автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Разработка и теоретическое обоснование рекомендаций по совершенствованию режимов комбинированного дутья на доменных печах Хелуанского металлургического завода

Введение (4)

Глава. I. Аналитический обзор

1.1. Генезис, состав и запасы природного газа (6)

1.2. Предложения и первые опыты (9)

1.3.Теоретические основы технологии доменной плавки на комбинированном дутье. (11)

1.3.1. Тепловые балансы как инструмент прогноза влияния различных факторов на показатели плавки. (13)

1.3.2. Дефицит восстановителя для реализации идеального хода печи по Грюнер как теоретическая база для технологии доменной плавки с вдуванием в горн восстановительных газов. (29)

1.3.3. Потоколимитируемый режим восстановления в печи вюстита- решающий довод для использования зональных тепловых балансов в прогнозных расчетах плавки. (36)

1.3.4. Расчет минимально возможного расхода газифицируемого углерода кокса методом Павлова-Джонсона-Китаева (Метод ПДК). (38)

1.4. Зональные балансы, уточнение причин экономии кокса при вдувании природного газа. (40)

1.411. Причины экономии кокса при вдувании в горн печей природного газа (41)

1.5. Обогащение дутья кислородом.

Выбор теоретических температур горения в горне (47)

1.6. Резервы технологии доменной плавки с вдуванием в горн природного газа и возможности их реализации. (51)

1.7. Общий итог обзора задач, решение которых выносится на обсуждение. (57)

ГЛАВА. 2. Сравнительный анализ работы доменных печей ЧерМК и ХМЗ

2.1. Сырьевые условия и показателем работы печей. (59)

2.2. Расчет минимально возможного расход кокса (Kmjn). (62)

2.2.1. Метод расчета Kmjn для реальной плавки. (63) ( Результаты расчета К^ и £).

ГЛАВА.З. Оптимизация параметров комбинированного дутья

3.1 .Оценка дефицита газообразного восстановителя. (68)

3.2.Теоретическая температура горения углерода кокса и метана. (71)

3.2.1.Расчетные формулы для определения tт и анализ погрешностей расчета. (71)

3.2.1.1. Методы расчета расхода дутья. (74)

3.2.2. Расчет t на ЭВМ. (87)

3.2.3. Выбор значении t . (88)

3.2.3.1. Анализ шлакового режима доменных печей ХМЗ. (89)

3.3. Рекомендации по изменению режимов комбинированного дутья на ХМЗ. (96)

3.4.Тепловые балансы существующих и рекомендуемых режимов плавки на печах ХМЗ и тепловые балансы печей ЧерМК при t^ . (97)

3.5.Резервы технологии. (101)

В Арабской Республике Египет функционирует Хелуанский металлургический завод с полным металлургическим циклом ( ХМЗ, г. Каир). В составе доменного цеха этого завода эксплуатируются четыре доменные печи, две из которых (Дп № 3 и 4) имеют полезный объем по 1033 м3 и построены по типовому проекту Гипромеза (г.Москва). Печи работают в режимах комбинированного дутья с вдуванием в горн природного газа (ПГ) на обогащенном кислородом дутье.

Соотношение стоимостей природного газа и кокса (1:3) делает эту технологию весьма эффективной при достигнутых в практике коэффициентов замены кокса природным газом равным примерно 0,8 кг/м3 ПГ. Однако именно высокая эффективность технологии плавки на комбинированном дутье не позволяет обнаружить скрытые резервы, заложенные в используемых параметрах технологии. Это касается обоснованного выбора минимально допустимых значений теоретических температур горения, которым соответствует максимальный расход природного газа, минимальный расход кокса и минимальная себестоимость передельного чугуна.

В доменном цехе ХМЗ не проводились никакие научно-исследовательские работы, которые были бы направлены на вскрытие резервов технологии и на реализацию более эффективных режимов работы печей.

Египетский Центр металлургических исследований (г.Каир) был заинтересован в изучении передового опыта работы печей России в режимах комбинированного дутья, предложив мне пройти курс обучения в аспирантуре одного из старейших и авторитетных вузов России (СПбГТУ) и познакомится с работой доменного цеха ОАО «Северсталь» (г.Череповец), доменные печи № 1 и 2 которого имеют тот же объем, построены по тому же типовому проекту Гипромеза и работают с такими же параметрами комбинированного дутья. 5

Основное внимание было уделено изучению теоретических основ технологии, которые позволяли правильно оценить успехи доменщиков ЧерМК и осознанно с учетом особенностей сырьевой базы цеха перенести этот опыт на д.п. ХМЗ, вскрыть имеющиеся резервы технологии, наметить программу исследований, выполнение которой позволит реализовать эти резервы и существенно повысить эффективность работы доменного цеха ХМЗ.

