория этих процессов из-Зи отсутствия данных о распределении газов по радиусу доменной печа пока разработана лишь для идеализированного условного однородного противотока с равномерным радиальным распределением шихты и газа и не может адекватно отражать реальные процессы, протекающие в реальном неоднородном противотоке. Поэтому экспериментальные и теоретические исследования реальных процессов массо- и теплообмена, проходящих в различных вертикальных кольцевых сечениях печи, являются актуальной задачей, от решения которой зависят дальней- . шее развитие теории и совершенствование технологии доменной плавки, методов ее расчета и управления процессом.

Тема диссертации непосредственно связана о планами научно-исследовательских работ Донниичермета по доменному производству, Базовыми для подготовки диссертации явились работы из 8тих планов г. номерами госрегистреции 68011711, 69005708» 70015619 , 73042889, [)1860018874 , 01880033687 , 01890034939 , 0193И005564 , 0193И028988, 31934015052 и другие, выполнявшиеся под нвучным руководством ж при непосредственном участии соискателя.

1]?дь рабрты - определение факторов, оказыващих главное влияние на формирование и распределение потокЬ газов, ход и результаты зго восстановительной и тепловой работа, определение наиболее эффективных способов снижения расхода кокса.

Птея гтботя зг.глшппзь в »•:;», чтобы на озноза ексюргш;!.-уаяыш'дшиав: о оотеааа тс.; :с-г-туро гаси, распредс^-льа. и составе чюжУтлс мчтеркатэп горпсо:::^ дамеш.ой леи, а *акко домов'.-г.шсс данных о рг.снрздодсшп з-иза, полу1:. ош-цц-аяьно разработанным методой, рассыпать ход восстановления и »еплообмена по шзоте отдельных кольцевых сечсшш и тшсш сбрааои впервые палущть и затеи исследовать единуа картину взаимосвязанных реалышх процессов во веем объеме доменной печи.

; ^с9делолп;гIя. Помимо традициошщх методов, испольво-вавшихся при юпереши температуры в доменной печи, отборе га нее проб газа и шь.ты, их химическом и петрографическом анализе, при измерении температуры чугуна и шлака, били разработаны оригинальнее, в тон числе на уровне изобретения, ■ методы исследования.

1. Взаимодействие дутья и природного газа впервые изучалось во 'всем объеме фурмы о номоиц-в специального оборудования и зоцдов.

2. Распределешш природного Газа и продуктов его горения в горне, включая водяные пары, определялось путем индикации природного газа радиоактивным криптоном.

3. Измерешш расхода дутья через фурмы проводилось неохлаж-даемиш напорныш трубками с салышковым компенсатором.

4. Данные о радиальном распределешш газа получены двумя методами: инс!грументалы1ш - путем индикации газа в шахте радиоактивным криптоном, а тайке расчетным - по изменении окисдоннос-ти шихты и газа в зоне косвенного восстановления.

5. Для расчета параметров массо- и теплообмена во всем объеме печи разработан метод реконструкции хода процессов, в общем заключающийся в расчетах распределения газа и многозошшх материальных и тепловых балансов, впервые выполненных отдельно по кольцевым сечениям и сопрякешшх с общими балансами.

1. Неравномерность окру-люго распределения газов в горне проявляется в доменных дечах на на ограниченной высоте - до 1,5 радиусов горна, как в холодных моделях, а вплоть до колошника.

2. Теплоемкость потока газов изменяется не равномерно по высоте печи, как общепринято, а значительно уменьшается при температурах 1300-700 °С - в воне интенсивного восстановления.

3. Температура на грашще ступеней теплообмена не постоянна, поскольку определяется не началом прямого восстановления при 850-300 °С, как принимали в теории, а соотношением массопотоков

газа и шхты л поэтому можв!1 изменяться в широком диапазона от 650 до П00 °С.

1. С:¿гель прямого воссиновлеыя железа определяется не столько общим выходом фурменных газов, кок общепринято, сколько

колпчсствгч гтзя, проходящего через плохопропшдасмые оечения гребня, где сосредоточена основная масса железорудного материала.

5. ---ян" расход коков яри про*-« равных условиях ааяи?*т от отзлгнп 1 « щищ-»:« : ¿а-гиределегил газов, онргделяекоИ гра-гулометрическлм составом агломерата.

ЕМйЗД в общем подтверждается воспроизводимостью экспериментальных данных во всех периодах исследований, а также- тем, что рассчитанные при реконструкции хода процессов параметры: степень восстановления железа по высоте сечений, общий состав колошникового газа и другие - удовлетворительно соответствуют нлп совпадают с фактическими, определенными экспериментально.

1. Впервые анализируется не ход процессов в условном однородном противотоке, а ход реальных процессов в реальном - о неравномерным газораспределением - неоднородном противотоке, который отличает ряд свойственных только ег.у закономерностей и особенностей. Важнейшая из них относится к одному из Нейтральных вопросов теории доменного процесса - развитию прямого восстановления. Установлено, что степень его развития определяется на столько общим выходом газов (восстановителей), как общепринято, сколько степенью равномерности их распределения. Этот вывод существенно меняет направление поисков способов подавления прямого восстановления, оказывающего определявшее влияние на расход кокса.

2. Новые научные положения о снижении кажущейся теплоемкости газов в зоне интенсивного восстановления, о непостоянство температуры на границе ступеней теплообмена и ее зависимости от соотношения массопотоков газа и шихты развивают теорию доменного процесса и позволили, в частности, существенно уточнить темпера-турно-тепловую диаграмуу и общую схему теплообмена в доменной печи, 0тг!,тахс750 самае •. зчконогзриоста домепяого процесса.

3. Современная теория пока не рагрзбота^а способов количественного учета радиального распределения газов. Меггду тем в работе пок^т'о. что нмош'о оно при прочих равных уо^шггс спре-

деляет ход и результаты доменкой плавки. Таким образом, разработка вопросов, связанных с газораспределением, имеет первостепенное значение для теории и практики.

4. Б работе доказана верность вызывавшего споры основного положения теории теплообмена Б.И.Катаева о близости температур газа и шихты на граница ступеней теплообмена.

1. Разработаны новые, в.'том числе на уровне изобретения, методики и средства контроля хода процессов.

2. Разработаны закккенные авторскими свидетельствами споообы улучшения смегяния дополнительных топлив и дутья, интенсификации процессов в гребне, стабилизации теплового режима плавки, активизации теплообмена в фурменных очагах, повышения газопроницаемости столба пихты, позволяющие снижать расход кокса.

3. Разработаны »флективные рекимы плавки на комбинированном дутье, впервые разработаны технологии плавки с совместной подачей природного газа и мазута и плавки на коксе и агломерате уменьшенной крупности, обесточивающие снижение расхода кокса.

4. Впервые ос'основана необходимость интенсивного осевого потока газов но мощных доменных печах, разработаны методы эффективного управления газоьшд потоком одновременно сверху и снизу.

5. Разработан мотод расчетного определения распределения газов и метод реконструкции хода процессов. Ьнесены уточнения в методы расчетов зональных балансов, в кинетико-математические модели, повышающие достоверность результатов расчетов.

6. Определены близкие к фактическим, по нашему мнению, значения коэффициентов теплопередачи (от Ь,о до 1,2 кВт/К.м3), сведения о которых в различных публикациях отличаются на порядок.

7. Технологически!.! п экономическим анализом, впервые выполненным на народнохозяйственном уровне, обоснована необходимость улучшения гранулометрического состава агломерата - наиболее выгодного и единственного энергосберегающего, из всех значительных, способа снижения расхода кокса.

I. Разработанные методы и техничесюю средства контроля и управления процессом плавки внедрены или использовались при выполнении работ прикладного плана, в том числе освоении технологии плавки на самой мощной в то время в мире доменной печи объемом 2300 ы3, при ликвидации хронического одностороннего хода и

нормализация работы доменной печи объемом 50С0 м3 и в других.

2. Экономически выгодане режимы кошлшированного дутья о вн-зоккпн расходами природного газа.при умеренном обогащении дутья кислородом освоены и использовались до 1993 г. на большинстве металлургических предприятий Донбасса.

3. Технология выплавки чугуна о одновременной подачей в горн природного газа и мазута (или одного мазута) бала освоена и в тс-тенпо 70-:: годов использовалась з с'олыикнетве доменных цехов

У крягны.

Способ классификации шихтовых материалов и технические средства для его реатазащга в I9BC-I992 гг. внедрены на 36 домон-ннх печах У1фаинн и на Ново-Липецком комбинате.

Учтенный до 1991 г. экономический эффект от внедрения результатов работы в ценах до IS9I г. составляет 10,2 млн.руб. (доля автора 2,1 млн.руб.). Отраслевое внедрение способа классификации шихтовых материалов по данным, утвержденным министерством промышленности Украины, позволяло в период 1592-1994 гг. увели- ' чить количество скипового кокса в доменном производстве Украины в среднем на 160 тыс.тони в год и скипового агломерата - на 440 тыс.тонн без увеличения их товарного производства.

АпроОзцая, работы., Материалы диссертации доложены и обсуждены на всесоюзных конференциях "Теория и практика современного доменного производства" (Днепропетровск, 1983 г.), "Работа фурменной зоны доменных печей"(газодинамика, теплообмен, Массообмен)", (Свердловск, 1985 г.), "Процессы теплообмена в доменных печах" (Мариуполь, 1986 г.), "Научно-технический прогрёсс в металлургическом и химическом производствах" (Череповец, IS87 г.), "Физико-химия процессов восстановления металлов" (Днепропетровск, 1988 г.), "Моделирование процессов в шахтных и доменных почахй (Свердловск, 1988 г.); на Всесоюзном совещании по доменному производству (Липецк, 1973 г.); конференциях "Проблемы автоматизированного управления доменным процессом" (Киев, 1975 г., Мариуполь, 1985 г.); на научном совете "Новые процессы в черной металлургии".при ГКНГ СССР (Москва, 1989 г.); на мегдународпгнх конгрессах домэнсаков (Тула, ТГ92 г., Новокузнецк, К 95 г.); на мсг>ду^л;>гтаоа конференция Теория технология эглодсеняого щюяэводстяч" 'Лпзпрсч??-розок, Т.Г95 г.).

