автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Снижение расхода кокса за счет совершенствования процессов восстановления железа в доменной печи

Министерство образования Украины р ^цазо^к^й государственный технический университет

1 5 ДЕК 1В°5 Иа Пра6аХ Рукописи

СЕМАКОВА Виктория Борисовна

СНИЖЕНИЕ РАСХОДА КОКСА ЗА СЧЕТ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Специальность 05.16.02 "Металлургия черных металлов"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Мариуполь, 1996 г.

Диссертацией является рукопись Работа выполнена в Приазовском государственном техническом университете ^' •

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

ТАРАСОВ Владимир Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

БУГАЕВ Константин Михайлович

кандидат технических наук, доцент СИДОРЕНКО Григорий Николаевич

Ведущее предприятие: Металлургический комбинат им. Ильича

" лекабоя 1996 г. в /3'

Защита состоится " декабря 1996 г. в

заседании специализированного ученого совета К 14.01.03 при Приазовском государственном техническом университете по адресу: 341000, г. Мариуполь Донецкой обл., пер. Реопублики, 7

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Приазовского государственного технического университета

Автореферат разослан " ^ " ¿^ОЛ^Л^1996 г.

Ученый секретарь специализированного совета

доктор техн. наук, профессор Маолов В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Важным направлением преодоления кризисных явлений в экономике Украины и отран СНГ является восстановление высоких технико-экономических показателей производства черных металлов, в том чиоле выплавки чугуна. Эффективным средством совершенствования доменного процесса является достижение рационального газо- и шихтораопределения в рабочем пространстве доменной печи (ДП). Достигаемое при этом значительное снижение удельных энергетических затрат на выплавку чугуна является, в первую очередь, следствием изменения хода процессов восстановления оксидов железа и увеличения степени использования (СИ) восстановительной способности доменного газа. Для ДП, работающих о высокой интенсивностью на высокотемпературном комбинированном дутье, актуальной является технология о формированием интенсивного оое-вого газового потока, для которой характерно увеличение СИ вооотановительного потенциала газа по всему радиусу рабочего пространства, за исключением ооевой зоны. В связи о этим назрела необходимость анализа особенностей восстановительных процессов при применении такой технологии доменной плавки.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью работы является повышение эффективности доменной плавки за счет выявления и использования резервов улучшения восстановительной работы доменных газов в частности по радиальным зонам рабочего пространства доменной печи.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи: - провести статистический анализ влияния хода восстановительных процеооов на расход топлива на выплавку чугуна при различных условиях загрузки шихтовых материалов;

- наследовать возможность горизонтального перетока чаотиц стационарного олоя рудной шихты в толщу поевдоожиженного слоя кокоа при его ооевой загрузке;

- разработать методику определения степени прямого восстановления (СПВ) га в радиальных зонах колошника;

- исследовать и сопоставить развитие процессов прямого и косвенного вооотановления окоидов железа в объеме ДП и их распределение по радиусу при различных режимах загрузки;

- разработать новые показатели, объективно характеризующие противоток шихты и газов и развитие процеооов вооотановления в доменной печи;

- выявить резервы совершенствования радиального шихто- и газораспределения, последовав полноту протекания реакций косвенного вооотановления окоидов железа по радиусу ДП;

- разработать способ загрузки доменной печи о рациональным радиальным распределением железорудных материалов различной восотановимооти.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА, ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ. С применением методов множественной линейной корреляции проанализировано незавиоимое влияние увеличения СИ вооотановительного потенциала доменного газа на расход топлива. По степени влияния на расход углерода топлива восстановительные процессы превзошли температуру дутья и нагрев жидких продуктов плавки.

Впервые исследован процеоо перетока плотных слоев агломерата в толщу поевдоожиженного олоя кокоа при вертикальной границе раздела.

Исследован характер изменения по радиусу доменной печи га для различных режимов загрузки. При переходе к подаче части кокоа в центр колошника га у отен печи значительно ни-

же, чем при традиционном режиме загрузки, и монотонно увеличивается в направлении от отен доменной печи к оси.

Предложены новые показатели, объективно характеризующие восстановительные процессы и противоток шихты и газов в ДП: комплексный показатель противотока, равновесная СПВ, критерий полноты протекания реакций косвенного восстановления.

