» » Влияние веса колоши на распределение материалов и газов
08.06.2015

Располагаясь в печи по углу откоса, материалы образуют воронку, обращенную вершиной вниз (рис. 21). Если материал А имеет больший угол опроса, чем материал Б, то они располагаются так, как показано на рисунке; материал А ложится в большем количестве у стен, а Б — в большем количестве у оси. Мелкая руда или агломерат образует больший угол откоса, чем кокс. Поэтому рудные материалы относительно больше сосредоточиваются на периферии, а кокс — в центре печи.
Доменные печи загружаются «подачами» («колошами»), представляющими собой набор определенных количеств горючего, руды, флюса и прочих материалов, взятых в весовом соотношении,, исходя из расчета шихты. Однако при одном и том же весовом соотношении материалов количества их, входящие в каждую подачу, могут быть различны; можно, например, набрать в одну подачу 5 т кокса, 10 т руды и 2 га известняка, а можно количество тех же материалов увеличить в полтора раза. Соотношение материалов, полученное расчетом, основанным на химических составах и ожидаемых расходах тепла, в обоих случаях одинаково, но абсолютные количества загружаемых в одну подачу материалов различны. При этом именно абсолютный вес подачи (обычно считаемый по весу кокса, входящего в подачу) влияет на распределение газового потока по сечениям печи. Так как материалы шихты имеют разные углы откоса, то при небольшом весе загрузки материал А с большим углом откоса может выклиниться и, скопившись кольцом у периферии, не попасть к оси печи. Тогда материал Б, имеющий меньший угол откоса и входящий в одну подачу, сомкнется с другой порцией того же материала, входящего в следующую подачу (рис. 21, справа).
Влияние веса колоши на распределение материалов и газов

При распределении, изображенном на рис. 21 справа, газы движутся преимущественно по оси печи, причем А — руда или агломерат, а Б — кокс. Следовательно, переход на уменьшенную подачу обеспечивает центральный поток газов. При периферийном ходе печи и указанном соотношении углов откоса кокса и руды следует переходить на уменьшенную коксовую подачу, и, наоборот, увеличение подачи (рис. 21, слева) вызывает усиление периферийного потока. Несмотря на то, что при этом большее количество руды располагается на периферии, центральные слои руды затрудняют движение газов у оси.
В этом можно убедиться из следующего.
Допустим, что вес загрузки увеличили вдвое (рис. 22). Тогда высота слоя руды у оси печи выразится отрезком ИЗ.
Влияние веса колоши на распределение материалов и газов

Сумма слоев руды у оси при обычной загрузке двух колош ЕД + Ж3 = 2ЖЗ (ЕД = ЖЗ) будет меньше ИЗ, так как отрезок ИЖ > ЖЗ. Это видно из того, что фигура ЖЛМЗ близка к трапеции, а ИКЛЖ — к параллелограмму той же площади. В то же время высота слоя руды на периферии уменьшится, составляя в первом случае АБ ВГ, а при сдвоенной загрузке КЛ+ЛМ, где АБ=ВГ=ЛМ, но КЛ < АБ.
Иногда указанное действие веса колоши действительно подтверждается. На рис. 23 приведены данные исследования А.П. Любана о содержании СО2 в газе по сечению колошника доменной печи № 3 завода «Азовсталь», работавшей на смеси рядовых и кусковых криворожских руд при соотношении 1 : 3. Из диаграммы видно, что для одного веса колоши кокса 7,5 т при переходе с литейного на мартеновский чугун увеличилось количество СО2 в газе по всему сечению колошника. Объясняется это тем, что при выплавке передельного чугуна на то же количество кокса приходится на 15—20% больше руды, распределяющейся по всему сечению колошника. Далее, при увеличении подачи от 7,5 до 10 т кокса, при той же марке чугуна, содержание СО2 у стен снижается, а у оси — повышается.
Исследования показывают, что при разном ситовом составе руд изменение веса подачи по-разному отражается на распределении руды и газов по сечению. Найдено, что наибольшее влияние на распределение рудной нагрузки по сечению колошника (относительное увеличение нагрузки на периферии с уменьшением веса колоши) оказывает вес колоши при руде, содержащей в большинстве мелкую фракцию. Газопроницаемость слоя вдоль оси улучшается с уменьшением веса колоши при преобладании в руде крупной фракции. Именно в этом случае малая колоша ведет к уменьшению среднего диаметра кусков у оси. Наконец, при преобладании в руде средних фракций по кусковатости или при равномерном соотношении разных фракций изменение размера колоши не оказывает существенного влияния на распределение руды по площади колошника и газопроницаемость слоя.
Влияние веса колоши на распределение материалов и газов

