Способ загрузки шихтовых материалов в доменную печь

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к доменному производству, и может быть использовано на доменных печах, оборудованных бесконусным загрузочным устройством (БЗУ). Способ включает разгрузку из бункеров материалов из бункеров, выгрузку их по кольцевым зонам колошника вращающимся распределителем, изменение угла наклона распределителя в процессе выгрузки шихтовых материалов и контроль положения вращающегося распределителя по окружности колошника. При выгрузке материалов в периферийную кольцевую зону колошника в секторе полуокружности колошника, ограниченном осью, перпендикулярной оси установки бункеров и расположенном со стороны разгружаемого бункера, сначала увеличивают и через 120-180^o вращения распределителя уменьшают угол наклона на 1-3^o, при этом увеличение наклона на заданный угол заканчивают через 10-30^o по ходу вращения от начала дуги сектора. Применение способа позволяет стабилизировать распределение шихтовых материалов по окружности и высоте печи, а следовательно химсостав чугуна по леткам, уменьшить расход кокса за счет увеличения степени использования печных газов. 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано на доменных печах, оборудованных бесконусными загрузочными устройствами (БЗУ).

Известно [1] что загрузка доменной печи, оборудованной БЗУ, происходит несимметрично. Изменения выражаются в смещении точки падения материала по радиусу печи за один оборот распределителя.

Причина отклонения от осесимметричного распределения материалов связана с особенностями конструкции БЗУ, а именно: с параллельным расположением бункеров, из-за которого объемный поток материала с боковым смещением попадает в центральную трубу.

В зависимости от расположения вертикальных осей бункеров и конструкции направляющих точек загрузочного устройства, направления смещения потока в центральной трубе и положения распределителя по окружности колошника изменяется скорость ссыпания материала с распределителя и угол наклона вектора этой скорости к горизонту и, как следствие, траектория движения материала до поверхности засыпки за один оборот распределителя.

Результат такого нарушения равномерности окружного распределения обнаруживается по показаниям периферийных термопар. Известны способы загрузки шихты в доменную печь, в которых, с целью уменьшения окружной неравномерности, предложено изменять либо скорость вращения распределителя [2] либо количество выгружаемой шихты в единицу времени раскрытием шихтового затвора [3] Однако, применение способа [2] может дать ощутимые положительные результаты лишь при существенном изменении скорости вращения распределителя и достаточно сложной системе торможения, что при существующих массах распределителей выполнить не представляется возможным. Второй способ [3] как показали исследования [1] не всегда приводит к улучшению распределения.

Известен способ, включающий выгрузку материалов вращающимся распределителем из параллельно расположенных бункеров в кольцевые зоны колошника с попеременной загрузкой в бункеры различных материалов [4] Однако, смена материала в бункерах отрицательно сказывается на пропускной способности системы загрузки, приводит к задержкам в процессе выгрузки, что может привести к опусканию уровня ниже заданного и нарушению распределения материалов по радиусу колошника.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности и использованию на доменных печах (прототип) является способ загрузки доменной печи [5] включающий циклическую подачу порций шихты в кольцевые зоны колошника вращающимся распределительным лотком, последовательное изменение угла наклона лотка в процессе выгрузки, где, с целью снижения расхода кокса путем повышения окружной равномерности распределения шихты, фиксируют положение лотка при окончании выгрузки каждой порции в цикле, и с этого положения начинают выгрузку однотипных порций шихты последующего цикла, причем чередование углов наклона лотка меняют на обратное.

Известный способ позволяет снизить окружную неравномерность распределения шихты и уменьшить расход кокса, но не решает задачи стабилизации хода доменной плавки и химсостава чугуна по леткам.

Целью изобретения является стабилизация хода доменной плавки и химсостава чугуна по леткам, а также уменьшение расхода кокса за счет снижения неравномерности газового потока по окружности колошника.