г lí-Vt г. irrpsu-'! ?упогз""Т'\1Ят' ^нвпего С...... Г-Р Cí.'-.n

прп.-птр.зл"ра зчгсокл "Ссчзгтггшюя т«хняко-8Ко,г/1"" • тек ал

тивность капитальных вложений в агломерационное и доменное производство и пути их рационального использования", которая затем обсуждалась в Госпланах СССР и Украины.

Публикации. По теме диссертации опубликованы монография, две книги, 37 статей, получены 6 авторских свидетельств на изобретения и патент Украины.

СТРУКТУРА, клйьзиш&ш*. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, заключения, списка литературы из 310 наименований и приложения. Основное содержание работы изложено на 345 стр. машинописного текста, включая 73 рисунка и 51 таблицу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРШШ РАБОТЫ

Исследуемые в работе вопросы относятся в разным оторонам доменного процесса, поэтому уровень их разработки и задачи, подлежащие решению, представлены отдельно по разделам работы.

I. ПОДАЧА ДУТЬЯ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ТОПЛИВА В ГОРН ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Важнейшей задачей организации газового потока на начальной стадии является равномерное распределение его по окружности доменной печи, предупреждающее несимметричный разгар кладки, интенсив-нь2 прогар фурм, холодильников, неудовлетворительное использование газов. Основная причина неравномерного распределения газов в горне, как известно,- различие расходов дутья через фурмы. Исследования на холодных моделях показывали, что неравномерность распределения дутья и другие возмущения сказываются на распределении газов лишь на ограниченной высоте - до 1,5 радиусов горна Я . С учетом втого и других доводов А.Н.Рамм, например, считал регулирование расходов дутья необязательным, а М.А.Стефанович - даже вредным, полагая, что для управления газовым потоком достаточно регулирования его сверху - режимом загрузки шихты.

В работе показано, что в действующих доменных печах, в отличие от холодных моделей, неравномерный поток газов внизу обусловливает различая по секторам печи температурных условий, толщины и расположения гарниссажа, физического состояния и скорости схода шихты, которые влияют на газовый поток еще на высоту 1,5 Л - и так до колошника. Невозможность эффективного управления потоком газов без регулирования расходов дутья доказана на практике на доменных печах, в том числе объемом 5000 м3 меткомбината (ЦК)

/

"Криворожсталь", где режим загрузки регулировалоя бесконуспым аппаратом, который обладает неограниченнтш возможностями и, как считали, должен был обеспечить равномерное окружное распределение газа в шахте. Однако на печи всю кампанию до 1984 г.- был хронический односторонний ход, при котором температуры поверхности шихты в северном и таном секторах колошника отличались на 300400 °С. Причиной такого хода, как было установлено, являлось различие расходов дутья через разные фурмы: они составляли от 59 до 175 % от среднего. И только их выравнивание с установкой фурм . различного диаметра нормализовало работу печи.

Важность равномерного распределения дутья диктует необходимость периодических контрольных измерений его расходов по фурмам, которые достаточно проводить 1-2 раза в месяц, поскольку при ота-бильной работе печи характер распределения дутья, как установлено, сохраняется неделями. Эти измерения несложно проводить вручную -неохлавдаемыми напорными трубками разработанной нами конструкции, применявшимися на фурменных приборах с арматурой любого типа.

Регулярные измерения показали, что неравномерность окружного расцределения дутья усиливается при сокращении его общего раохо-да, поэтому более или менее длительную работу доменных печей на сокращенном дутье или тихом ходу не следует допускать.

С началом применения природного газа были связаны не только положительные, но и ряд негативных последствий, в частности ухудшение дренажа в горне. Одна из причин этого, как нвии впервые било установлено, заключалась в крайне неравномерном распределении природного газа по фурмам: расходы его составляли от 0 до 188 % от среднего. Вместе о тем выяснили, что расход природного газа D через фурму влияет на расход дутья Чл :

V =-V\-- .

д cc.(f+iMD_) ' (I)

где - расход дутья при отключении природного rasai

(Нг)- суммарная доля Н2 в природном газе, м'/м3;

а) - объемная доля 02 в дутье, м3/"3;

ос - коэффициент, постоянный для всгх фурм.

Таким образом, неравномерное распределение природного газа,

вредное са\!о по себе, усиливает неравномерность распределения

дутья, увеличивает разницу соотношений D: V^-h теоретических

температур горн кия мезгду фурмами, которая например на доменной

печи объемом 2002 м3 Мариупольского щ достачша 300-400 °С, а на печи объемом 5000 м3 "КривороЕстшш" доходила до 500 °0. При вхом н отдельны:; сек'*-орах нечей теркяаоз» под.язаюсг. ь шока и дро-нааная способность горна, усиливался прогар фурм. Поэта.^ внедрение систем автоматического распределения природного газа даю болкзой в^ект. Но он бия обусловлен не только выравниванием температур по секторам печей, но и сокрацешеи Ецдаления сагаютого углерода, резко ухудаапдего дронап в горне. Предпояоаенш о самообразовании било высказано Hai.ni (и одновременно И.Гшшароц) вначале на основе анализа дашшх теогдш терлоокислительного пиролиза углеводородов и результатов исследования процессов смешения и взаимодействия природного газа и дутья, которые, кок показано в работе, для формирования и использования газового потока шея? не меньшее значение, чем регулирование их расходов по фурмам. Эти процессы впервые исследованы во всем объеме фурш, зоне горения и горне с помощью специально разработанных мотодак а оборудования. Установлено, что условия для самообразования возникав при неполном смешении природного газа и дутья, когда отношение скоростей их потоков в фурме, нило 1,2: природный газ прогжает в дутье неглубоко, прогревается и окисляется слабо, и из верхней зоны фурмы в очаг горения выходят смеси, богатые метаном, часть которого мокет по' асть за окпслительнув зону и подвергнуться термическому пиролизу о выделением сашстого углерода. Эти предположения зримо подтвердились при разработке технологии плавки с вдувание»! мазута: при неудовлетворительной организации его подачи в смешения с дутьем водоотстойники газоочистки заполнялись сакай, скопления которой исчезали или уменьшались после установи на воех футмох дозирующих насооов.

2. 40РМИР0ВШЕ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ В ГОРНЕ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

При обычном подводе сверху природный газ в фурме смешивается о дутьем, как показано, неполно. Поэтому при исследовании процессов в горне выяснили, происходит ли дальнейшее его смешение с дутьем и газани в фурменной зоне, поскольку только более полное смешение может обеспечить улучшение распределения и использования продуктов горения метана в печи. Но оцределить долю Кщ, метана и продуктов его горения з газе по радпусу горна по содержанию Но в отобранных там пробах невозможно, поскольку часть Но может быть связана в }1%0. Поэтому Кщ, определяли индикацией природного газа

ннсрппп газом - рчдпог-кттзпш криптоном Кг85. В природном газе, добавляя Кг85, создают,! определенную активность, по степени умоньг-о'.ия которой в пробах г л за пз горна определяла Кщ,. Установлено, что она резко упепьпается на участке 0,5 м 'перед фурмой и далее до оси пся ее значение составляет 'дшь 33-37 % оч расчетного. Это значит, что в зоне горения дополнительного, после фур-ми, смешения продуктов горения метана с дутьем п Фурменгалла геза-ш по происходит и от: распределяются нерационально: больше половины уходет вверх через периферийное сечение, где сосредоточен з основном кокс и только 1/4 агломерата, ц лкпь 1/3 распределяется по сечениям гребня, где сосредоточено почти 2/3 всего агломерата. Следовательно, улучали, их распределение ыогзю только более полным смешением природного газа (мазута) с дутьем в фурме,' На основе результатов исследований разработаны способа улучаеши смешения: путем подачп природного газа в нпанш ш осевую зону фурмы или максимального увеличеиш скорости его истечения. Дучзео смешение позволяло более равномерно распределить и полнее использе-вать продукты горения природного газа лаяе при его очень шеоклх удельных расходах и такпгл образом повшать эффективность црзме-нения комбинированного дутья. В ходе исследовательских п практических работ определено влияние на сг-чзггание разных тошгав в фурме их параметров, которые отрабатывались с учетом свойств этих тоюшв. На основе перечисленных и других исследований и практического опыта разработаны требования к параметрам дутья и вдувзе-М!гх тошпв, оргашгзацпн и системам их подачи, что способствовало разработке п внедрении в Донецком регионе экономически выгодных реишов комбинированного дутья с умеренным обогащением дутья кислородом н самкп высоким в неталдурпгассхой практике расходом природного газл (170 иР/т чугуна на Ечакиевскш заводе), а хаква позволило вперше разработать и внедрить технологию плавки о совместным идулашгеп мазута и природного газа - без значительного сояозадюлеппя и техиологпчееккх ослокнегшй. Зкопоыичеокнй эффект от внедрения о тих разработок составил более 7 млн.руб. (в ценах 70-с0-х г.г.). '

Получшзш-з о помощи Кг85 данные о распределении продуктов горешш готша посватато вперите расчетш определить количество ведянкх паров в различных то^шах готаа:'"

^нао = ун211Г + + УИгк -УНг , ' (2)

где ^[{2пг> Ч ,Ун — количества Н2, вносимого природным газом, Л влагой дутья и коксом,

Уц2 - количество свободного 112 в газе (по хим.анализу).