Впервые предложен наглядный графический метод определения СПВ оксидов железа в различных точках радиуса колошника.

Выявлены резервы снижения расхода кокса на выплавку чугуна при-развитом осевом газовом потоке и высокой степени использования доменного газа у отен печи: устранение явного рудного гребня и увеличение степени использования доменного газа в зоне, непосредственно окружающей осевую. :

Разработан способ загрузки ДП, предусматривающий перераспределение многокомпонентной рудной шихты по радиусу колошника в зависимости от ее восстановимооти.

Предложен способ восстановления высокой интенсивности доменной плавки и снижения расхода кокса за счет частичной его загрузки непосредственно в центр колошника перед опусканием в печь каждой подачи.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Перераспределение рудных материалов различной восстановимооти по радиусу ДП, реализованное на МК "Азовоталь" и "Запорожоталь", обеспечивает снижение расхода кокоа на 9 - 22 кг/т чугуна за счет увеличения степени использования восстановительной способности доменного газа.

Способ восстановления высокой интенсивности доменной плавки и снижения расхода кокоа за счет частичной его загрузки непосредственно в центр колошника перед опусканием в печь каждой подачи применен на ДП N 3 МК "Азовоталь", обору-

дованной лотковым загрузочным устройством (ЗУ). Экономический эффект составил 48,8 тыс. грн.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ. Основные результаты и положения диссертации доложены и обсуждены на региональных научно-технических конференциях в г. Мариуполе в 1992 и 1995 г.г. и международной науч-но-техничеокой конференции "Теория и технология аглодомен-ного производства" в г.Днепропетровоке в 1995 г.

Основные результаты работы изложены в 9 публикациях.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов и рекомендаций, изложена на 150 страницах машинописного текста и включает 44 рисунка, 12 таблиц, описок литературы из 136 наименований, 7 приложений.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД ДИССЕРТАНТА В РАЗРАБОТКУ НАУЧНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ, КОТОРЫЕ ВЫНОСЯТСЯ НА ЗАЩИТУ. Автор организовала и провела исследования перетока частиц стабильного слоя агломерата в толщу поевдоожиженного слоя кокса, вооотановимооти шихты; разработала порядок расчета на ЭВМ перетока рудных частиц в осевую зону колошника; провела сопоставительный анализ радиального шихто- и газораспределения, изменения гл, технико-экономических показателей доменной плавки при различных режимах загрузки и их статистическую обработку; предложила новые показатели противотока шихты и газа,а также хода восстановительных процессов, графический метод расчета степени прямого восстановления, способ загрузки ДП о учетом вооотановимооти железорудных материалов.

МЕТОДОЛОГИЯ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Для решения задач диссертационной работы применены физико-химические, газодинамические и балансовые расчеты, статистическая обработка

показателей работы ДП. Расчеты проведены о использованием ЭВМ. Лабораторные исследования осуществлялись о применением физического моделирования и элементов теории подобия. Теоретические и экспериментальные исследования дополнялись исследованиями на доменных печах путем сравнения о базовыми периодами их работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ОЦЕНКЕ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ

Опыт работы современных ДП показывает, что в результате совершенствования распределения шихты и газов в рабочем пространстве, прежде всего в радиальном направлении, расход кокса на выплавку 1 т чугуна может быть сокращен на 10-20кг. Значительный вклад в современные представления о характере движения шихты и газов в ДП сделан Стефановичем М.А., Тарасовым В.П., Логиновым В.И., Ковшевым В.Н., Бугаевым K.M. и др. исследователями. Однако, несмотря на • большой объем проведенных исследований, отсутствуют представления об оптимальном радиальном распределении шихты и газов в ДП, к которому бы следовало стремиться при управлении ДП "сверху". Наилучшие технико-экономические показатели доменной плавки обычно достигаются при формировании осевого столба кокса с высокой газопроницаемостью, относительно равномерном распределении шихтовых материалов на остальной части колошника и уменьшении содержания мелких фракций в составе рудных материалов. Такая технология доменной плавки получает распространение на ДП, оборудованных лотковыми ЗУ и усовершенствованными конусными ЗУ о осевым технологическим отвер-

отием в большом конуое и о желобом для подачи кокоа, проведенным под большим конусом (БК).