1. Рамм А.Н. Применение комбинированного дутья в доменной плавке. В сб. «Современные проблемы металлургии, АН СССР, 1958, с. 61-104.

2. Каменев А.И. Химия горючих ископаемых. М., из-во «Химия», 1974, с. 271.

3. Металлургическое топливо. Справочник (авт. Равич МБ. и др.), М., Металлургия, 1965, 471 с.

4. Сб. трудов по теории доменной плавки (составлен акад. М.А.Павловым). М., Металлургиздат, 1957, 319 с.

5. Рамм А.Н. Современный доменный процесс. М., Металлургия, 1980, 303 с.

6. Красавцев Н.И. Перспективы развития доменного производства. М., Металлургиздат, 1958, 558 с.

7. Черная металлургия капиталистических стран. М., Черметинформация, 1966, 487 с.

8. Еремеева К.Н., Жак P.M. Бюлл. Ин-та «Черметинформация», 1973, № 9, с. 3-17.

9. Некрасов З.И. и др. Труды НТО ЧМ, XLIII, М., Черметинформация, 1970, с. 83-105.

10. Рамм А.Н. Сталь, 1965, № 8, с. 686-689.

11. Андронов В.Н. Сталь, 1967, № 3, с. 207-210.

12. Андронов В.Н. Развитие теоретических основ современной технологии доменной плавки. Диссертация, докт.техн. наук, ДПИ, 1982.

13. Андронов В.Н. Минимально возможный расход кокса и влияние на него различных факторов доменной плавки. СПб, из-во СПбГТУ, 2001, 141 с.

14. Андронов В.Н. Современная доменная плавка. СПб, из-во СПбГТУ, 2001,100 с.

15. Павлов М.А. Металлургия чугуна, ч. II (6-е издание) М., Металлургиздат, 1949, с. 628.

16. Мишар Ж. Тепловые балансы и теплообмен в доменной печи. Перевод с франц. М., Металлургиздат, 1963, 151 с.

17. Гейли Дж. Применение осушенного дутья к выплавке чугуна. Горный журнал, 1905, № 8 (см. также 15. с. 566-570).

18. Райхардт П. Новая тепловая диаграмма доменной печи. Домез, М., 1929, №5 и 6, 1930, № 2.

19. Рамм А.Н. Комплексный метод расчета материального и теплового балансов доменной плавки. Тр. Гипромеза, 1941, вып. III. С. 38-47.

20. Рамм А.Н. Определение технических показателей доменной плавки (метод, руководство). Л., ЛПИ им.М.И.Калинина, 1971, 110с.

21. Доменное производство. Справочник в 2-х томах (Под ред. И.П.Бордина), М., Металлургиздат, 1963, т. I, 648 с.

22. Китаев Б.И. Теплообмен в доменной печи. М., Металлургиздат, 1949, 48 с.

23. Китаев Б.И., Ярошенко Ю.Г., Лазарев Б.Л. Теплообмен в доменной печи. М., Металлургия, 1966, 355 с.

24. Готлиб А.Д. Доменный процесс. Издание 2-е. М., Металлургия, 1966, 503 с.

25. Китаев Б.И., Ярошенко Ю.Г., Сучков В.Д. Теплообмен в шахтных печах. С. М., Металлургиздат, 1957, 280 с.

26. Писи Дж.Г., Давенпорт В.Г. Доменный процесс теория и практика, (пер. с англ. под ред. Карабасова Ю.С.). М., Металлургия, 1984, 142 с.

27. Рамм А.Н. Определение технических показателей доменной плавки (методическое руководство). Л., из-во ЛПИ, 1971, 110 с.

28. Шур А.Б. Сталь (сб. статей). М., Металлургиздат, 1961.

29. Применение математических методов и ЭВМ для анализа и управления доменным процессом. Авт.: Товаровский И.Г., Райх Е.И., Шкодин К.К., Улахович В.А. М., Металлургия, 1978, 264 с.

30. Труды V международного конгресса доменщиков (Украина), Днепропетровск, «Пороги», 1999, 486 с.

31. Павлов М.А. Исследование плавильного процесса доменных печей Климковского завода. Горный журнал, 1894, III.

32. Лейбович М.М. Металлург, 1936, № 3 и 4.

33. Любан А.П. Анализ явлений доменного процесса (изд. 2-ое). М., Металлургиздат, 1962, 532 с.

34. Шур А.Б. метод структурных схем и его нетрадиционные приложения. Учебное пособие, АГМИ, Апчевск, 1993, 88 с.

35. Шур А.Б. Труды V международного конгресса доменщиков (Украина), Проблемы теории доменного процесса в свете дискуссии о принципе Грюнера. Днепропетровск, из-во «Пороги», 1999, с. 261.