Расчеты показывают, как и ранее выполненные исследования З.И.Некрасова и Ф.Н.Москалины, что водяные пары проникают в горл на 2,0-2,5 и от фурм. Следовательно, Н20 при температырах 18001300 °С взаимодействуют с углеродом кокоа менее активно, чем С02. Шесте с тем исследования хода восстановления показали, что в непосредственной близости от фурм опускаются вниз недостаточно восстановленные и прогретые (не выше 1200-1300 °С) материалы из сечений гребня, которые довосстанавливаются здесь в основном прямил путем. Нередко эти материалы.достигали уровня фурм, и тогда содержание "СО в газе на расстоянии 1,5-4,0 м от фурм возрастало до 60-85 %. (В связи с этим есть основания полагать, что часть Н20 полет "проскочить" в шахту через слой этих материалов, не прореагировав с углеродом кокса). Очевидно, что попадание недовосста-иовленной пихты в металлоприемште исключило бы возможность нормальной работы доменной печи. Отсюда впервые был сделан вывод о необходимости интенсивного потока газов от фурм к оси печи и далее в ойевом сечении - достаточного для полного восстановления опустившейся из гребня шихты еще до ее прихода в горн. Особое значение это имеет, как подтвердила практика, дая печей большого объема, в которых гребень занимает большую часть их сечения.

3. ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ РАБОТА ГАЗОВ И ЕЕ ОСОБЕННОСТИ .В СВЯЗ! С РАДИАЛЬНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ГАЗОВОГО ПОТОКА И ПРОХОДЩШИ В НИЖНЕЙ ЗОНЕ ДОШШОЙ ПЕЧИ ПРОЦЕССАМИ

Главной задачей оргашзации и управления доменной плавкой является обеспечение эффективного взаимодействия газов с шихтой, определяющего использование их восстановительной и тепловой энергии ц, в конечном счете,- удельный расход кокса. Однако изучение процессов восстановления и теплообмена затруднялось отсутствием дашшх о радиальном распределении газа и шихты, поэтому вопросы

газораспределения и влияния его на ход процессов в теории практически не разработаны. Не случайно А.Н.Рамм, анализируя влияние различных факторов на расход кокса, влияние газораспределения не рассматривал, а И»Г.Товаровский констатирует, что учет его при аналитическом исследовании доменного процесса пока невозможен.

В выполненных исследованиях процессов в доменной печи й 5 объемом 2360 м3 Мариупольского ЫК по вкспериментальинм данным о

состава, температуре к давлении гпзол, распределении, зозлтчсском п петрографическом составе шотовнх материалов на шести со горизонтов Г1-Г71 (рттс. 1-3) применены специально разриботашше инст-рутленталыгай и рпечетгшй способа определения радиального распределения газов. Это впервые позволило вести колггчеотвенпые расчеты и анализ процессов отдельно по высоте шести концентрических кольцевых сечений KI-ííG (рис.1-3), а такта в целом по высоте печи по интегрированным на горизонтах дашшм (рпс. 2-а я 5-о).

Инструментальный способ основан па ипдккацпа газа в гахто радиоактивным криптоном. Расчетный способ построен на ексгорпшй-т&чьннх данных об изменении окисленности газа й г слеза в зона косвенного восстановления, а такие соотношении р гаигомерата я кокса в пробах шихты из различных сечеетЛ:

Pi=Ai:Kl . (3)

Изменение доли кислорода в I м3 1'аза д(0и) на участке вм-соты пропорционально дОре - количеству кислорода, потерянного окепдши железа (в расчете на I кг агломерата):

¿(OiJiV^Op^At, (4)

где A¿,K¿,Vrt — количества агломерата, кокса и газа, проходящих через кольцевое сечение i за время выплавки I т чугуна; mj — соотношение газа и агломерата в сечении, и3/кг. При одинаковой скорости схода шхи гго радиусу печи значения Vr¿ при любом количестве сечений i равнялись tías . ir ~ ( А* i

ir> 6)

Мк-

где уаи ук — удельные массы агломерата и кокса, кг/м3.

. В общем случае — при разной скор осп схода пихты в сечениях— значения Vj^ np;i определился и:-- 3 урегжнлй. Баланс ягдо-глерата и кокса в соогазтсгвшт с (3) и (Г);

JSA.-E-&-A ■

Баланс компонентов каюп1т:и:с^с?о газа: * Z3VnC0a.=VrC0a,- (9)

. Z3VrtC0t =VrC0 , (ГО)

|\ШЗ

Границы фазовмх • ПРеьращений

Температура,'С Степень ксполымания СО,л

Рис Л, Карта фазовых превраценяП лелена, степень использования СО и температура газоа в романной печ.1 Лй £ периоде Б (1,2 - границы появления ьпегита и металлического келеза; 3,4,5 - границы полного восстановления ге: атига, магнетита и вестам)

z:vrtH2l = vrH2. (id

Общее количество колошникового газа:

SVri=Vr. (12)

Обоэначетя в уравнение (7)-(I2)j

— расход агломерата, кокса и выход газа (ra I т чугуна)| С0В1, COt, Нг[ — объемная доля компонентов в газе на кол ослике в

кольцевом сечешш i j С02,С0, Нг — то го в общем колошниковом газе.

Ход восстановления анализировали по количеству переведшего в газ кислорода шихты (0Щ), в том числе при прямом восстановлеязп (6Ü), индексу прямого восстановления Kd , которые расочитывали по формулам А. Н. Ваша, за исключением значений D — отношения природный газ i дутье, которое, учитывая неравномерное распределение продуктов горения природного газа, не принимали средним для печи, а определяли отдельно для каядой пробы газа»

" »--árt-^-í'+M. ■ (13)

где у - влажноеть дутья,

тг — отношение объема сухого дутья к объему сухого газа. Условия и ход восстановления в оадэлыгах сечениях совершенно различны, как следует из впервые составленной для действупцей доменной печи карты фазовых превращений железа, температуры rasa и степени использования СО (рис.1). Это обусловлено вынужденной загрузкой агломерата, обладающего низкой газопроницаемостью, преимущественно в промежуточна сечешш печи (гребень) и, как следствие, различием соотношений m¡. газ:агломерат по сечения?.!. Наименее равномерным газораспределение было в одни.! из периодов-исследований - А (рис.2), в котором печь работала на офлюсованном агломерате, с расходом кокса 53Э кг/т чугуна и выходом колошникового газа 2070 мэ/т. Количество газов Vr. в сочениях составляло (в % от их общего выхода):

Сечение KI К2 КЗ М К5 Кб 21,0 11,5 9,0 12,7 .20,6 25,2 Другой период - Б (рис.1,3,5,6) отражает характерный дат печи роЕшл работы с менишп.1 расходом кокса (5CI кг/т) п г-чтодом га-пов (1877 м°/т) Распределений газов в »тем периоде било солее ргзномернш: 4

Сечение KI 1« IÍ3 JC4 К5 Кб 13,9 13,9 1?,,3 13,1 19,Г 22,7

Рис.2. Количество газифицированного кислорода шихты (0Ш) и (0Й), содержание С0£, температура газа X и индекс прямого восстановления по высоте доменной печи № 5 в периоде А (а - средние значения на горизонтах П-ГУ1; б-г -ъ кольцевых сечениях К1-К6)

ПЧ ,м3/кг 1,69 0,77 0,60 0,68 1,39 1,82 H осевогл и периферийных сечениях KI и К5-6 восстановление всех окисдов железа идет интенсивно унз от колошника вследствие большого избытка газа, низкой его окислонности и высотой температуря (рис.1; 2-6,г; 3; 5-6; 6-6). Напротив, в гребне вследствие дефицита газа и низкой температуры восстановление железа с заметной скоростью идет лишь со среднего горизонта пахты Г1У и проходит ступенчато - от оксида к оксиду, что обусловлено близостьв состава газа к равновесному (рисЛ,3,6-а), т.е. термодинамическими, а но кинетическими, как обычно полагают, факторами. •

Результатом неравномерного распределения газа являетоя крайне нерациональное использование его в печи. С одной стороны, в гребне вследствие дефицита газа его использование предельно: температура его tK на колошнике минимальна - 250°С (ряо.6-а), а достигает 0,5 (рис.1,3). lio шихта здесь даже в распаре (горизонт ГП) восстановлена только на 40-55 % (рис.1), прогрета, как-пока-, залп расчеты, лишь до 750-800 °С (рис.б-á) и inisè восстанавливается в основном прямым путем с большим расхода,1 кокса. С другой стороны, в сечениях KI и К5-6 железо « распару практически полностью восстановлено, а шихта прогрета до I050-II00 °С (рас.5-<$ и 6-6), хотя при большом избытке газа степень его использования даже на колошнике здесь низка: tR*400 °С, а едва достигает 0,3 (рио.1,3). Совершенно очевидно^ что максимально возможное использование газов и минимально возможный расход кокЬа можно обеспечить только при равномерном распределений пихты в газа. Однако характер их распределения устанавливается не произвольно» а диктуется качеством агломерата по гранулометрическому составу: чем оно miso, тем менее равномерно приходится распределять агломерат и газ, чтобы обеспечить устойчивый ход доменной печи. Равномерное распределение газа возможно лишь при использовании однородного по крупности и не содержащего мелочи агломерата.