Для выбора рациональных режимов загрузки ДП и выявления резервов снижения расхода кокоа, оообенно при использовании многокомпонентной рудной шихты о различной вооотановимоотью, необходим сравнительный анализ хода восстановительных процеооов по радиусу рабочего пространства ДП. Развитию представлений о процессах восстановления в ДП опоооботвовали работы М.А. Павлова, А.Н. Рамма, К.К. Шкодина и др. авторов. Среди множества предложенных показателей процеооов восстановления железа в ДП наиболее объективным является степень прямого восстановления га - доля железа, восстановленного твердым углеродом. Ее значения в различных радиальных зонах ДП могут быть определены по составу колошникового газа о применением методов расчета выхода доменного газа, разработанных Тарасовым В. П. Для более полной характеристики процеооов вооотановления в ДП предлагается применять статистические методы исследований, новые показатели восстановления и противотока шихты и газа, дополняющие известные критерии.

.2 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЗАГРУЗКИ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ С ЧАСТИЧНОЙ ПОДАЧЕЙ КОКСА НЕПОСРЕДСТВЕННО В ЦЕНТР КОЛОШНИКА НА ВОССТАНОВЛЕНИЕ ОКСИДОВ ЖЕЛЕЗА

Для проведения исследований влияния различных режимов загрузки на ход.вооотановления оксидов железа в ДП использовались показатели работы ДП N3 МК "Запорожоталь" за период о 1986 по 1992 г.г., где о 1987 г. осуществляется подача части кокоа в центр колошника о помощью ЗУ с ооевым технологическим отверстием в БК. При переходе к осевой загрузке кокса

снижение его расхода, приведенного к сопоставимым условиям, достигло 39кг/т чуг. Для выделения непосредственного влияния на расход топлива изменения хода восстановительных процессов, характеризующихся комплексным показателем эффективности восстановления б^ = 100(т}ф /\), где и т^ - фактическое и равновесное значения СИ восстановительной способности газа для реакции восстановления ГеО до Уе при температуре 800 °С, применена статистическая обработка данных с использованием множественной линейной корреляции.По степени влияния на снижение расхода топлива(8%) восстановление оксидов железа превзошло температуру дутья Тд и нагрев жидких продуктов плавки, характеризующийся содержанием Эь в чугуне, (2,7 и 3,5 %, соответственно), но уступило богатству шихты Ре (39,5 %). Удельный расход углерода топлива на 7Ш N 3 МК "Залорожсталь" в исследуемый период может быть определен из уравнения

С = 1390,63 - 1,32 6Ч - 16,56 >е + 57,43 + 0,046 Тд. (1) Снижение расхода топлива при переходе к новым режимам загрузки обусловлено сокращением развития эндотермических реакций прямого восстановления железа. СПВ га в ДП и ее семи радиальных зонах рассчитывалась по составу газа и шихты Гл = 1 - /у4< - 0,0014а.) / (0,0028а. + 0,0031Р), (2)

где аир- содержание ^е£03 и ГеО в рудной шихте, %; qi и содержание продуктов восстановления в

колошниковом газе, %, и его выход, м3/т чугуна, в печи или в ¿-той радиальной зоне;

А^ - удельный расход рудной шихты в печи или в 1-той радиальной зоне, кг/т чугуна.

При новых режимах загрузки гл , приведенная к расходу природного газа 138 м3/т чуг., снизилась о 18,75 до 16,27 %.

Изменение г по радиуоу ДП исследовалось при двух режи-

мах загрузки: традиционном ( базовый период ) и о подачей чаоти кокса в осевую зону ( опытный период ).

