Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Для наилучшего использования тепла и восстановительной способности газ следует распределять по сечению печи так, чтобы содержание СО2 в нем было возможно высоким.
Однако максимальное содержание СО2 в газе по всей площади колошника в современных условиях неосуществимо. Это связано с необходимостью обеспечить ровный ход. у стен должен быть несколько усиленный по сравнению с иными участками газовый поток. Если этого не будет, трение материалов о стены печи вызовет задержку схода, кострение или прилипание руды к стенкам.
Нормальные очертания профиля доменной печи создают условия, благоприятствующие преимущественному движению газов у периферии. Однако преимущественное движение у периферии не должно быть чрезмерным. В последнем случае газы выйдут из печи настолько плохо использованными, что положительный эффект быстрого схода не оправдает того вреда, который при этом получится (похолодание печи и повышенный расход кокса).
Чем интенсивнее поток газа по периферии, тем больше следует загружать руды к стенкам печи.
Кусковую руду и агломерат следует загружать на периферии в возможно большем количестве, а мелкие и пылеватые руды — в сравнительно меньшем количестве, чтобы не тормозить потока газов.
Указанные средства рациональны еще и потому, что при чрезмерно усиленном потоке газа у стен следует ограничить его движение загрузкой некоторого количества мелкокусковых (но не пылеватых) материалов, при которых поток частично отвлекался бы от периферии.
Нужно следить за тем, чтобы периферийный поток не был чрезмерно широким. Сравнительно небольшое различие в ширине периферийного потока скажется на использовании газа резче, чем гораздо большее изменение сечения газового потока у оси. Так при диаметре колошника 6 м увеличение ширины периферийного потока с 200 до 400 мм захватит 12% дополнительного сечения колошника, а осевой столб диаметром 400 мм составляет менее 0,5 %.
Согласно опытным данным, расстояние от стены колошника до места с максимальным содержанием СО2 должно быть не более трети радиуса колошника. При большем расстоянии много газа уходит неиспользованным, а при малой ширине этого кольца возникает опасность недостаточного разрыхления периферии. При грохоченных рудах и агломерате эта ширина должна быть меньше трети радиуса.
Сосредоточение по периферии легко восстановимых кусочков руды и агломерата обеспечивает хорошее использование усиленного потока, причем содержание СО2 в газе на периферии колошника в этом случае должно быть не менее 8—12%, при меньшей кусковатости руды — 6—8%, а при неподготовленной руде — 3—6%. Следовательно, мелкая руда должна сосредоточиваться в серединном кольце между осевой и периферийной зонами.
Центральная часть печи должна быть достаточно газопроницаемой. Температура газа здесь должна быть высокой, а содержание в нем углекислоты — на 2—3%, ниже, чем на периферии.
Усиление потока у оси не столь вредно для использования газа, так как сечение потока сравнительно невелико и недостаточно использованного газа в общей сложности оказывается немного.
Потребность в усиленном потоке газа у оси вызывается рядом соображений. Некоторые из них приводим ниже.
Поскольку в горне периферия работает наиболее интенсивно, нужно особо заботиться о том, чтобы газы проникли в достаточном количестве к серединным и к осевым участкам горна и всей печи. Высокая газопроницаемость у оси несколько ослабляет чрезмерный поток газов у периферии, обеспечивая, таким образом, обработку серединных участков шихты, расположенных между перифериен и центром.
В доменной печи мелкие материалы имеют тенденцию сосредоточиваться у оси, загромождая этот участок печи.
Кокс при опускании и нагреве, измельчаясь, располагается преимущественно в центральных участках нижней части печи, делая их малопроницаемыми для газов. Пылеватая руда, попавшая при загрузке на периферию, при усиленном периферийном ходе выносится газом из слоя; часть пыли выпадает из газа в подконусном пространстве и осаждается под конусом, т. е. в центральной части колошника («перевеивание»). Исследования А.П. Любана на печи № 3 завода «Азовсталь» обнаружили на 2,3 м ниже уровня засыпи большое количество мелкой руды, извлеченной оттуда специальной трубкой, и подтвердили результаты наблюдений и ранее высказанных предположений В.Т. Басова и А.Н. Редько. Принятие мер для усиления потока у оси ослабит «перевеивание» пылеватой руды и создаст лучшие условия для восстановления кусковатой руды, расположенной в центре печи.
В ряде случаев при большом количестве мелкой руды периферийный ход газов и «перевеивание» приводят к чрезмерной загрузке рудой центра печи, причем на периферии содержание СО2 в газе составляет 1—3%, а у оси 12—16%. Исправление работы печи при помощи загрузки мелкой руды к периферии ведет к дальнейшему ухудшению состава газа по радиусу. Наоборот, принятие мер к сокращению периферийного хода обеспечением лучшей газопроницаемости у оси снижает содержание СО2 у оси и повышает ее у периферии. Плохая работа печи при загрузке большого количества мелкозернистого материала к стенкам объясняется «перевеиванием» пыли — тем более энергичным, чем больше мелкой руды направляется к периферии. Поэтому мелкую руду следует сосредоточивать в серединном кольце, между центром и периферией, а у стенок и в центре печи должен располагаться кусковой материал: у стен — больше руды или агломерата, у оси — кокс.
На рис. 6 приведена диаграмма содержания СО2 в газе по радиусу печи № 1 Магнитогорского завода, работавшей на кусковых рудах, на основе пятнадцатидневных наблюдений Я.М. Гольмштока. Кривая характеризует удовлетворительную работу печи. Однако такое распределение СО2 в газе по радиусу колошника является редким и не характерно для большинства печей.
На рис. 7 приведена кривая содержания СО2 в газе по сечению доменной печи, работающей на недостаточно хорошо подготовленной, но удовлетворяющей выше поставленным требованиям шихте.
В связи со сказанным, интересно сопоставить кривые температуры и состава газа по сечению колошника, приведенные на рис. 4 и 5. В обоих случаях минимальное содержание СО2 в газе и максимум температур находятся на периферии и у оси, а максимумы СО2 и минимумы температур — в средней кольцевой зоне. На печи ММК (рис. 4, слева) в газе, отобранном у оси печи, углекислоты содержится меньше, чем в периферийном газе, а на КМК (рис. 5, слева) — у периферии ниже, чем у оси. Максимум СО2 на КМК простирался на большую часть радиуса колошника, чем на ММК, но на ММК этот максимум был по абсолютному значению больше (18%), чем на КМК (15%). Так же и минимум СО2 у стен был в первом случае 12,5%, а во втором — 9%. Это дает основание считать, что печь Кузнецкого завода работала с более развитым периферийным потоком, чем магнитогорская печь. Однако по диаметру последняя печь работала менее равномерно, чем первая. Все же, видимо, на магнитогорской печи распределение и использование газа в целом было лучше: печь шла ровнее и с более низким расходом кокса.