Данные о распределении газа позволяла впервые установить, что противоток газов и шихты в нижней зоне печи нарушается. Б сечениях KI и К5-6 к распару в щхте уse почти нет газифицируемого кислорода - лиши Ощ на рис.3. Однако в поднимающемся снизу газе его во много раз больше - лиши (0И). В гребне наоборот; 0¡¡, больше (0И). Разница между 0Ш и (0Ш) сохраняется на всех горизонтах. Значит, поднимающиеся от фурменных очагов газы отномаот кислород у олабо восстановленной шихты, пришедшей вниз из гребля, и затем часть его

Кшцмш мшш

69 4 32(012 3456 Рассшкм от оси печи,и

Рис.3. Состав, температура газа и расчетные характеристики массообмена на горизонтах доменной печи № 5 в периоде Б

переносят на периферию и к оси. Таким.образом, газифицируемый кислород штаты перераспределяется между сечениями й, следовательно, значения индекса Йд , рассчитанные по составу газов в распаре к шахте (рис.3), завышены дай сечений оси и периферии и занижены для гребня. В связи с этим следувдкй из результатов выполненных нами (а ранее М.А.Стефановичем, Л.А.Бялым и другими) расчетов вывод о минимальном развитии прямого восстановления в сечениях гребня (рис.3) представляется уже не бесспорным. Однако определить количество переносимого из одких сечений в другие кислорода (0,1), отнятого от шихты прямым путем, и установить фактическое развитие прямого восстановления, в сечениях можно только расчетом хода процессов восстановления й теплообмена По всей высоте этих сечений, включая самые нижние их зоны. Такие расчеты стали возможны только после получения данных о распределении газа. Они позволили впервые определить основные параметры процессов в отдельных сечениях, в том числе не поддававшиеся ранее расчетному или инструментальному определению, и таким образов реконструировать ход процессов во всем объеме доменной печи.

4. МЯГОД РЕКОНСТКЛЩИИ ХОДА ПРОЦЕССОВ В ОБЪЕМЕ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Метод реконструкции в общем основан на расчетах распределения газа н многозонных балансов (в пяти зонах между горизонтами Г1-Ш), впервые выполненных отдельно по кольцевым сёчейиям. В результате рассчитаны температура шихты на горизонта* , средние значения в зонах физической теплоемкости Газов Щ я шгхты

, кажущихся теплоемкостей и , интенсивности теплопередачи J , суммарных коэффициентов теплопередачи ссХ[Г и другие параметры. При зтом: 1 ' ^

|«ж/КТ; СШ

I д Ьщ Ь1-ш ДТ'Ш

где Э,С — энтальпии газа и шихты на горизонтах, МДж/т; П — потери тепла, МДж/т;

— затраты тепла на химические процессы, ВДа/тг <? — теплопотребность процесса, ВДя/т.

Метод реконструкции разработан с учетом обиях положений теории теплообмена Б.И.Кнтаева, что позволило обнаружить радиалыше перетоки газа, ввести в балансы дополнительные источники и стоки

а'ашш и таким образам согласовать тепловые бадшнса a souax а соотношения WTt Щц в иих с характером изменения тшазраяура tr , пркблпкая расчетное распределите теша итх' ayuùiu^.: теплообмена к фактическому.

1лзой дая расчета зональных балансов в сечениях, па£?.:о шеоднше и выходных параметров процесса, посдуыиш наиболее надежные окоиориментаиыше данные - о составе, температура и давлении газов и петрографическом соотаве агломерата (рис.1,3), а такго раочетнао дашшз о распределении газов. Пслучошшя рекк-с^ру^ро-вшшая кариша процессов (рис.4-9) близка к фастической, ixokuo ку расчетные значения вакнойшх параметров (отопега вое о'..ai пил и-шш Еолсза на всех горизонтах во всех сеченшас, o6ap;ii coovtw r.o-£0):яс!коаого газа и другие) совпадают о определенны.!!! вксперлаен-ïtuibiio или отличаются от них не более чем на 5-15 %. Реконструкция хола процессов позволила но только определить фактическое разшгле арямого восстаномешш в сечзниях домсгаюй ночи, но н интерпретировать некоторые шссперименталышо и расчитнаа дашшо, 40 соответствующие общепринятым представлениям, в тем числа по некоторым фундименталыш вопросам теории домешюго процесса.

5. BjmFffDE РАЖ'-ЛЬЮГО РАСПРВДЕЛЕЯИЯ МАТЕРИАЛОВ ¡1 ГАЗОВ НА ХОД .МАСС0- И ТЕПЛООБМЕНА В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Самие о бия s закономерности процессов восстановления и теплообмена в доменной печи отражена в температурио-тепловой диотрелш П.РеЙхардта, дааграше А.Н.Рвмма Тд-к (степень пряного восстановления - относительный расход кокса) и общей схеме теплообмена Б.И.Китавва, оказавших большое влияние на развитие теории доменного процесса. Однако они разработаны для условного идеализированного процесса с равномерным распределенной пихты и газа, а такае цри некоторых упрощающих допущениях, и поэтому lie могут вполне одаквпгшо отражать реальные процессы, проходящие в объеме доиешгой печи.

В дааграше Н.Рейхардта (рис,4-е) энтальпия газа Э представляется ипшой линией и, как следствие, ее производная по температуре - теплоемкость газа Wr (рис.4-6) - в схеме теплообмена Б.И.Ки-теогл (р.:о.4-г) постоянна, Однако дашше реконструшцщ покаетно»?, 4ïo 9 ыаняетоя иеравнедшрно. Поли ба фурыошшй газ но мере подъема только отаеэдплся, чо внтальюш I м3 такого газа Эфо j£;<a любой » теигтраг/ро t' (рис.7-е) баю ба;

9фо = ( % с + СО-с + He c)t, (16)

9х ,п ч- .¿э "Л, 1 \ \ и ¿0

ц \ ; 1 (у

N___ )

\э1 т\

Э-Э'-П ; О-Ох'С I 1 ^ 1 а е

г\ -И ! !

}

-Ц 1

г—т~- Ч 1 N1 ■

& ! г

)

\ ; 1 \ /

4 1"г ( VI ••

—^ ч. г*

3

О I

В'-

!

О [

5оэ юоо 13оо госо Тси23рагиа,"С

о !кю гссо зооо дсзо

аооо 3000 £000 !ООО О ЮОО 2000 3000 4000

Э,П Д 9х,С,д, МДжДг чугуна , кДж/ Ккг

Рис.4. Температурно-тепловая диаграмма доменного процесса и общая схема теплообмена (а-г - общепринятые; д-з - уточненные по данным исследований на доменной печи Л 5)

где ífg, СО, Н2 — объемные доли компонентов;

с — удельная теплоемкость 2-атомного газа, к^/К.м3. Теплоемкость такого газа W$0 уменьшалась бы к колошнику (рис.7-6), Естественно, газ участвует в массообмене: к нему сначала добавляется СО прямого восстановления - CO¿, далее часть Н2 окисляется до H¿0, а СО - до С02 (рис.7-в). Энтальпия такого газа Эф (рис.?-а):

Эф =[lf2c + (СО +C0d - C02)c+C02cco-f (ц2 -Нг0)с+Нг0-см] t. (í7) Ириращение Д Эф энтальпии Эф по отношению к Эф0:

Наибольшее плидаие на дЭф оказывает накопление СО и С02 (рис.7-г). Поэтому дЭф наиболее интенсивно растет, а Эф с наименьшей скоростью снижается (рис.7-а) в з.оие самого интенсивного массообмена и накопления СО и С02 при 1150-850 °С. Производная от Эф not — кажущаяся теплоемкость газа (рис.7-б) — принимает здесь минимальные значения. Установленные закономерности изменения ентальшш Э и теплоемкости Wr газа существенно уточняют температурно-тепловую диаграмму и общую схему теплообмена, в которые Э zWr входят и качестве одного из двух ochobimx елементов (рис.4-а и 4-д, 4-г и 4-з).

Уменьшение Wr в зоне интенсивного массообмена позволяет объяснить обнаруженное нами впервые в 60-х гг. различие по кольцевым сечениям температуры t. на границе ступеней теплообмена, где выравниваются значения теплоемкостей rasa Wr и шихты Wm ¡она составляла 650°С в гребне и почти П00°С на периферии (рис.2-г). В теории теплообмена t„ пришшалась равной 850-900 °С и считалась константой доменного.процесса. Расположение границы ступеней теплообмена, как полагали, определяется началом прямого восстановления при 850-900 °С и,, как следствие, ростом V/m , .которая увеличивается до значения Wr , постоянного по высоте печи (рис.4-г). Однако, как установлено,Щ не постоянна, и линии теплоемкостей пересекаются и за счет роста Wy,, и за счет снижения Wr (рис.4-з). В сечениях гребня К2, КЗ и К4 ©то происходит при низких теиперату-рах, поскольку в верхних зонах гребня значения W"r иWm близки, а в кольцах Kl, К5 и Кб, где значе1шя Wr намного превышают Wm,— при температурах выше 850-900 °С (рис.5 и б). Таким образом, температура"^ в общем определяется не частной причиной - началом заметного прямого восотановления, а соотношением масоопотоков газа и шихты в сечениях. (Несколько по-иному закономерности изменения t„ пред-

V мУт

pyj 1700 r 1S0CT {900 O 125- 2

' "" * ъ 4 0,5 1 1,5 0,25 0.5э 0,75 to

0 500 1000 1500 2000

ЛМДж/м'-Ч; tr,ta;c-,cCt ,кВт/м'К

0,5 1,0 1,5 2,0 0 250 5C5 ir, и/с ex. 0„,qi, ict/t

rvi

V„mVt 0,.0=,ИДк/мт n E¿

300 325 35 0 0 25 50 75 0.5 1.0 1.5 0,25 0.50 0.75 U

0 500 1000 <500 250 375 500 625 0 50 {00

ЛМДж/и-ч; tt.tm,'C 0n,0,¿,rr/T

Рис.5. Изменение основных: параметров маесо-и теплообмена по высоте доменной печи Л 5 в целом (а) и кольцевого сечения К1(б) в периоде Б

Гис.6. Изменение основных параметров массо- и теплообмена по высоте колъцевых сечет*'! КЗ п К(6

с «шлются л работах японских ^ослодоюгол'Л а И.Г.Тмм^чш^мл:;. 11 стези с :«:uo!:v'ic «горлятея црошу!^-.1.'.!« u

усложняется иоь-едыш puo-iCi'a дьухзошшх балансов.