Значения qi определялись о учетом отклонения газового потока к оси. При расчетах значений Л< и для опытного режима учитывалась возможность поперечного проникновения рудной шихты в осевой столб кокса при переходе топлива в поев-доожиженное состояние. Для подтверждения возможности такого явления было исследовано поведение кокса крупностью 3-5 мм и агломерата 1-3 мм, уложенных в газодинамический цилиндр таким образом, что столб кокса располагался у оси цилиндра и был окружен агломератом. При продувке воздухом оо скоростью, обеспечивающей взвешенное состояние кокса при стабильном слое агломерата, наблюдались увеличение диаметра столба кокса на поверхности слоя, рост перепада давления , проникновение агломерата в нижние слои осевой зоны и вытеснение кокса вверх. Результаты эксперимента , позволяют предположить, что при переходе кокса в поевдоожиженное состояние в центре колошника рудные материалы проникают к оси, вытесняя кокс на поверхность засыпи еще до опускания следующей подачи. Рудная нагрузка в осевой зоне о учетом описанного явления возросла в опытный период о 0 до 0,28т/т кокса. В базовый период рудная нагрузка и газовый поток следующим образом распределялись по радиусу ДП: у стен - 2,3 т/т кокса и 1,7 м/с, в промежуточной зоне - 5,0 т/т кокса и 1,2 м/с, в осевой- 1,2 т/т кокса и 3,2 м/с. Опытный период характеризуется несколько большей рудной нагрузкой и меньшей скоростью газа в периферийной зоне - 2,4 т/т кокоа и 1,6 м/с, близкими значениями в районе рудного гребня - 5,3 т/т кокоа и 1,2 м/с и значительно меньшей рудной нагрузкой и большей скоростью газа у оси печи - 0,28 т/т кокоа и 4,1 м/с.

При типовой оиотеме загрузки изменение га по радиусу ДП имеет экстремальный характер (рис. 1), увеличиваясь о 27,0 -31,6% у стен печи до 51,6 - 56,8 % в районе рудного гребня и уменьшаясь до 1,9 % у оси ДП. При осевой загрузке части кокса га у стен ДП N3 МК"Запорожоталь" снизилась практически до 0. По мере продвижения к центру печи га монотонно возрастает, достигая максимума у оои. Высокая СПВ в центральной зоне объясняется подъемом области высоких температур при интенсивном газовом потоке непосредственно к поверхности засипи и незначительной протяженностью зоны косвенного восстановления. Поскольку основная масса рудных материалов движется в области, расположенной ближе к стенам печи, достигнутые изменения в распределении восстановительных процессов обеспечили общее снижение гл и уменьшение удельного расхода кокоа.

3 ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКСИДОВ ЖЕЛЕЗА В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ ПРИ ДОСТИЖЕНИИ РАВНОВЕСНОГО СОСТАВА ДОМЕННОГО ГАЗА

Возможность максимального снижения расхода кокоа за счет рационального распределения шихты и газов оценивается по разности значений СПВ: фактического г& и оптимального га , достигаемого при выполнении условия равенства кокса-

шп

источника тепла и кокса-источника газа-восстановителя и минимальном выходе доменного газа равновесного состава для реакции восстановления £"е0 до ^е.

При исследовании восстановительных процеооов в различных радиальных зонах ДП удобно применение равновесной гд ,

о

соответствующей равновесному составу доменного газа по реакции восстановления 7е0 до железа при его фактическом выходе, принимающей отрицательные значения, когда рудные материалы

I'

I

3 #

I

£0

|

I §

/ / \

ч ( \\ \ \ \\

/ 4 Ч>

л X за 1 I

20 5* 1

"I

«8

Рисунок I - Изменение степени прямого восстановления ^ (1,2) и степени.использования газа а для реакции восстановления РеО до железа (3,4) по радиусу колошника :

1.3 - при типовом режиме загруз-

ки;

2.4 - при частичкой загрузке

кокса в центр колошика.

■1 й 3 3,3

/кдех/с хояоь/ниха, "1

Г"8

100

095

ш

II8

и

а Iе9,

/ г С Ьч... Г\ —

/ // // Ы;

о

Рисунок 2 - Графический метод расчета фактической ^ и равновесной степени прямого восстановления:

I - показатель противотока ; 2, 3 - фактическая <7, и равновесная п степени ис-

•V ,

пользования газа, соответственно.

1 <? з 3,3

Радиус холошнига, м

могут быть полностью вооотановлены газом, и положительные -при недостатке газа-восстановителя для полного восстановления железорудной шихты. По мерю увеличения т)ф фактическая rd уменьшается за счет более полного развития косвенного восстановления, а равновесная га увеличивается из-за уменьше-

о

ния выхода газа-восстановителя. При достижении равновесной СИ восстановительного потенциала газа значения и га

о

совпадают о оптимальной гл

min '

Развитие процессов восстановления железа в различных

радиальных зонах ДП и характер изменения по радиусу рабочего

пространства значений га и га предопределяется распределе-

о

нием встречных потоков рудной шихты и газа-восстановителя. Объективными характеристиками противотока шихты и газа являются показатель С, представляющий собой отношение числа молей атомарного кислорода, связанного о железом в шихте, к числу молей восстановительного газа, либо аналогичный показатель G у учитывающий только кислород, содержащийся в FeO.

