Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
При загрузке в печь вся подача может быть полностью собрана в воронке и одновременно опущена в печь. Это называется совместным опусканием подачи. При этом порядок расположения материалов на конусе бывает разный: если руда, агломерат и известняк расположены внизу, а кокс — сверху, то подача называется нормальной, если кокс располагается внизу, то подача называется обратной.
Одну подачу можно загрузить в печь в один или несколько приемов; чаще это делают в два приема. При этом могут быть два случая:
1) если в один прием опускаются только рудные материалы и флюс, а в другой — кокс, то подача называется раздельной;
2) при одновременной загрузке в воронку и в печь рудных материалов и кокса подача называется расщепленной. При расщеплении, как и при совместном опускании, возможны прямая и обратная полуподачи.
При двух опусканиях конуса в одну подачу возможны также два случая:
1) если между опусканиями двух полуподач устанавливается пауза примерно такая же, как и между двумя подачами, то загрузка идет на одинаковый уровень (пауза продолжается до достижения шихтой определенного уровня);
2) если полуподачи одной подачи следуют одна за другой с минимальным интервалом времени, необходимым для доставки на печь материалов второй полуподачи, то такой метод загрузки называется «следом» (на неодинаковый уровень).
Влияние на ход печей интервалов между подачами и полуподачами, а также порядка следования кокса и рудных материалов оказывается настолько важным, что порядок загрузки в последнее время является основным средством регулирования распределения материалов и газов по сечению печи.
Материалы при нормальном ходе печи опускаются неравномерно. Это объясняется тем, что кокс сгорает в горне преимущественно на периферии, куда через фурмы вдувается воздух. Пространство, освободившееся при сгорании кокса, замещается опускающимися и ссыпающимися вышележащими слоями, причем опускание периферийных колец происходит более интенсивно, чем центральных частей шихты.
В результате измерений скоростей опускания материалов в различных точках радиуса колошника большой доменной печи объемом 1300 м3 найдено, что при ровной работе печи скорость опускания у стен колошника составляла в среднем 68 мм/мин, а у оси — только 41 мм/мин.
Между каждыми двумя подачами прекращается загрузка печи на несколько минут для того, чтобы шихта опустилась, освободив место для следующей подачи. Обычно в час загружается 6—8 или больше подач, т. е. от одной до другой подачи проходит 7—10 мин., в течение которых периферийные слои опускаются на несколько сот миллиметров больше, чем центральные. Следовательно, материал, ссыпающийся первым в следующей подаче, ложится на поверхность более пологую, чем она была после загрузки. Если на кокс, задерживающий на себе первые порции падающего материала, загружается руда или агломерат, идущие первыми в следующей подаче, то такой порядок загрузки дает преимущественное сосредоточение рудного материала на периферии и, как правило, противодействует периферийному газовому потоку. Наиболее явно это действие сказывается в том случае, когда «нормальная» подача загружается с конуса в один прием. При этом между загрузками подач устанавливается вдвое больший интервал времени, чем при двух опусканиях конуса, и, следовательно, поверхность засыпи к загрузке следующей подачи становится более пологой. Последнее обстоятельство и неровность поверхности обеспечивают большое сосредоточение руды и агломерата у периферии.
Периферийное опускание шихты имеет место при ровном ходе печи. Кострение материалов при неудовлетворительных очертаниях профиля печи, образование настылей на стенах и другие факторы задерживают движение материалов у стен и способствуют более быстрому опусканию у оси. В таких случаях, отвечающих неровному ходу печи, загрузка «рудой вперед» при совместном опускании приводит к скатыванию руды к центру и разгрузке периферии.
Для определения места быстрого опускания материалов нужно следить за уровнями засыпи в нескольких точках колошника. Такой контроль у нас еще почти не применяется, но его следует поскорее организовать.
Рис. 25 дает схематическое представление о профиле материалов в разных случаях. Если материалы после опускания, расположившись по углу откоса, заняли положение б, то при нормальном ходе печи к следующему опусканию они займут положение е, и руда в значительном количестве попадет на периферию. При торможении материалов у стен поверхность засыпи сохранит уклон к оси, вследствие чего руда при следующем опускании не задержится на периферии (кривая г).
Исследованиями Ленинградского политехнического института, проведенными в 1940 г. на Магнитогорском металлургическом комбинате (печь № 1), установлено, что в период между опусканиями центральная часть опускалась на 300 мм, а периферийная — на 900 мм (рис. 26).
Если сохранить одно опускание в подачу, но расположить кокс внизу, а руду вверху, то вследствие большего удельного веса руды и меньшего размера ее кусков по сравнению с коксом руда при ссыпании с конуса опередит кокс, и на уровень засыпи попадет смесь кокса и руды. Куски кокса, скатываясь к оси, будут увлекать за собой и руду, особенно мелкую. Такому распределению будет способствовать и то, что поверхность ранее засыпанной подачи не столь шероховата, как в предыдущем случае, так как между кусками кокса находится большое количество мелкозернистой руды.
Рассмотренные два случая (совместное опускание при нормальной и обратной подаче) являются крайними. Оба метода загрузки применяются в исключительных случаях; первый — при сильно выраженном периферийном потоке газов, второй — при центральном газопотоке. Систематическое применение совместного опускания шихты при нормальной подаче может вызвать тугой, неустойчивый ход печи, а при обратной подаче увеличивается расход кокса вследствие усиленного периферийного потока неиспользуемых газов.