В ходе реконструкции процессов выяснилось, что при расчета Liiorosoiiuiix <5« . „.¡сов, в ./-¿¡эдю от с&да, ни.уа'хиаат* все промегзуточшю и циркуляционные процессы, оказывайте, как уомновлено, значительное ьхиаглс на распределение тйплопотрей-ности между разнггш зопали Гез этого расчет:' шогозош'шс Задал-сой, сообешю ч и гдедигг: ко; ^ц^х'- ссчкгоаг, ::arj-i дать исдои'.'а-¡^¿гп'-• ^■•'■-'¿jVXч- • Р' -1 ji.i.siii. luijic учиишаод

рцг,'1.'пшшс rac..^ n: з Съ^-ш-а, ¡, кик

ишл уог£ЗЮи-,з».и# при шс ло^^лоыорнои риснрсд^ыи шдедстшз различной скорости изисшшш тошературц и фаа-дгзоского объема газов н разных сечения:-:. Учет перетоков газа уьй'.зхчшше-г расчетную температуру пахт в сечениях гребши в сочеши КЗ, например, линия тодаорптури перемещается из палокыпя tmoBtfflo (рис.б-а), а учет ць-ркуляцшг щелочей н, в uevojgsHecitmc целях, распада СО перемещает ее в наложение Ьш . Лпшя средней дая всего сеча ¡¿ил печи 'xCLiiepaiypii перскещае.;ся из шшманыя tm в tm (рис.б-а), радостная разность дь температур газа еяхтц ш гршпще ступеней теплообмена снимется со 107 до 70 °С, линия тешхоемксает пихтн перемещается из иолоеоиия №шов wm , стноиания Wr:Wm — из Т10 в п , граница ступеней теплообмена — с горизонта А о температурой 727 ни горизонт Б с температурой 80йсС. Скиенно значений &t повысклэ расчетные значения ко&фТяшрентов теплопередачи OC^j до 0,5-1,2 кВт/К.и3. С учетам того, что в доменной печз про^. ходи? цишй ряд промонуточных процессов, комрыэ пока невозможно ввести л рг.очотн пз-оа недостаточной их ивучешюсги, есть все основании у'пюрэдать, ч-io реально температуры.газа и шихты на граница ступеней теплообмена, как и полагал Б.И.Китаев, практически едццакош. А это позволяет повысить достоверность растота зоиалъ-¡шх балансов, обосновагаю понижая теплопотребноегь процесса Q в верхней ступени теплообмена и повыпал на столько ка в шишей - до пределов, при которих температуры газа и шихты на границе ступеней срц^хяются.

Рс-канс'Хрукцця ыроцессоа позволила выяснить фактическое развитие прямого носсуононления но радиусу печп. Установлено, тао пине pacrr.ipa цатой ша кислорода, снятого у в оачегаях хродяя К2,

КЗ и К4 (горцели-!лльлая ипахс-шт гялгоу - ;.:с,8), не ¿иг. плтоя га-

2000!

■мглГ

500 1000 ¿300 ТемператУИ,°С |

Рис.7. Изменение энтальпии и теплоемкости фурменного газа в ходе массо- и теплообмена

Кольцевые сечения

20

20

100

К1

Л Л А

дар! 1 / > ■ н

||

ЧУ * у

\ л 1 т/ /

л 4 \ V 1 й V р \/У/ ' 1 '

® / /

у* Овазначения:

ШГаэвЗДггруеиый кнаорол в пгте.яетеяосикыи один

8. Д»УГ*® С94еки0 I Гаэкмвкпмяяык киехарод шяхгм в [ газе, втисесннмй из догих сечекий

ГО

СТ!

Ряс.8. Количество газифицируемого кислорода в шихте 0Ш и количество кислорода шихты в газе 0Ш по отдельным сечениям в распаре (горизонт ГП)

кб кз К4- кэ кг К1 Ксльд«емв сечения

& - по отде*мым зонаи 6,6 - нарастающим итогом, начиная с горизонта Г\Г1

б

X ¿Г

N к

-

—

л, ш' г* В,

и

0

2 М

а ' 10

8

9 <0

I м

М 10

¿¡г* У"

а«»

Кб КЗ К4 КЭ К2 К1 Кишки свченкя

Кв'К5 и КЗ К2 К1 Кшцеим сечения

Рис.9. Общее количество кислорода (Ощ) и (0^), потерянного шихтой в ходе массообмена, и показатели прямого восстановления

вами на периферия и К оси (вертикальная штриховка вверху). Это в основном кислород пряного восстановления б^ (рис.9-а). Всего с учетом »того в сечениях гребня газифицируется 74$ всего количества Оа, <рис.8-в), поэтому степень прямого восстановления здесь в 2-3 раза вшпе, чем ш.периферии и у оси .(рис.9-6). Таким образом, сечещгс гребня является критическим, газопроницаемость которого определяет степень прямого восстановления г*. для доменной печи, в целом. Это но согласуется с палояепзями теории, в соответствии с Koiopic.ni Га определяется осЗщшл выходом газов. Эти представления верны для условного противотока с равномерным распределением шахты и газов. Ш. в реальной плавке влияние на Га оказывает по столько общий выход газов, сколько количество газов, проходящих • через сечокия, где сосредоточен железорудный материал. Их 1шзкая газопроницаемость обусловливает приход вниз слабо восстановлений шихты и сильное развитие прямого восстановлешш - каким бы высоким не был общий выход газов. Именно поэтому в прошлом веке при громадном расходе кокса й выходе газа Г^ была не низкой, как следует из теорий, а высокой — от 0,5 до 0,7. В течение прошедшего. века, несмотря на двух- трехкратное снижение расхода кокса К я выхода газов, Га не увеличивалась — в соответствии с теорией, а,, как показывает ретроспективный анализ, уменьшалась ~ вследстнае совершенствования подготовки железорудного сырья, улучшения распределения и использования газов. Максимально возможное в конкретных условиях использование газов, которое обеспечивает снижение расхода коксабез дополнительной затраты тепла или топлива, бшо и остается главной задачей организации и управления доменной плавкой, которая, как ото совершенно очевидно, совпадает о принципом Л.Грзонера1 развивать "насколько зто возможно" косвенное восстановление.

. Таким образом, »ксйериМенталькые исследования и данные реконструкции Процессов Ш доданной печи показывают, что припрочих равных условиях ех Ход н резуяЬтатн определяются степеньв равномерности распрвделенкя шжхти игаза, котрраяне моавтбыть произвольной, а

"зависит о* качества аелезорудцого сырья. В улучшении гранулометрического состава »iron сырья и выравнивании газораспределения заложены главные резервы домеиного йраизводства. Примерно их можно оцепить о поькщь» даагрш.шы Г^-к М.М.Лейбошча-А.Н.Раша, которая построена для идаализиров? .шой доменной плавки о равномерным раопро-делениеи пихты и гаваи на которой показаны, как подчеркивал

А.Н.Раш, минимально возмсшше значения степени прямоговосота-новлешя Г^ю;пи относительного расхода кокса . Фактические значения!^ и к показывают степень удаления реальной плавки от идеализированной, а разница мевду фактическими и ьшшально воз-мошшми значениями — возможности сшташия Г^ и Я при терлодинамя- • чески предельном использовании газа, которое возможно только п случае равномерного его распределения. Но для реализации ¿тих возможностей необходимо радикальное уяучаенно качества загружаемого в дшешше печи агломерата. • ' ••

е. некоторые вопроси сошшЕкстаошпш и технического ' прогресса дошпюго произшдатва и раш0налы10г0 использования капитальных влсееййи

Доменное производство в развитых промышенных странах по- -следние 30-35 лет развивалось по пути реализации энергосберегающих технологий, в первую очередь полного исподьзсвшшл всех возможностей улучшегаш качсспза загружаемого в почи железорудного сырья. Качество сырья - фундамент, на котором строится вей Технология плавки и который определяет ее эффективность. Это еще в 50-60-х годах доказали наши далеНццки в цехах, подучивших агломерат хорошего качества п добившихся без природного газа и кислорода дучших в мире результатов по расходу кома и удельной производительности. Нашим опытам в полной мере воспользовались металлурги Япо1ши и других стран. В проводившейся в кашей металлургии технической политике подготовке сырья придавалось далеко не первостепенное значение. В результате в загружаемом в. доменные печи агломерата содержится в 5-10 раз больше мелких фракций И в 1,51,0 раза больше пустой породы, чем в агломерате развитых стран. Нестабильность химического состава агломерата вызывает резкйе колебания теплового и шлакозого режимов Плавки о большим потерями производительности и перерасходом ксхса. Володегпие этого суммарный раоход топлива на домешшх печах СССР к 1990 г, стал на 12-255? выше, а удельная производительность, несмотря на использование а год почти 20 млрд.м3 кислорода,- на 10-20 % низе, чеа в развитых саранах.

Если бы средства, затраченные на производство громадного количества кислорода и строительство часта новых демзшшх печей, балл направлены на строительство и модернизации аглофабрак, то при меныаем на 15$ парке домешшх печей обеспечивался би гот гэ выпуск чугуна при меньиом на 15-20 % расходе кокаа. Ото показал ешюлнзн-

гай наш еще в 70-е годы сравнительный технологический и экономический анализ эффективности различных способов сшгаения расхода кокса и увеличения выплавки чутуна. Экономические расчеты впервда были проведены на народнохозяИствегаюм уровне и показала, что по капитальным затратшл, срокам их окупаемости в другим показателям улучшение качества скипового агломерата - снижение в нем содержания мелочи до Ъ% - является наиболее выгодным способом экономии кокоа я,: что не менее важно, единственным крупным энергосберегающим способом. Он обеспечивает снижение раохода кокоа на 9-13 % (в зависимости от дота агломерата в шихте) не путем замены его другим видом топлива или расхода дополнительного тепла, как в других опособах, а за счет улучшения распределения и использования газов в доменных печах. Улучшение качества агломерата, кроме ?ого, повысило бы эффективность зрнмеиения всех других технологических разработок <

Выгодным по всем показателям является повышение нагрева дутья, которое можно отнести к энергосберегающим способам. Его реализация обеспечила бы снижение расхода кокоа еще на 45?. Таким образом, применение только энергосберегающих способов позволило бы снизить расход кокса более чем на 13-17 %. Из заменителей кокоа наиболее перспективны угольная пыль и мазут, либо более выгодное во всех отношениях их сочетание - мазуто-угагьная паста.

