Способ определения положения зоны вязкопластичного состояния железорудных материалов в доменной печи
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5g)5 С 21 В 7/24
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЦТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4635410/02 (22) 08. 12. 38 (46) 30.03.91. Бюл. Н 12 (71) Химико-металлургический институт АН КазССР (72) Г.М.Никитин, А.Г.Захаров, В.И.Иванцов, В.И.Беляков, Ж.Е.Слепцов, В.В,Камендов, В.К.Головкин и В.О.Вейшедель (53) 669,162.26.021.1 (088.8) (56) Заявка Японии У 59-215406, кл, С 21 В 7/24, 1983.
Transaction of the Iron and Steel
Institute of Japan, v 22, 1982, 764-789. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ
ЗОНЫ ВЯЗКОПЛАСТИЧНОГО СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ B ДОМЕННОЙ
ПЕЧИ ! (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использоИзобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для контроля и регулирования распределения шихтовых материалов в доменных печах.
Целью изобретения является упрощение способа определения положения и формы зоны вязкопластичного состояния железорудных материалов в доменной печи.
На фиг.1 приведена схема загрузки шихты в доменной печи и положения в ней вяэкопластичной (ВП) зоны
ÄÄSUÄÄ 1638172 А 1 вано для контроля состояния процесса в доменных печах. Цель изобретения — упрощение способа контроля положения и конфигурации зоны вязкопластичного состояния желеэорудных материалов в доменной печи. Контроль положения этой зоны позволяет эффективно регулировать распределение материалов по радиусу колошника и улучшать технико-экономические показатели плавки. Способ реализуют путем разовых увеличений толщины слоев кокса, загружаемого в доменную печь поочередно с железорудными материалами, и непрерывного измерения нижнего перепада давления. Положение и конфигу- а рацию зоны вязкопластичного состояния определяют по величине и времени изменения нижнего перепада давления, происходящего в момент прохождения через зону вязкопластичного состояния слоя кокса увеличенной толщины. 2
2 ил» (к,р — слои кокса и руды; p, p углы наклона шихты и ВП эоны к горизонту; $ Р— перепад давления газа;
Н вЂ” высота одного слоя, R — радиус корня зоны, ОВч — ось воздушных фурм); на фиг.2 — график изменения нижнего перепада давления от момента загрузки слоя кокса увеличенной толщины (точка А) до момента прихода этого слоя в корень зоны вязкопластичного состояния .(точка В).
Способ заключается в следующем, При послойной загрузке в доменную печь кокса и железорудных материалов
1638172 щим и расчетами.
Рассмотрим идеализированную укладку материала и схему образующейся вязкопластичной (ВП) зоны (фиг.1), Объем фильтруемого через нее газа оп- 20 ределим из закона Дарси, суммируя объемы газа, прошедшие через коксовые окна и слои железорудного материала, находящегося в вязкОпластичном состоянии 25
ЬРъ
S1К1 е ) + г р
Б2К2 Ь Рз
+ ю (О Ь, или (1) 30
hp3
V=(SК +SК) ! 1 Е 2 Р11 (2) 35
К вЂ” проницаемость слоя кокса ! с единичным поперечным сечением в зоне ВП;
К вЂ” то же для слоя железо2.
Э рудного материала;
Б — суммарное сечение слоев ! кокса вдоль зоны ВП;
S — то же, для слоев железорудного материала;
0Р— перепад давления на вяз3 копластичной зоне; где
45
h — ее толщина; 4 — вязкость газа.
Представляя S и Б в виде
Р /7
Б((1 R
S, +S cos9 (г
S I((R
Я SI1 + S2 cosУ
50 иэ (2) получим
55 г
I 1(И1Рз
1И 1 з (Б, +Б ) соз( (3) производят непрерывное измерение нижнего перепада давления и периодически осуществляют разовые увеличения толщины слоев загружаемого кокса.При подходе слоя кокса увеличенной толщины в зону вяэкопластичного состоя— ния изменяется величина нижнего перепада давления. О положении и конфигурации эоны вязкопластичного состояния судят по началу и величине изменения нижнего перепада давления.
Воэможность определения искомых параметров в соответствии с предлагаемым способом объясняется следую- 15 ( где Б, — площадь элементарного коксового окна;
S — то же, для железорудного
1 материала;
R — радиус основания вязкопластичной зоны; (— угол ее наклона к горизонту.
Если один из слоев с проницаемостью К заменить на слой с проницаемостью К,, то вместо (3) будем иметь
Г ((1-Б К! + Бгкг +
I (S, + Sz ) cos(g
Я. ) 2 (1 (1 ИЗ
2 (ah>(S,(+ Б )cos Cp
При неизменном количестве фурменного газа (V = V ) в (3) и (4) будут ( отличаться Q P и Р з. С учетом этого, разделив (4) на (3), получим
Выражения (5) и (4) служат теоретическим обоснованием возможности определения параметров зоны ВП пб предлагаемому способу. Они показывают, что перепад давления в зоне будет уменьшаться при рассматриваемой замене и это уменьшен;(е зависит от конфигурации зоны (cos(P). (Уравнение (g) позволяет определить, на сколько необходимо изменить поверхность заменяемого слоя, чтобы это отразилось на показаниях фиксирующего прибора (перекрыло его чувствительность). Так, приняв Д Р>
1,2-10 Па; ЛР, = 1,1 -10 Па;К, =
= 8,72i10 8M ; K = 2,94 ° 10 мг и считая, что S(, = S = S для опреде( пения последней величины получим ф (1 Рз (К + K) (IR
Г (з Р,(2(К! - К,)соз С(1
Значение S,,рассчитанное для:(= — 50, оказалось равным 17,5 м, а для $ = 60 — 22,4 м . С учетом этих данных можно приближенно определить минимальную высоту слоя материала при его расположении в корке ВП зоны, при замене которого на другой система регистрации нижнего перепада обеспечит нужную чувствительность
1638172
2«R (7) Н =
Угол наклона зоны к горизонту определяется на основе зависимости (6).