Поставленная цель достигается тем, что в способе загрузки шихтовых материалов в доменную печь, включающем разгрузку материалов из бункеров, выгрузку их по кольцевым зонам колошника вращающимся распределителем, изменение угла наклона распределителя в процессе выгрузки шихтовых материалов и контроль положения вращающегося распределения по окружности колошника, согласно предложенному, при выгрузке шихтовых материалов в периферийную кольцевую зону колошника, в секторе полуокружности колошника, ограниченном осью перпендикулярной оси установки бункеров и расположенном со стороны разгружаемого бункера, сначала увеличивают, а через 120-180^o вращения распределителя уменьшают угол наклона на 1-3^o, при этом увеличение наклона вращающегося распределителя на заданный угол заканчивают через 10-30^o по коду вращения от начала дуги сектора.

На фиг. 1 изображены: о проекция вертикальной оси центральной трубы и вращения распределителя, Б1 и Б2 бункеры БЗУ, В1-В2 общая горизонтальная ось бункеров Б1 и Б2, C1-C2 ось, перпендикулярная общей горизонтальной оси бункеров, 0, 60, 180, 240, 300^o контрольные точки вращения распределителя, Т1-Т16 периферийные термопары по окружности колошника, d1 и d2 точки, в которых должен быть закончен перевод распределителя на заданный увеличенный угол наклона при вращении распределителя по ходу часовой стрелки, e1 и e2 то же, что d1 и d2, но при вращении распределителя против хода часовой стрелки, при этом индексы 1 и 2 точек d и e обозначают выгрузку материалов из бункеров Б1 и Б2 соответственно, а углы d1OC2, d2OC1, e1OC1, e2OC2 назначаются в пределах 10-30^o, ВР вращающийся распределитель с переменным углом наклона.

Способ осуществляют следующим образом.

При выгрузке материала из бункера, например, Б1 вращающимся по часовой стрелке распределителем (ВР) в кольцевые зоны колошника, соответствующие угловым положениям распределителя, в одном или нескольких периферийных угловых положениях (10, 9, 8, 7) в секторе полуокружности колошника C2В1C1 (фиг. 1), ограниченной осью C1-C2, перпендикулярной общей оси бункеров В1-В2, увеличивают на 1-3^o и через 120-180^o поворота распределителя уменьшают на 1-3^o угол наклона, увеличивая тем самым траектории падения материала на поверхность засыпки, смещая к периферии поток материала в секторе C2В1C1 и восстанавливая затем заданный угол уменьшением наклона распределителя в секторе C1В2C2. При этом увеличение угла наклона должно быть закончено, когда распределитель при своем вращении будет находиться в точке d1, отстоящей по дуге окружности колошника от оси C1-C2 на угол 10-30^o. При выгрузке материала из бункера Б2 увеличенный угол наклона должен быть в секторе С1В2С2, а увеличение угла закончено в точке d2.

При вращении распределителя против хода часовой стрелки секторы, где следует увеличивать угол наклона распределителя, соответствуют описанным для вращения распределителя по часовой стрелке: для бункера Б1 C1В1C2, а Б2 - C2В2C1, увеличение угла наклона должно быть закончено при выгрузке бункера Б1 в точке e1, а бункера Б2 в точке e2.

На фиг.2 изображены графики радиуса падения по окружности колошника потока шихты на поверхность засыпи (точнее частицы, находящиеся в центре тяжести сечения потока) при выгрузке железосодержащих материалов из 9-го углового положения (угол наклона распределителя 42^o) на уровень засыпи 1,5 м; 2.а. при вращении распределителя по ходу часовой стрелки. Кривая 1 - выгрузка материала из бункера Б1, 2 из Б2, 3 при осевой выгрузке материала (радиус падения материала 5, 11 и при угле наклона распределителя 42^o); 2. б. при вращении распределителя против хода часовой стрелки, кривые 1,2,3 те же, что в 2.а.