Однако в современных условиях - при отсутствии средств на радикальное улучшение качеотва агломерата - реальны лишь мероприятия, которые могут дать значительный эффект без сколько-нибудь существенных затрат. Возмоаности для этого заложены в недостатках технологии, конструкции а работе оборудования, консервативных инструкциях, нормах и т.д. Это относится и к подготовке к шшвке производимых в, отрасли аглоиерата и кокса. Применявшаяся на доменных печах технология частичного удаления из бункорного агломерата мелочи на литых колосниковых решетках с вазором 5-6 mi крайне нерациональна; в скиповом агломерате остается в среднем 4-6 % мелочи фракции 0-3 ми, в наибольшей море ухудшаицей газопроницаемость шихты, а в отсев.попадает приморно такое so количество агломерата крупноотыо более 3-5ш, пригодного для плавки. Гораздо целесообразнее перово с та эти 4-6 % мелочи-крупность» менеэ 3 т из ошпо-вого агломерата в отсев, а. 4-6 % агломерата крупное 3-0 ш из отсева вернуть в сккповыР агломерат, т.е. без увеличения количества отсела полностью удалил из скипового агломерата саг,туи полную

фракцию, заменив ее (Задев крупной. Как показали исследования на газодинамических установках, при полном удаяеиш из агломерата и ел очи крупностью менее 2,5-3,0 и.! вместо такого ке количества мелочи 0-5 ш уменьшение потерь напора в слое доменной шихты возрастаем вдвсэ. Появившиеся газодаиамичемсие резервы моано исполь-зооать либо для снижения расхода кокса путем более равномерного рмпре.-.еления агломерата и лучшего цспользсвятал газов, ¿ибо для пнтенсксЕашации пл.шо, либо для увеличения внхпда скипового агломерата - ¿п счо1* уменьшения никлего предела -го крупности и коли-" чоства отсова, Па этом основан разработанный Доиниичерметом "Способ классифшсащш шихтовых материалов" и получешпш на него патент. Внедрение способа не требует дополнительных затрат и осуществляется путем замены литых колосниковых решеток виброгрохотов па щелевые решетки из листовой стали. Щели заданной ширшш - от ' 2,5 до 4,0 га - прорезаются плазмол. Поленце реиетки обеспечивают практически полное удаление из агломерата сагак мелких фракций любого нужного размера - в зависимости от гранулометрического состава агломерата и заданного количества отсева. Внедрение способа в 1900 г. на домешшх печах, оборудованных агломерационными вкброгрохптамн, позволило снизить расход кокса на 1,5-3,5 % или увеличить выход скипового агломерата.

Исследования на газодинамических установках показали целесообразность сшсхешш низшего предела крупности кокса с 25-32 юл до 15 мм. Однако при использовании на 'виброгрохотах сит с круглыми отверстия.!!! ото неизбетхно привело бы к увеличению замусоренности кокса. Поэтому были разработай! конструкция'и способ изготовления решеток из листовой стали с рядами наклонно распологешшх щелей. П'.с^и расширяются книзу, и кокс в них практически не косорится, вследствие этого площадь зивого сечегаш щелевых решеток в 1,5-2,0 раза больше, чем у сит с круглыми отверстиями. Это обеспечило спи-язние замусоренности кокса в 1,5-3,0 раза, что само по себе шлее? большое значение, особенно для работы горна. Пои снижении крупности скипового кокса до -17-15 мм внход его ия того ~о количества попарного кокса увеличился на 1,1-1,9 % - за счет перевода из отсев?. в сюшогый кокс 2,0-3,Г- 5 <1тПСМч «п (е.т пеего товарно-

тсльно 0,5-1,0 % г/ог • г-г-т'цтл П.-Т5

Из кска-о уг^елл:,:.:'., до 15--17 ;.:<> ирух^с, л 1X1-1052 У"- •:. :х ■>.• 'той У:;рп..п."'- ~ ' "

создан. специализяровакниЯ участок пт-.зменной резки по изготовлению технических средств для класскфжоцки агломерата и кокса, обеспечивающий потребности отрасли. Внедрение технологии рпцио-иального использования и подготовки к плавне агломерата и кокса позволило в 1992-1994 г.г. в доменном производстве Украины увеличить количество скипового агломерата в среднем на 440 тнс.т в год и скипового кокса на 160 тнс.т - без увеличения их товарного производства. '

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано теоретическое обобщение и решение научной проблемы, заключающейся в определении влияния распределения газа в доменной печи на массо- и.теплообмен, ход и результаты которых определяют расход кокса, но теория которых разработана практически только для условной идеализированной доменной плавки с равномерным распределением газа и, следовательно, не может вполне адекватно отражать проходящие в объеме печи реальные процессы. Научная проблема решена экспериментальным исследованием превращений шихты и газа в объеме печи, расчетом на основе данных этих исследований распределения газа и основных параметров массо- и теплообмена в отдельных кольцевых сечениях и теоретическим анализом впервые полученной, во всем объеме доменной печи картины реальных процессов, который выявил новые, в том числе свойственные только реальной шавке закономерности, расширяющие научную базу для определения наиболее эффективных путей совершенствования технология и снижения расхода кокса.

Основные научные и практические результаты.работы заключаются в следующем.

I. Экспериментально установлено, что неравномерность окружного распределения газа в горне обусловлена не только различаем расходов дутья Через фурмы, но и крайне неравномерным распределением по фурмам природного газа, расходы которого до освоения систем.автоматического их регулирования составляли по фурмам от О до 188 % от среднего. Это обусловливало различие .температурных условий, подвижности шлака по окружности печи, ухудшало работу горна, усиливало прогар фурм я диктовало необходимость выравнивания расходов, природного газа (мазута) по фурмам. .

■ 2. Показано на основании.впервые выполненных во всеП полости фурмы исследований взаимодействия природного газа с дутьем,

а также определенного с помощью радиоактивного индикатора распределения продуктов горения метана в горне, что в'а;::из11шшл условием организации подачи природного газа и мазута в горн, наряду о равномерным распределением их по фурмам, является возможно более полное смешение их с дутьем, которое повышает полноту горения углеводородов, улучшат распределение а использовании в печи об-розу^ггля СО и н2. Разработаны способы улучшения. смешения за очен 1.1иКС1:ма.;;.пСго увеличения скорости истечения природного га&а или подач.! его в либо осевую зону фурмы. Это позволяло

сохранять достаточно высокие коэффициенты замени кокса природным газом и мазутом да-ке при очень высоких их расходах и легло в основу технологии применения комбинированного дутья на предприятиях Донецкого региона.

3. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что одним из негативных последствий неудовлетворительного смешения дополнительных топлив с дутьем является термический пиролиз углеводородов с выделением сажистого углерода, ухудшающего дренаж в горне. ■

4. Показано, что возникшая внизу окружная неравномерность газового потока проявляется в доменных печах, в отличие от холодных моделей, не на ограниченной высоте, а вплоть до колошника, поэтому управлять газовым потоком необходимо не только сверху режимом загрузки, .но и снизу - регулированием подачи дутья и допол-' 1штолыюго топлива. Это доказано на практике при исследовании причин и ликвидации хронического одностороннего хода на доменной печи объемом 5000 м3, при выравнивании окружного распределения газов на дгугих печах.

5. На основе выполненных исследований и практического опыта определены требования к параметрам дополнительных топлив, организации и системам их подачи в доменную печь, что способствовало внедрению технологии плавки с максимальными в металлургической практике расходами природного газа (до 176 иР/т чугуна), а также освоению впервые разработанной технологии плавки с совместной подачей природного газа и мазута - без значительного сажевыделешя при умеренном обогащении дутья кислородом.

6. Воссганпвиачси-.нпа и тепловая работа газа вперже исследовались с учетом его радиального распределения, стрделявзегооя двумя разработанными способами: инструментально - путем индикация газа в пахте рядкомктивннм криптоном, а таказ рв'ячлнмз, еснсван-

нш на дашшх об изменении окисленности газа и шихты и зоне косвенного восстановления.

7. Эксперт,!2нтг"1нк<? дашпз о рйсцр'-дейепаи, химическом и петрографическом составе шихт, соохаьа а температуре газа на шести горизонтах доменной печи иоказыгзвт резко неравномерный ход процессов по радиусу печи, обусловленный вынужденной загрузкой агломерата, обладающего низкой газопроницаемостью, в основном в нромзасуточпые речении (гребши.) л, как следствие, разным соотношением газа и агломерата? от 0,6-0,7 м3/кг в гребне, где сосредоточен в основном агломерат, до 1,7-1,0 на периферии и у оси, где сосредоточен кокс.

8. Следствием неравномерного распределения газа является нерациональное его использование: низкое на периферии и у оси и предельное в гребне. Вследствие дефицита газа шихта в сечениях гребня даже в распаре восстановлена лишь на 40-55 %. Приход недо-восстановленной шихты в металлоприемник нарушил бы нормальный ход процесса. В связи с этим впервые обоснована необходимость интенсивного потока газов от фурм к оси почи - достаточного для полного восстановления шихты, опустившейся из гребня, еще до се прихода в горн.

9. Наиболее полное использование газа ноено обеспечить лишь црн равномерном распределении шихты и газа, однако ото возможно таи,ко при загрузке в печь однородного по крупности, не содержащего шлочи агломерата.

10. Получены новые и уточненные данные о ходе процессов. Установлено, что противоток газов и шихты в нижней зоне печи нарушается: около половины газифицированного кислорода платы из гребня переносится газами в осевое и периферийное сечения. Доказано, что ступенчатое восстановление железа обусловлено не кинетк-ческимии, а термодинамическими факторами. Восстановление не замедляется в зоне замедленного теплообмена.