Непосредственное отношение показателей G и G1 к общей т}, фактической и равновесной Т)ш СИ газа позволяет определить фактическое rd(£d) и равновесное га значения СПВ по

о

М.А.Павлову и А.Н.Рамму: rd = 1 - ( tj^/G,), Rd = 1- (T)/G), ra =i-(vw /О,) - как в целом для печи, так и для любой точки

о

ее радиуса путем графического сопоставления длин вертикальных отрезков (рис.2): ra = d/g, rd = 6/g, rt = г/g, r{ = a/g.

о о

Анализ радиального распределения значений фактической и разновесной СПВ при различных режимах загрузки показывает,

что при осевой загрузке кокса значения и га в периферий-

о

ной зоне практически совпадают (рио. 2), а т?ф приближается к равновесным значениям (рио. 1). Резервом дальнейшего снижения расхода кокса за счет увеличения массы рудных материалов может стать зона, непосредственно окружающая ооевую, где значения г. и rd значительно отличаются, а т;. приобретает

о

низкие значения.

В районе рудного гребня значения га составили 35-40 %

о

(рио.2),что свидетельствует о значительной перегрузке данного учаотка радиуса колошника железорудной шихтой, т.е. количество рудных материалов превосходит предельную маооу, которую может вооотановить доменный газ, как при типовом режиме загрузки,так и при частичной подаче кокса в центр колошника.

У

Снижению затрат тепла на развитие реакций прямого восстановления при высокой Т)ф будет способствовать устранение явно выраженного рудного гребня, сокращение локального избытка железорудной шихты за счет ее радиального перераспределения.

Наиболее объективно оценивает ход вооотановительных процессов в ДП критерий, представляющий собой степень приближения доли оксидов железа, восстановленных газами, к максимально возможной степени косвенного восстановления

к = 100 (i - гл) / а - Га ), %. (3)

i min ,

Сравнение показателей процессов восстановления ДП N3 МК "Запорожсталь" при различных режимах загрузки (табл. 1) свидетельствует о преимуществах технологии доменной плавки о осевой технологической отдушиной, заключающихся в более полном развитии энергетически выгодных реакций косвенного восстановления.

Таблица 1 - Сопоставление показателей восстановительных про-

цессов оксидов железа в ДП N 3 МК"Запорожоталь" при традиционном режиме загрузки шихты (базовый период) и подаче части кокса в осевую зону (опытный период)

Показатели восстановления Вазовый Опытный

период период

Удельный расход кокса,кг/т чугуна Расход природного газа (ПГ), м3/т чугуна Рудная нагрузка на кокс, т/т чугуна Рудная нагрузка на газ, т/т газа Показатель противотока, моль/моль: Б Б, 495 156 3, 85 1,71 0, 48 0, 33 483 125 3,87 1 , 77 0, 52 0, 36

Степень использования газа,д.ед.: ^ Комплексный показатель , % ^ 0, 427 0, 274 79, 38 0, 444 0.281 81, 53

Степень прямого восстановления ,'/. 15, 7 22, 3

г^,приведенная к расходу ПГ 125 мл/т чугуна 30,3 22, -5

Равновесная г^ , V. -4,2 4,4

Оптимальная г, , У. 5,6 13,6

Критерий К , У. 89,3 89,9

4 РАЗРАБОТКА СПОСОБА ЗАГРУЗКИ ДОМЕННОЙ ПЕНИ С РАЦИОНАЛЬНЫМ РАДИАЛЬНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ РАЗЛИЧНОЙ ВОССТАНОВИМОСТИ

Следствием формирования рудного гребня на ограниченном участке радиуса колошника при современных способах загрузки ДП, характеризующегося недостаточным количеством газа для восстановления воей маосы железорудной шихты, является неравноценность подачи рудных материалов разной вооотановимо-сти в различные радиальные зоны рабочего проотранства. Улучшение восотановимооти железорудного материала способствует анижению га при подаче шихты в зоны о достаточно развитым газовым потоком, где содержание С02 невелико, и т}ф далека от