2. в. при вращении распределителя по ходу часовой стрелки, разгрузке бункера Б1 (кривая 1) и с увеличенным на 1,9^o углом наклона в пределах оборота распределителя (кривая 4). График 3 соответствует осевой выгрузке материала (радиус падения материала 5,11 при угле наклона распределителя 42^o).

Зависимости, представленные на фиг.2, получены на основе данных экспериментальных исследований окружного распределения шихты на ДП-5 ЧерМК и рассчитаны с помощью математической модели. Из фиг.2 видно отклонение по окружности колошника радиуса падения потока шихты на поверхность засыпи при выгрузке из параллельно расположенных бункеров Б1 (кривая 1) и Б2 (кривая 2) от осевой выгрузки (график 3). Так, при выгрузке материала из бункера Б1 в секторе окружности колошника приблизительно от 0 до 180^o (дуга C₂b₁C₁ на фиг. 1) радиус падения уменьшается, а в секторе от 180 до 0^o (дуга C₁b₂C₂ на фиг. 1) увеличивается, при этом максимальный разброс между кривыми 1 и 2 составляет ≈ 200 мм, что соответствует изменению угла наклона распределителя в 1,8-2,0^o (при рабочем угле наклона в 42^o). Полный диапазон необходимого изменения угла наклона для всех периферийных угловых положений колеблется в пределах от 1 до 3^o. Из фиг.2.в виден и необходимый диапазон вращения распределителя с увеличенным углом наклона. Здесь он составляет 124^o, а при необходимости может быть увеличен до 180^o. На фиг.2.в обозначена точка d₁, где закончен перевод распределителя на заданный увеличенный угол наклона. Он составляет 26^o. В зависимости от скорости вращения распределителя и длины лотка диапазон этих углов, как показывают исследования, колеблется в пределах 10-30^o. Из сравнения фиг.2а и2б видно, что при изменении направления вращения распределителя точка, находящаяся на пересечении кривых 1 и 2, смещается на 30^o (точка 164^o на фиг.2.а и точка 198^o на фиг.2.б), что подтверждает необходимость смещения точек d и e при изменении направления вращения.

Предлагаемый способ загрузки шихтовых материалов опробован на доменной печи N 5 Череповецкого меткомбината, оборудованной БЗУ с параллельно расположенными бункерами и распределителем лоткового типа, система контроля имеет индикацию вращения распределителя по окружности колошника (через 60^o) и 16 периферийных термопар. Программа загрузки обеспечивает выгрузку порций железосодержащих материалов из угловых положений 9-4 и кокса 8-4. Увеличение угла наклона распределителя производилось в периферийных угловых положениях (9-м для железосодержащих и 8-м для кокса). Алгоритм работы привода наклона лотка приведен в табл. 1. На фиг.1 дана схема взаимного расположения контрольных точек вращения распределителя (через 60^o) и бункеров Б1, Б2; на фиг. 2 график, иллюстрирующий предлагаемый способ.

Схема управления работает следующим образом.

При вращении распределителя по окружности колошника в зависимости от направления вращения и расположения материала в бункерах в заданных положениях по окружности колошника (см. табл. 1) подается команда на увеличение угла наклона распределителя после прохождения команды в схеме управления (рабочий угол наклона в 9-м угловом положении 42^o, в 8-м 39,8^o) и через заданное с помощью реле времени время (около 1,8 с) устанавливается в положении, определяемом необходимым углом наклона (в опытном периоде в 9-м положении 43,9^o, а в 8-м 41,7^o), и в таком положении поворачивается на заданный угол (в опытном периоде 130^o), после чего угол наклона уменьшается до исходного рабочего углового положения (42 и 39,8^o соответственно).