11. Разработан метод реконструкции процессов в доменной печи, основанный на расчетах радиального распределения газов и многозон-ннх материальных и тепловых балансов, впервые выполненных отдельно по кольцевым сечениям. Метод позволил впервые создать единую картину взаимосвязанных процессов во всем объеме печи и на ее основе получить и интерпретировать новые данные о массо- и теплообмене.

12. Теоретически установлено, что выравнивание значений кажущихся теплоемкостей газа Жт и цмхгыУ/ш на границе верхней и нижней

ступеней теплообмена и температура на ней определяются на частной причиной — началом прямого восстановления при 900 °С, как обычно полагают, а более общими факторами; соотношением мао-оопотоков газа и шихты и обусловленным им изменением Щ. и Щц по Еысоте кольцевых сечений.

13. Экспериментально установлено, что внталымя газов уменьшается неравномерно и, как следствие, кажущаяся теплоемкость газов Шг не постоянна, как принято считать; теоретически обосновано закономерное уменьшение ее в зоне наиболее интенсивного маосо--обмена при температурах 1300-700 °С.

В соответствии с полученными новыми данными уточнены темпе-ратурно-тепловая диаграмма и общая схема теплообмена, отражающие самые общие закономерности доменного процесса.

14. Теоретически установлено, что при неравномерном радйаль-" ном распределении газов неизбежны перетоки юс из одних сечений

в другие. Доказана необходимость учета перетоков газов, а также всех значительных по массо- и теплоемкости промежуточных и цикля-ческих процессов при расчетах расхода кокса по зональным балансам и в кинетико-штематических моделях. С учетом втого определены близкие к фактическим значения коэффициентов теплопередачи для верхней и нижней зон печи - от 0,5 до 1,2 кВт/К.м3.

15. Данные реконструкции подтверждают основное положение теории теплообмена Б.И.Китаева о незначительной разница температур газа и шихты на границе ступеней теплообмена.

16. Экспериментально и по данным реконструкции установлено, что 74 % всего кислорода прямого восстановления отнимается от пихты, проходящей через плохо проницаемые для газов сечения Гребня. Таким образам сечение гребня является критическим, газопроницаемость которого определяет степень прямого восстановления Г^, в целом для доменной печи. Это не соответствует теоретическим представлениям, в соответствии с которыми Га определяется общим выходом газов. Эти представления верны для идеализированной доменной плавки с равномерным распределением шихтц и г$за. В реальной плавке влияние на Га, оказывает не столько обдай выход газов, сколько количество газа, проходящего через сечения, где сосредоточен агломерат.

17. Выполненные экспериментальные и теоретические исследования показывают, что ход и результаты проходящих в доменной печи процессов, в том числе относительный расход.кокса, при прочих рав-

них условиях в основном определяются степенью равномерности распределения агломерата, кокса и газов, зависящей от качества агломерата - однородности по крупности и содержания мелочи.Улучшение гранулометрического состава агломерата позволило бы выровнять распределение газа,.обеспечить термодинамически предельное его использование и снизить степень прямого восстановления и удельный расход кокса до минимально возможного уровня.

18. Выполненными впервые на народно-хозяйственном уровне расчетами показано* что снижение содеркшшя мелочи в агломерате является самым выгодным способом снижения расхода кокса и, в отличие от всех других, энергосберегающим, позволяющим экономить кокс не за счет замены его другими видами топлива или дополнительного расхода тепла, а за счет улучшения распределения и использования газов.

19. В отсутствие средств для радикального улучшения качества шихты Донниичерметом разработан и запатентован не требующий затрат способ более рационального использования и подготовки к шювке агломерата и кокса; производимых в отрасли. Газодинамическими опытами обоснована целесообразность уменьшения нижнего предела их крупности в 1,5-2,5 раза против стандартных норм при одновременном полном удалении из них пылеватых фракций. Для такого способа классификации шихтовых материалов разработаны технические средства, которые изготавливаются для всей отрасли Донниичерметом. В 1989-1991 г.г. способ внедрен на металлургических комбинатах. им.Йльича, "Азовстель", Макеевском, "Запором;таль", Ново-Липецком, заводах Донецком, Енакиевском (частично по подготовке агломерата -на "Криворожетали"). Это позволяло с 1990-1991 г.г. использовать

в плавке агломерат крупностью более 2,5-3,0 мм (против 5-6 мм по стандарту), кокс крупностью более 15-Г7 т (вместо 25-32 мм) и увеличивать выход скипового агломерата на ,2-4 %, а скипового кокса -на 1,1-1,9 %.

20. Учтенный до 1991 г. экономический эффект от внедрения разработок диссертации составляет 10,2 млн.руб. в ценах соответствующих периодов времени. Эффективность отраслевого внедрения способа классификации шихтовых материалов определена в натуральной форме и за период 1992-1994 г.г. выражается в увеличении количества, скипового кокса в доменном производстве Украины в среднем на

160 тус.т В год и скипе .¡ого агломерата на 440 тыс.т,—без увеличения производства товарього кокса и агломерата.

Материалы диссертации опубликованы в

- Бугаев К.М. Распределение газов в доменных печах.-М.: Металлургия, 1974 - 175 с. о ил.

- Металлургия черных металлов Д. М; Бугаев, Ю.П.Бычков, Ю.В.Коновалов и др. 4J. ¡Металлургия, IS69- 216 о. с ил.

- Iron and Steel production /K.Bugayev, Y.fiychkov, y.Konovalov, V.Kovalenko, B.Tretykov.- Mc.^cowi Mlr Publishers, 1971- 246 p.

статьях, авторских свидетельствах, патентах; . ..

4. Бугаев К.Ы. и Уткин Г.Л. О распределении дутья и природного газа по фурмам доменной печи.- Металлургия чугуна: Науч.тр. /Доншшчермет, внп.З, М.: Металлургия, 1966, с.146-154.

5. Работа доменной печи на грохоченом агломерате /В.И.Лит-виненко, В.А.Долматов, К.М.Еугаев и др. //Бюллетень ВДШШ.-1967.-- £21(569).- с.39-40.

6. Исследование распределения материалов перед задувкой доменной печи полезным объемом 2300 м3 /Н.И.Красавцев, К.М.Бугаев, Н.С.Мазуркевич и др.- Сталь, 1968, й 2, с.106-111.

7. Бугаев К.М. Некоторые вопросы формирования газовой фазы в доменной печи.- Металлургическая и горнорудная промышленность, 1968, К I, с.4-8.

8. Исправление продля мощной дометгой печи. /В.И.Литвинен-есо, М.Л.Лаврентьев, К.М.Бугаев и др.- Металлургическая я горнорудная промышленность, 1968, №3, о.6-8.

9. Влияние режима сжигания природного газа но горение фурм доменной печи. /И.П.Семик, К.М.Бугаев, Г.Л.Уткин и др.- Сталь, [968, JE6, с.490-493.

10. АС 240721 (СССР). Способ контроля распределения природ-юго газа в фурменной зоне доменной печи /К.М.'Бугаев, Ю.П.Беляев, }.П.0садчлй и др.- Не публиковалось. Зарегистрировано в Госреест->е СССР 22.01.1969 Г.

11. Исследование взаимодействия потоков дутья и природного •аза а воздушной фурме.доменной печи. /К.М.Бугаев, Н.С.Мазурке-шч, С.Я.Фролов и др.- Металлургия чугуна: Науч.тр. /Доннпичер-1вт, вып.8, М.:Металлургая, 1969, с.60-73.

12. Задувка доменной печи полезным объемом 2300 м3 на Е^анов-:ком металлургическом заводе /Н.И.Красавцев, В.И.Литвиненко,

:.М.Бугаев и др.- Металлургия чугуна: Науч.тр. /Дошшичермет, ¡ып.8, Ы.:Металлургия, 1969, с.52-60. ■ •

монографии книгах

13. Исследование газового потока при работе доменной нота полезным объемом 230U м3 на комбинированном дутье /К.М.Еугаев, Н.С.Мазуркевич, С.Я.Фролов й др.- Металлургия чугуна: Науч.тр./ Донниичермет, вып.8, М.{Металлургия, 1969, с.84-102.

14. Бугаев K.M. К вопросу о пиролизе природного газа в доменной печи.- Металлургия чугуна: Науч.тр. /Донниичермет, вып.8, М.¡Металлургия, 1969, с.123-124.

15. Методика исследования распределения природного газа и продуктов его пиролиза и окисления по сечению доменной печи с помощью радиоактивных изотопов Д.М.Бугаев, Ю.П.Гелясв, И.Г.Подольский и др.- Металлургия чугуна: Науч.тр. /Донниичермет, вып.8,

М.{Металлургия, 1969, с.247-252.

16. Методика исследования интенсивности газового потока но сечению верхнего горизонта шахты доменной печи с помощью радиоактивных изотопов /К.М.Бугаев, И.П.Семик, Ю.П.Беляев и др.- Металлургия чугуна: Науч.тр. /Донниичермет, вып.12, М.¡Металлургия, 1969, с.74-85.

17. Бугаев K.M. О влиянии размеров зон горения и газораспределения на сход шихты и использований энергии газов.- Металлургия чугуна: Науч.тр. /Донниичермет, вып.12,М.¡Металлургия,1969,

с.93-105.

18. Исследование восстановительной работы газов в доменной печи большого объема Д.М.Бугаев, Н.С.Мазуркевич, С.Я.Фролов и др.- Металлургия Науч.тр. /Донниичермет, вып.12, М.:Метал-лургая, 1969, с.106-124,

19. Некоторые особенности работы мощной доменной печи Еданов-ского завода им.Йльича на основных магнезиальных шлаках. /Н.С.Мазуркевич, В.И.Литвинонко, К.М.Еугаев и др.- Металлургия чугуна: Науч.тр./Донниичермет, вып.12, М.¡Металлургия, 1969, с.124-129.