равновесного значения. Трудновосстановимый материал, медленно реагирующий о газами, в этих же условиях достигнет менъ-, шей степени восстановления, чем легковосстановимый материал, что вызовет увеличение гл, а следовательно, и удельного расхода кокса. Вооотановимооть железорудного материала при его подаче в район рудного гребня, где состав газа близок к равновесному и ход процеооа восстановления определяется термодинамическими условиями, практически не влияет на развитие реакций косвенного вооотановления оксидов железа. Таким образом, легковосстановимый материал лучше подавать в зону о низким содержанием С02 для наибольшего использования его высокой вооотановимооти, а трудновооотановимый материал - в область рудного гребня о максимальным содержанием С02 в колошниковом газе, где негативное влияние его низкой вооотановимооти минимально.

Наибольшее влияние радиального перераспределения железорудных материалов о различной вооотановимоотыо на показатели доменной плавки может быть достигнуто на МК"Азовоталь", где одновременно иопользуетоя до 9 рудных компонентов шихты. Исследования вооотановимооти шихты МК "Азовоталь" оксидом углерода (Л) проводились маосометричеоким способом и пока-казали, что о увеличением содержания FeO вооотановимооть шихты уменьшается.

Перераспределение легковооотановимого азовотальокого агломерата к стенам колошника на ДП N 5 МК "Азовоталь", работающей о развитым периферийным газовым потоком, осуществлялось за счет его сосредоточения в первых окипах прямых подач. В составе подач коксом вперед и во вторых окипах прямых подач загружались трудновооотановимый агломерат и окатыши. При этом наблюдалось увеличение содержания

С02 в колошниковом газе у отен печи о 6,0 до 17,0 % при общем увеличении СИ доменного газа о 0,404 до 0,420 д. ед.

Для вооотановления выоокой интенсивности доменной плавки после длительной остановки на ДП N 3 МК "Азовсталь" применена система загрузки, предусматривающая загрузку одного скипа кокса в осевую зону перед каждой подачей пб схеме К#—1, КА1АК1-1. Достигаемое при формировании непрерывного столба кокса в центре печи повышение газопроницаемости осевой зоны позволило активизировать работу центральной части горна, обеспечить выоокий прогрев шлака по всему радиусу ДП и увеличить ее форсировку. При этом в течение трех суток

увеличились: рудная нагрузка о 2,25 до 2,97 т/т кокса, рао-

з

ход дутья о 3000 до 3600 м /мин, содержание О. в дутье с

22 до 23 температура дутья о 600 до 700 °С. Приведенный расход кокса снизился на 9,1 кг/т чуг., а производительность возросла на 36,9 т чуг./сут. Фактически расход кокоа снизился о 723 до 626 кг/т чугуна, а суточное производство увеличилось о 1699 до 2054 т чугуна. Экономический эффект составил 48,8 тыс. грн.

ВЫВОДЫ

1 При традиционном порядке подачи шихты на колошник максимальная га наблюдается в районе рудного гребня, умеренные значения га характерны для периферийной области, а наименьшая га достигается у оси ДП. При осевой загрузке части кокса наименьшая гл достигается у стен печи, а по направлению к оси га монотонно возрастает. Значительное снижение гл на участке от отен печи до гребня, где проходит основная масса рудной шихты, обеспечивает общее снижение гл и удельных энергетических затрат.

2 При переходе одного из слоев, имеющих вертикальную границу раздела и различающихся насыпной плотностью, в поев-доожиженное ооотояние в результате продувки восходящим потоком газа более тяжелые частицы сохраняющего стабильность слоя проникают в толщу взвешенных чаотиц, вытесняя их в верхние горизонты. С увеличением скорости газа этот процесс ускоряется и сопровождается большим увеличением перепада давления.

3 При формировании осевого отолба кокса после опускания очередной подачи шихты в ДП и превышении критического значения скорости газового потока в центре печи кокс у поверхности засыпи переходит в поевдоожиженное ооотояние, вследствие чего в осевую зону проникают рудные частицы. Процесс перетока рудных материалов в осевую зону продолжается до момента, когда скорость газа в центре печи станет меньше критического значения, и заканчивается до опускания в печь следующей подачи.