36. Бабарыкин Н.Н., Юшин Ф.А. Изменение доменного процесса при работе на офлюсованном агломерате. Сталь, 1958, № 12.

37. Канфер В.Д., Муравьев В.Н. Сталь, 1974, с. 864-868.

38. Балон И.Д., Никулин Ю.Д. и др. Сталь, 1973, № 4, с. 304-309.

39. Балон И.Д., Буклан И.З. и др. Фазовые превращения материалов при доменной плавке. М., Металлургия, 1984, 152 с.

40. Семикин И.Д. Использование природного газа в металлургическом производстве (доклад на Уф. НТО ЧМ), Днепропетровск, 1957, 42 с.

41. Левин Л.Я. и др. Работа доменных печей ЧерМК с применением природного газа. Сталь, 1965, № 1, с. 10-16.

42. Русаков П.Г., Шур А.Б., Бялый Л.А. Восстановительная и тепловая работа газов при вдувании природного газа в доменную печь. Сталь, 1965, № 8, с. 678-682.

43. Шур А.Б., Бялый Л.А., Русаков П.Г. Материальные и тепловые балансы доменных печей ЧерзМК Сталь, 1965, № 4, с. 301-306.

44. Левин Л.Я. и др. Опытные доменные плавки на дутье, обогащенном кислородом. Сталь, 1965, № 8, с. 676-678.

45. Русаков П.Г., Шур А.Б. Некоторые вопросы применения кислорода в доменной плавке. Сталь, 1968, № 8, с. 679-683.

46. Дунаев Н.Е. В сб. «Форсирование доменной плавки», М., Металлургиздат, 1963, с. 212-219.

47. Бугаев К.М. Распределение газов в доменных печах. М., Металлургия, 1974, 175 с.

48. Сеик И.П. и др. Сталь, 1968, № 6, с. 490-492.

49. Андронов В.Н. Отчет по НИР № ., 1999, Архив кафедры стали исплавов СПбГТУ.

50. Андронов В.Н., Воробьев А.Я. Выбор схемы автоматического регулирования расхода дутья по фурмам доменной печи В сб. «Металлургия чугуна» (Дон НИИЧМ), М., Металлургия, 1969, вып. 8, с. 239-242.

51. Андронов В.Н., Косьян В.В., Николаев Е.А. Оценка экономической эффективности применения комбинированного дутья. В сб. «Металлургия чугуна» (Дон НИИЧМ), Донецк, 1971, вып. 24, с. 78-86.

52. Андронов В.Н. Доменная плавка на комбинированном дутье. В сб. «Производство чугуна и стали» (Дон НИИЧМ), М., Металлургия, 1972, вып. 23, с. 32-50.

53. Вукалович М.П. и др. Термодинамические свойства газов. М., машгиз 1953,375 с.

54. Каменев P.D.u gp .- О степени прямого восстановления железа и общем тепловом балансе при использовании комбинированного дутья- сталь ,1989, N .1, С. 16-20.

55. Рамм А.Н., Андронов В.Н. Участие водорода в восстановительных процессах доменной плавки В сб. металлургия чугуна (труды ЛПИ им. М.И. Калинина ). М, металлургиздат , 1960 , N 212, с.120-127.

56. Отчет по НИР «Совершенствование метода оптимизации температурно-дутьевого режима доменной плавки на комбинированном дутье с целью снижения себестоимости чугуна.», научн. руководитель Андронов В.Н. -архив кафедры чугуна и стали СПБГТУ,2001 г.

57. Бялый Л. А. Сталь ,1973, N3, с. 197-203.

58. Семик И.П., Бугаев К.М., Уткин Г.Л. и др.- Сталь, 1968, N 6, с.490-492.

59. KozaKewitch P.,Rev. de. Metallurgie , 1954,N 7,p.569-87

60. Rehar K., Rev. de. Metallurgie , 1955, N 12.

61. Hofman E.E.,Stal & Eisen , 1959, s.79

62. Попов X., Труды ЛПИ им. М.И. Калинина ( Металлургия чугуна ) , 1963, N225 , с. 102-135.

63. Саад X., Андронов В.Н., « Использование опыта металлургов России для оптимизации плавки в доменных печах Каирского завода. »-Тезисы докладов на XXVIII неделя науки СПБГТУ,1999 г ,с. 93.110

64. Отчет по НИР «Отработка процесса агломерации и исследование свойства шлаков , получающихся при плавке новых видов железорудных материалов в доменных печах ЧерМЗ.»-Часть II .архив кафедры Стали и Сплавы , СПБГТУ , 1978.

65. Захаров И.Н.- В кн. « Форсирование доменной плавки.»,М., Металлургиздат , 1963, с. 314-316.1.l