20. АС 290045 (СССР). 2урма для подачи воздуха и газообразного реагента в доменную печь ЛС.М.Бугаев, И.П.Семик, С.Я.Фролов и др.- Опубл.в Hi, 1971, Ш.

21. Исследование процессов восстановления в доменной печи полезным объемом 2300 м8 Д.М.Бугаев, Н.С.Мазуркевич, В.Н.Осбд-чий и др.- Металлургия чутуна: Науч.тр./Дошшичеркет, вып.21, Донецк, 1971, с.87-108.

22. Исследование циркуляции матер'.алов в фурменных зонах/ В.Н.Андронов, К.М.Бугаев, Б.М.Граховский и др.- Металлургия чугуна: Науч. тр./Догашиче мет, вып.24, Донецк, I'JVT, с.116-126.

23. Некоторые особенности фазовых превращений железа и распределения газов в доменной печи.М.Бугаев, Н.С.Мазуркевич, В.П.Осадчий и др.- Новое в ьглодоиенном производстве: Науч.тр./ /Донниичермет, Донецк: Областное изд-во, 1973, O.I73-I84.

24. Исследование хода восстановления в доменной печи объемом 2300 м3 в связи с распределением шихтовых материалов и газов Д.М.Бугаев, Н.С.Мазуркевич, В.П.Осадчий и др.-Новое в аглодо-ыенном производстве: Науч.тр./Донкийчерыет, Донецк! Облаотное иад-во, 1973', с.185-201. г

25. Бачанин A.A., Бугаев K.M. О связи производительности доменной печи с ее размерами.- Новое в агдодомзвном производстве: Науч.тр./Донниичермет, Донецк; Облаотное пзд-оо, 1973,0.241-250.

26. Некоторые закономерности процессов восстановления в доменных печах большого объема /K.M.Бугаев, Н.С.Мазуркевич,В.П.Осадчий и др.- Проблемы автоматизированного управления доменным производством с применением средств вычислительной техники: Науч.тр. /ЦНИИ и ТОЙ приборостроения, вып.2, Ы.«.Металлургия, 1971,с.?3-94.

27. АС 384869 (СССР). Шахтная обжиговая печь /Б.М.Грахов-ский, В.Н.Ацдронов, К.М.Бугаев и др.- Оцубл. в БИ, 1973, JS 25,

28. Улучшение показателей доменной плавки применением комбинированного дутья с повышенными расходами ксг.гпокеитоз./Р.А.Еэ-левцов, В.В.Касьян, K.M.Бугаев и др.- Сталь, 1974, ЛЭ,с.786-789.

29. Совместное использование мазута и природного газа в доменной плавке./А.А.Ткаченко, K.M.Бугаев, А.А.ВачиниН и Др.-Сталь, 1974, Кб, с.481-488.

30. О перспективах внедреюш технологии доменной плевки с совместным или раздельным вдуванием мазута и природного газа,/ /К.Ы.Бугаев, В.Н.Никифоров, А.А.Бачишн и др.* Металлургическая и горнорудная промышленность, 1975, $ 4, с.3-5.

31. Анализ эффективности вдувания горячих восстановительных газов в горн доменной печи /Я.Б.КарпиловскиЙ, Л.А.Бяшй, К.М.Бугаев и др.- в сб. производство чугуна: Науч.тр.ДлгШ, вып.14, Магнитогорск: Книжное изд-во, 1975, с.27-34.

32. Окисление природного газа в (|урменной зоне доменной пета при различных параметрах комбинированного дутья /К.LI.Бугаев, В.С.Любимов, А.Т.Анисимов и др.- .Металлургическая и горнорудная зромышленность, 1977, й I, 0.5-7.

: 33. Исследование факела горения мазута в фурме доменной i. чи /А.Г.Попов, К.М.Бугаев, А.Я.Воробьев и др.- Металлург, 1-77, й 7, о.15-18.

34. АС 616283 (СССР). Способ ведения доменной шавки./H.H. Краоавцев, В.А.Ванчиков, К.Н.Бугаев л др.- Оцубл. в BI,I978,Jtó7.

35. Анализ аварий в доменных цехах и мероприятия по кх пре-дупреадению /В.Г.Антипин, Н.И.Савелов, Ю.П.Волков, K.U.l-угаов

а др.//Экспрёсс-информация ЩИ ЧЫ.( №21). Москва, 1903.

36. Некоторые вопросы технического прогресса аглодсмзниого производства и првшейия его техвико-гкономической эффективности /Банников В.А., Бугаев K.M., Колесанов Ф.Ф.- В сб.:Теория и практика современного доменного производства. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции. Днепропетровск:1983, с.3-4.

37. АС I174477 (СССР). Способ ведения доменной печи /В.С.Любимов, А.Г.Попов, Г.В.Варшавский, К.М.Бугаев и др.- Опубл. в Ш, 1985, Ä 31.

38. Экономичаские и организационные проблемы снижения расхода кокса в доменном производстве /С.Т.Плискановский, С.С.Аптекарь К.М.Еутаев и др.- Сталь, 1985, гё II, с.13-16.

39. Влияние распределения дутья по фурмам на газовый поток в доменной печи /K.M.бугаев, В.М.Антонов, А.Д.Гречихин и др.-Сталь, 1987, В 2, с.17-22.

40. Применение термозондов для контроля распределения газов в доменной печи /Н.Д.Прядко, В.И.Малкин, K.M.Бутаев и др.«Металлург, 1988, К 12, с.24-25.

41. бугаев K.M. Газификация твердого топлива в доменных печах.- В об.:Новые процессы в черной металлургии. Доклады заседаний научного совета ГКНТ СССР. Москва.:Черметииформация, 1990, 0.3-9.

42. АС 1654341 (СССР). Способ классификации пихтовых материалов /В.С.Любимов, К.М.Еутаев, В.М.Антонов и др.- Опубл. в 131, 19Э1, & 21. .

43. Бугаев K.M. Достоверность результатов раочета зональных балансов доменной плавки.- Металлургическая и горнорудная промышленность, 1991, № 4, о.28-30.

44. Увеличение выхода скипового кокса па 1-2 % путем снижения его крупности до 20-15 ми с одновреглэшшм упенычснием его зп-мусоренности /К.М.Еуг ев, А.А.Бачишн, Г.Б.Рабиношч и р).-Сталь, 1992, ¡I ö, 0.14.

45. Повышение газопроницаемости скипового агломерата без •величешя количества отсеваемой от него мелочи /¡С.М.Бугаев, „А-Еачшнш, А.А.Третяк п др.- Сталь, 1992, Д 9, с.15.

46. Патент Украины Ji 1590. Cnoolö класиф1кац11 платових атер1ал1в /В.С.ЛюбимГв, К.М.Бугайов, В,М.Антонов и др.-Реестр, 5.10.93 р.

47. Рациональная подготовка агломерата и кокса к доменкой лавке /К.Ы.Дугаев, В.С.лЬбимов, Г.В.Варшавский и.др.- В сб.:?з-рия и технология аглодоменного производства: Трудц Мендуиарод- • ой научно-технической конференции. Днепропетровск: ИЗд.ГЫэгАУ, 995, с.143-145. , •

48. Бугаев K.M. Развитие прямого восстановления в доменной ечи.- В сб,:Теория и технология аглодоменного производства: руды Международной научно-технической конференции. Днепропэт-овск; Изд.МетАУ, 1995, о. 10-12,

АНН0ТАЦ1Я

Бугайов K.M. Розподил I робота газу у домзннМ пвч1 I пляхи i пол1пшення.

ДнсертацГя на здобуття нартового ступеня доктора технГотих аук за фахом 05.16.02. - металурПя чорних метал1в. Донецышй зраавний техн1чний ун1верситет, Донецьк, 1996 р. Рукопио 345 о., . 51 табл., 73 рис., б1бл1огр. з 310 нвзв).

Шстить результата експериментальних та теорегичних досл1д-знь фактор1в, вплпваючих на формування, розподХл, востановну I зплову роботу газового потоку I в1дносну нитрату кокса. Встанов-jho, то х1д I результат процес1в, як1 проходить у домени1й пе-[ при 1нших р1вних умовах визначаються ступеней р1Еном1рност1 )зпод1лу шпетових матер1ал1в I газ1в, який залекить в1д грануло-»тричного складу агломерата, пол1пшення якого о найбЬльш вяПд-м способом зниження витрати кокса. Наводятьоя дан1 про ефектив-:сть розробленого та упровадженого в галуз1 способа рац1ональ-)1 п1дготовки агломерата I кокса до плавки.

КлючовГ слова: дометшй процес, розподЬл газу,^температура, ' »становления, теплообм1н, нитрата кокса.

SUMMARY

Bugayev K.M. Distribution and Utilisation of Gas In the Blast Furnace and the Keans fox Improvement them.

Ttaésls of doctor's degree (engineering), specialization -05.16.02 - ferrous metallurgy, Donetsk State Technical University, Donetsk, 1996. Manuscript.- 345 p>, lnoluding 51 tables, 73 figures and 310 references.

The work Is results of the theoretical and experimental researches of the factors that infuenoe on forming, distribution and the reducing and thermal work of gas flow and coke rate. It was established that undér otherwise identical conditions the results of blast furnace process are conditioned by the burden and gae distribution that are. depended on granular composition of agglomerate. Improving of the last one are the most profitable means to diminish the coke oonBuptlon. There are represented data about the efficiency of the means of the rational preparation of agglomerate, and óoke that was developed and introduced Into the blast furnace practioe.

The key words« blast furnaoe procese, gas distribution, tempreture, reduotion, heat exchange, ooke rate.

Подаиоано к печати 8.02.96 г. Заказ 31, тираж 120 Ротапринт Донниичермет