А Предложены показатели противотока шихты и газа, представляющие собой отношение числа молей атомарного кислорода, связанного о железом в шихте ^ег03 и КеО или только .ГеО к количеству вооотановительного газа, преимуществом которых в сравнении о другими показателями восстановления в ДП является возможность непосредственного сопоставления со степенью использования восстановительной опоообнооти газов.

5 Для характеристики развития процессов восстановления оксидов железа по радиусу ДП предложен показатель равновесной степени прямого восстановления га , рассчитываемый при

о

равновесном составе и фактическом выходе доменного газа.

6 Предложен графический метод определения фактических и равновесных значений степеней косвенного и прямого восста-

новления, основанный на сравнении длин вертикальных отрезков, соединяющих ось абсцисс и кривые радиального распределения показателей противотока, фактической и равновесной степеней использования восстановительной способности газов.

7 Переход от традиционных режимов загрузки ДП к подаче части кокса в центр колошника сопровождается значительным сближением гл и га в периферийной и промежуточной зонах.

0

Резервом снижения расхода кокса за счет подгрузки рудными

материалами может служить зона, непосредственно окружающая осевую, где га и гл значительно различаются.

о

8 Предложен критерий полноты протекания косвенного восстановления Kr =100(l-rd)/(l-rci ), представляющий собой

1 min

степень приближения доли оксидов железа, восстановленных газами, к максимально возможной rt.

9 При переходе от традиционной загрузки шихты к осевой загрузке части кокса на ДП N 3 МК "Запорожсталь" (1986-1991г.г.) было достигнуто снижение приведенного расхода кокса о 495 до 456 кг/т чугуна, увеличение степени использования восстановительной способности газа о 0,417 до 0,431 д. ед., уменьшение гл, приведенной к сопоставимым по расходу природного газа значениям, о 0,1875 до 0,1627 д. ед.

10 Статистический анализ показателей работы ДП N 3 МК "Запорожоталь" за период о 1986 по 1990 г. показал, что доля влияния улучшения восстановительной работы доменного газа на снижение расхода топлива составила 8,0 %. По силе влияния на расход топлива этот фактор превзошел изменение нагрева дутья и жидких продуктов плавки.

11 В условиях МК "Азовсталь", для которого характерна многокомпонентная рудная шихта и работа ДП с развитым газо-

вым потоком в периферийной зоне, целесообразно к стенам ДП подавать легковосогановимый агломерат МК "Азовоталь" и МК им. Ильича, а трудновоостановимый агломерат ЮГОК и Камыш-Бурунокой аглофабрики следует подавать в район рудного гребня.

12 Применение для восстановления высокой интенсивности доменной плавки системы загрузки о подачей части кокса в центр колошника на ДП N 3 МК "Азовоталь" обеспечило снижение приведенного расхода кокса на 9 кг/т чуг. , увеличение суточного производства на 37 т чуг. Экономический эффект от использования данного способа загрузки составил 48,8 тыс. грн.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Исследование маоооперенооа при потере стабильности граничащих зернистых слоев / В.П. Тарасов, В.Б. Семакова,

A.A. Томаш и др, // Сталь.-1991.- W 9.- С. 11-14.

2. Исследование влияния осевой загрузки кокса на воо-отановительную работу доменной печи / В.П. Тарасов, В.Б. Семакова, В.И. Набока и др.// Сталь.- 1995.- N 6.- С. 11-14.

3. Семакова В.Б., Булава В.Н., Сооновцев М.Н. Сравнение технико-экономичеоких показателей работы доменных печей о однозначной загрузкой части кокса в осевую зону и о типовой системой загрузки ■ // Теория и практика металлургических процеооов. Сборник научных трудов.- Киев.- 1990. - С. 11-16.

4. Результаты исследований закономерностей противотока в зернистом слое применительно к условиям доменной плавки/

B.П. Тарасов, A.A. Томаш, В.Б. Семакова и др.// Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Модели-

рование восстановительных процессов и их применение в металлургии".- Катовице.- 1991.- С. 52-59.

5. Тарасов В.П., Семакова В.Б., Тарасов C.B. Изменение распределения газовых потоков и восстановления окоидов железа при частичной загрузке кокса в осевую зону колошника //Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Моделирование восстановительных процессов и их применение в металлургии",- Катовице,- 1991,- С. 32-51.