Разница между углами откоса кусковой руды, агломерата и кокса сравнительно невелика. Поэтому переход на более кусковой материал смягчает влияние веса колоши на распределение материалов. Н.Л. Гольдштейн и И.З. Козлович нашли, что при загрузке в современную доменную печь больших количеств агломерата «гребень» у стен не образуется при любом расположении уровня засыпи. Агломерат при любом весе подачи полностью перекрывает все сечение колошника. Таким образом, регулирование газовых потоков уровнем засыпи и весом подачи в подобных условиях становится мало эффективным. Исследования на печи № 3 «Азовстали» и на печи № 4 Кузнецкого завода показали, что переход на более кусковой материал приводит к более периферийному ходу. Однако более поздними исследованиями Г.Г. Орешкина обнаружено, что при увеличении кусковатости поток газов становится периферийным только в том случае, если «гребень» ранее находился на расстоянии 300—400 мм от степ. При меньшем расстоянии между «гребнем» и стенкой колошника увеличение кусковатости приводит к центральному движению газов.
Следовательно, ситовый состав руд оказывает значительное влияние на распределение материалов и газов по сечению печи. Это подтверждает важность сортировки руд по размеру кусков. Однако технолог в повседневной работе не может изменять кусковатость шихты. Поэтому он управляемые факторы использует в соответствии с заданным ситовым составом руд и агломерата. Так, например, при увеличении количества мелочи в руде и близком расположении гребня от стен следует переходить на большую подачу и повышать уровень засыпи, чтобы обеспечить достаточно интенсивный поток газов у стен.
Изменение кусковости кокса, сосредоточивающегося главным образом у оси, ведет к обратным результатам: чем кокс крупнее, тем газовый поток интенсивнее у оси; чем кокс мельче, тем поток более периферийный. Поэтому для мелкого кокса вес подачи должен быть меньше. Для каждого конкретного случая можно рассчитать, каким должен быть вес рудной подачи, чтобы она перекрыла центральную часть печи, или оставила бы непокрытым центральный круг того или иного диаметра. Решая задачу на объем тел вращения, можно вывести следующую формулу:
Влияние веса колоши на распределение материалов и газов

Задаваясь величиной r и зная R, β и α, можно рассчитать нужный объем руды в подаче. Для обеспечения газопроницаемости осевого столба нужно принимать тем большие значения величины r, чем больше мелких материалов в шихте.
При кусковых материалах полезно дать часть руды к центру, приняв r = 0. В этом случае
Влияние веса колоши на распределение материалов и газов

оказывается тем объемом руды, меньше которого в одну подачу давать не рекомендуется.
При постепенном разрушении верха печи зазор на колошнике увеличивается и может достигнуть 1500—2000 вместо нормального 650—900 мм. В этом случае уменьшение веса колоши может усилить периферийный поток газов в результате меньшего попадания мелкой руды к стенке печи. То же имеет место и при высоком уровне засыпи, дающем широкое кольцо периферийно движущихся газов.
Однако угол откоса руды не всегда больше угла откоса кокса. Поэтому увеличение веса одновременной загрузки может не приводить к усилению периферийного потока газов, а уменьшение — к центральному движению газов.