Прием обеспечивает смещение гребня материала к стенке печи в секторах окружности колошника, ограниченных периферийными термопарами с 4-й по 11-ю при выгрузке из бункера Б1, и термопарами 12-16, 1-3 при выгрузке из бункера Б2 (вращение распределителя по ходу часовой стрелки), а также в секторах, ограниченных термопарами 3-10 при выгрузке из Б1 и 1,2,11-16 из Б2 (вращение распределителя против часовой стрелки). Точность реализации приема управления приводом наклона лотка зависит от проектных параметров его работы. На ДП-5 ЧерМК прохождение команды на изменение углового положения в схеме управления составляет 1,5 с или 60-100^o поворота лотка (скорость вращения распределителя 6,98 мин^-1, изменение угла наклона на 1,9^o около 1,8 с, или 75^o поворота лотка.

Методика проведения эксперимента включала фиксированное задание вида шихтовых материалов в бункерах БЗУ, направления вращения лотка, после образования определенной неравномерности, определяемой по показаниям периферийных термопар по окружности печи, включение системы управления приводом наклона лотка, реализующей предлагаемый способ. На протяжении всего эксперимента с частотой 30 мин (до применения способа) и 15 мин (с применением способа) регистрировались мгновенные значения температуры периферийных термопар, а также контролировался фактический уровень засыпи по показаниям периферийных уровнемеров.

Результаты одного из экспериментов приведены в табл. 2, а взаимное расположение контрольных точек через 60^o, бункеров Б1, Б2 и термопар Т₁ T₁₆ на фиг. 1. Здесь направление вращения лотка по ходу часовой стрелки, с 13 ч 45 мин установлен вид материала в бункерах: Б1 -кокс, Б2 железосодержащие материалы, в 16 ч 30 мин включена схема управления, реализующая предлагаемый способ, в 18 ч 15 мин схема включена.

Как видно из табл. 2, средние значения температур характерных зон (зона 1 включает термопары 1-3, 12-16 и ее средняя температура , зона 2 включает термопары 4-11 и ее средняя температура составляют с 13 ч 45 мин до 16 ч 30 мин , а после включения системы управления, обеспечивающей предлагаемый способ загрузки, с 16 ч 30 мин до 18 ч 15 мин , что подтверждает эффективность применения предлагаемого способа.

Результаты промышленного опробования предлагаемого способа на ДП-5 ЧерМК показывают, что увеличение угла наклона в пределах оборота лотка при выгрузке материалов из бункеров только в первых по программе периферийных угловых положениях для кокса и железосодержащих материалов позволяет за 1,0-1,5 ч уменьшить на 20-70% отклонения температуры характерных периферийных зон, что компенсирует эффект неосевой подачи шихты при ее загрузке в доменную печь. Исследования показали возможность работы печи в случае необходимости без смены вида материала в бункерах при использовании предлагаемого способа, при этом отклонение температуры характерных зон не выходит за пределы, определяемые технологической инструкцией. Выполненные экспериментальные исследования с записью осциллограмм токов вращения и изменения угла наклона лотка, а также расчет тепловых нагрузок двигателей привода подтверждают техническую возможность применения способа, т.к. условия по тепловой нагрузке соблюдаются.

Применение способа позволяет стабилизировать распределение шихтовых материалов по окружности и высоте печи, а следовательно химсостав чугуна по леткам, уменьшить расход кокса за счет увеличения степени использования печных газов.

Формула изобретения

Способ загрузки шихтовых материалов в доменную печь, включающий разгрузку материалов из бункеров, выгрузку их по кольцевым зонам колошника вращающимся распределителем, изменение угла наклона распределителя в процессе выгрузки шихтовых материалов и контроль положения вращающегося распределителя по окружности колошника, отличающийся тем, что при выгрузке шихтовых материалов в периферийную кольцевую зону колошника в секторе полуокружности колошника, ограниченном осью, перпендикулярной оси установки бункеров, и расположенном со стороны разгружаемого бункера, сначала увеличивают, а через 120 180^o вращения распределителя уменьшают угол наклона на 1 3^o, при этом увеличение наклона вращающегося распределителя на заданный угол заканчивают через 10 30^o по ходу вращения от начала дуги сектора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4