6. Тарасов В.П., Семакова В.Б. Статистическая оценка влияния восстановительных процеооов на технико-экономические показатели доменной плавки// Тезисы докладов региональной научно-технической конференции.- Т. 1. "Металлургия".-Мариуполь.- 1992.- С. 11.

7. Тарасов В.П., Семакова В.Б. Влияние различных факторов на оптимальное значение га в условиях МК"Запорожоталь" // Тезисы докладов региональной научно-техничеокой конференции.- Т. 1. "Металлургия".- Мариуполь.- 1992.- С. 12.

8. Изменение технико-экономических показателей работы доменных печей МК "Запорожоталь", оборудованных загрузочными устройствами о осевым технологическим отверстием в большом конусе при различных режимах загрузки / В. П. Тарасов, В.Б. Семакова, В.И. Набока и др. //Труды международной научно-техничеокой конференции "Теория и технология аглодоменно-го производства".- Днепропетровск.-1995.- С. 34-35.

9. Тарасов В.П., Семакова В.Б. Анализ влияния режимов загрузки на соотношение фактической и равновесной степеней использования восстановительной способности доменного газа в различных радиальных зонах печи // Труды международной научно-техничеокой конференции "Теория и технология аглодоменного производства".- Днепропетровок.-1995.-С.29-30.

ANNOTATION

Semakova V. B. Lowing Coke Consumption by Optimizing the Iron Reduction Proccesses in Blast Furnace.

The dissertation for the award, of the degree of candidate o, technical sciences on the speciality 05.»6.02 - Metallurgy of ferrcnu metals, Priazov state technical University, Mariupol, 1996.

Nine research works devouted to the solution of actual problej of reducing the blast furnace coke consumption ore defended. Th dissertation consist of the results of experimental and analythica investigations of reduction proccesses along the b/f radius unde different charging systems taking into consideration the process o "migration" of the iron containing meterials into the fluid bed o coke at the axial zone. New indices of iron reduction processes in th counter current of charge and gas and new graphycal method for th determination of the rate of carbon reduction in different zones o the b/f were introduced. Statistical anolisis based on multiple linea correlation were used to compere the indices of different periods o the b/f prodution. The results of the researches proved the advantage of the b/f centre coke charging. Method of restoring the hig intensive b/f performance by charging part of coke directly to th top's centre and the charging method that entails the redistributio of ferrous containing materials with different ability to loss oxyge along the top's radius were introduced and realised.

Key words: reduction, reducibi1ity, iron oxide. agglomerate pellets, charging, coke, blast furnace.

АН0ТАЦ1Я

Семакова В.Б. Зниження витрати кокоу за рахунок вдооконаленш процеохв в!дновлення зал1за в доменьий печз..

Диоерташя на здобуття наувового ступени кандидата техн1чних наук за слец1альн1стю 0Б.16.02 - МеталурПя чорних метал!в, Приазовський державний техШчниЯ ун1верситет, Мар1уполь, 1996.

До захиоту винеоено 9 наукових ро61т, як! приовяченх вир1шен* актуально! проОлеми зниження витрати доменного кокоу. Дисертацхя М1стить результати екопериментальних 1 анал1тичних дооладжень хо, вддновних процео!в по рад1уоу доменнозс печ1 при р1зних режимах зава! таження, проведенних з урахуванням явища перетоку рудних матер1ал!

V до поевдозр1дженого прошарку кокоу в центральной зон1, з використанн: нових показник1в процео1в в!дновлення окиоХв залгза 1 протитоку ших1 1 газу, заотооовуючи новий графочний метод визначення значень ступе: прямого в1дновлення в р!зних рад!альних зонах доменно! печь П) з1отавлент техтко-эконом1чних показник1в доменно! плавки в рхз пер10ди заотооований отатиотичний анализ на оонов1 множинно! л1тйн корреляцы. Результати доолз.джень подтвердили перевагу технолог доменно! плавки з формуванням центрально! технолопчно! в1ддушин Запропонован! та реал1зовано опоо16 в1дновлення високо! онтенсивнос доменнох плавки за рахунок подавання частки кокоу безпооередньо центру колошника 1 опос1б завантаження доменних печей о перерозподол< по радоуоу колошника залозорудних матер!ал!в в1дм1ннох вОдновлюваност!

Ключов1 олова: в!дновлення, в1дновлюван1сть, окио зал1за, агломерат, окотиш!., завантаження, коко, доменна поч.