Учитывая, что максимальное отклонение перепада давления газа будет в момент, когда заменяемый слой находится в корне БП зоны, поверхность его в этом случае определится из
S „> H(2R — 1cosg) 1, (8) где 1 — об раз ующая слоя (1
Н/sin((g+ (3). При этом основное влияние на значение С оказывают параметры R и Н: при g = 60-70, 8 о
10-50, Н = 0,5 м, R = 6,15 м S колеблется от 17 до 19 м, т.е. S в выражении (6) для конкретных условий можно считать постоянной (ошибка менее 27.) . Тогда для определения угла наклона БП зоны к горизонту бу— дем иметь
АР— ЬР„
cosP — — С, 9f (9) Пример. Эксперименты проводили на 3 — и доменной печи Карагандинс кого металлургического комбината. На печи проплавлялся агломерат, получаемый при спекании концентратов Писаковского ГОК, температура начала размягчения которого равна 1100 С. Нпжо ний перепад давления измерялся прибором И-37, позволявшим осуществлять
9007.-ную компенсацию уровня Фиксируемого сигнала, за счет чего соответ— ствующим образом повышалась чувствительность замера. Абсолютная величина нижнего перепада была равна
1,21 10 Па, а его изменение в результате проведения рекомендуемой замены — (0,1-0,06) 10 Па, Применя5 лась система загрузки 2рркк15кррк1.
В первой подаче второго цикла загрузка проводилась по схеме ккрр. Таким образом в печь попадал слой кокса, Расчет по (7) показывает, что для угла 50 Н = 0,45 м, а для g = 60 о
Н = 0,58 м. Видно соответствие этих значений толщинам слоев кокса и железорудного материала в доменной печи.
Проведенные расчеты показывают, что при замене слоя с низкой проницаемостью (K ) на слой с высоким ее значением (К1) нижний перепад давления отреагирует на это изменение при подходе соответствующего слоя к зоне ВП.
h = 6Vht (10)
В рассматриваемом случае значение соответствующего параметра оказалось равным 1 9, 5 м. Относительно уровня воздушных фурм Н „ = 6,8 м. Расчетные данные свидетельствуют о том, что это значение в среднем составляет 6,3 м. Незначительное различие последних чисел объясняется тем, что первое из них характеризует состояние зоны в данный момент времени, а второе является средним за период.
Схема расчета угла наклона ВП зоны приведена ниже.
Скорость схода шихты, V м/ч 3,3
Время до изменения, ч
35 Высота шихты от
ОВФ до уровня засыпи Н, м
ы
26,3
Высота корня эоны от ОВЕ (Н з =
40=H — ñ),м68
Нижний и ер е пад давления газа, Па
Проницаемость
-8 кокса, м 8,72 10
Радиус корня зоны (принят радиус распара) R, м
Поверхность нового
50 слоя (Н = 0,45 м) при его расположении в корне ВП эоны, S„, м 17,4
Постоянная проницаемости, с
Наклон зоны, cos g
5,9
0,95 10+
6,15
7,09
О, 659
Способ определения положения и формы зоны вязкопластичного состоясостоящий из двух скипов предыдущей подачи и двух скипов измененной.
График изменения нижнего перепада давления приведен на фиг.2. Вид5 но, что спустя 5, 1 ч перепад начал уменьшаться, достиг минимума через
5,9 ч и вернулся к прежнему значению к 6,4 ч. По времени (с ) до максимального снижения нижнего перепада давления, зная скорость опускания шихты (V ), которая в нашем случае равнялась 3,3 м/ч, можно определить положение нижней точки ВП эоны относительно уровня засыпи (11„ ) 1638172 ния железорудных материалов в доменной печи не требует применения специального оборудования и позволяет оперативно контролировать указанные параметры.
Формула и з о б р е т е н и я
Способ определения положения зоны вязкопластичного состояния железоруд- 1О ных материалов в доменной печи,включающий послойную загрузку в печь же1 леэорудных материалов и кокса и измерение перепадов давления по высоте печи, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, производят разовые увеличения толщины слоев кокса, а положение и конфигурацию эоны вязкопластичного состояния железорудных материалов определяют по времени, величине и характеру изменения нижнего перепада давления.
1б38172
08 па
1 4 08 10 ь gg ф ог 07
Составитель И.Курунов
Техред Л.Сердюкова
Корректор А.Осауленко
Редактор Л.Веселовская
Заказ 902 Тираж 391 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