Тот же эффект получается, если подачу опускать в два приема, но в каждое опускание набирать на конус кокс и рудные материалы (расщепленная подача). Короткие паузы между двумя опусканиями снижают эффект. При этом руда первой загрузки больше располагается на периферии, а кокс — у оси. Сравнительно равномерное распределение материалов получается в том случае, когда в одной полуподаче идет первой руда, а в другой — кокс.
Часто применяется так называемая раздельная подача. При этой системе загрузки материалы хорошо распределяются по сечению печи.
Очень важно, происходят ли оба опускания конуса одно за другим (следом) или между полуподачами выдерживается пауза (на одинаковый уровень). В случае длительных пауз только между подачами получается тот же по характеру, но меньший по значению эффект, что и при совместном опускании. Если первым идет рудный материал, он ложится на ставшую в течение сравнительно длительного интервала времени более пологой шероховатую поверхность кокса, вследствие чего сосредоточивается преимущественно у стен. Наоборот, если первым идет кокс, а за ним (следом) руда, последняя лишь в небольшом количестве задерживается у стен, а значительная ее часть попадает к оси, так как располагается на поверхности кокса, не успевшей стать более пологой.
При интервалах между полуподачами с загрузкой их на одинаковый уровень порядок поступления кокса и руды не оказывает влияния на равномерность распределения материалов по сечению печи.
Различные порядки и способы подачи имеют свою систему изображения. Материалы на конус большей частью подаются скипами. В подачу приходится 2—4 скипа кокса и 2—4 скипа руды, агломерата, известняка и прочих материалов. Обозначая каждый скип кокса К, скип руды Р, скип известняка И и т. д., а опускание конуса — через х, можно выразить основные принципы регулирования загрузки изменением порядка опускания материалов с большого конуса в печь следующим образом.
Основная система загрузки: РРРхККККх или РРхКККх. Это означает раздельную загрузку рудой вперед.
Если при этом наблюдается периферийный поток газов, то для ослабления его можно применить порядок РРКК х РККх (расщепленная загрузка рудой вперед) или, в крайнем случае, РРРККККх (совместная нормальная загрузка).
При необходимости усиления потока газов у периферии можно применить один из следующих способов загрузки: 1) ККККхРРРх (раздельная загрузка коксом вперед); 2) если это окажется недостаточным, то ККРхККР (расщепленная коксом вперед), а в крайнем случае, как самое сильное средство, — ККККРР (совместная, обратная загрузка), иногда чередуя эти подачи с нормальными.
Иногда применяется система загрузки расщепленной подачей, причем в одну полу подачу первым идет кокс, а в другую — руда.
Это может быть выражено так: РРККхКРРКх.
Желая разрыхлить периферию частично, переносят вперед не все скипы кокса, а только один или два. Туже меру применяют в борьбе с каналами в серединных участках печи. Вообще, при каналах стараются создать периферийный ход и, если канал располагается между осью и периферией,— увеличивают рудную колошу, чтобы кокс засыпать рудой.
В предыдущем не предусмотрены скипы с агломератом (А), поскольку последний может рассматриваться как разновидность руды. Однако насыпной вес и угол откоса агломерата меньше, чем руды. Поэтому он в печи располагается ближе к оси.
Исследования И.Н. Чернова показали, что порядок опускания колош влияет на распределение материалов и находится в тесной связи с размером колоши. При одной и той же колоше можно получить различные распределения шихты в печи в зависимости от порядка опускания и, наоборот, при одном порядке — разные распределения в зависимости от веса колоши. В ряде случаев раздельное опускание руды от кокса, способствующее некоторой разгрузке периферии печи от руды, в сравнении со случаем совместного опускания оказывает заметное действие при большой колоше; при малой же колоше он дает даже большую загрузку периферии.
При регулировании загрузки порядком следования кокса и руды можно пользоваться не только показаниями состава и температуры газа по радиусу, но и показаниями температуры газа в газоотводах. При периферийном потоке газа на диаграмме получается широкая полоса точек, а при загрузке РРКККх, сосредоточивающей руду у периферии,— узкая. Разброс точек усиливается на диаграмме с увеличением числа скипов с коксом, следующих впереди скипов с рудой. Неравномерное движение газов по периферии сопровождается разделением отдельных линий на диаграмме четырехточечного термографа. Однако эти признаки не являются единственными. Их следует сопоставлять с показаниями других приборов.
Известняк загружается в печь рудными скипами или в одном скипе с рудой и рассматривается как кусковая руда. Однако сосредоточиваясь в тех или иных местах колошника, известняк влияет на состав и свойства шлаков, образующихся в нижних горизонтах печи. Если при образовании шлаков принимает участие большее количество извести, шлаки оказываются основными и густыми, при недостатке извести — кислыми. При загрузке известняка рудными скипами на «голый» конус (первым рудным скипом) основной шлак образуется у стенок распара или заплечиков, что приводит к тугому ходу и образованию известковых настылей.
Для исправления хода печи известняк можно давать на руду по системе: РРИхККК или РИКхККР; в качестве крайней меры — КИРхККР; при этом быстро разъедаются известковые настыли на заплечиках. Иногда такая система загрузки может повести к похолоданию печи в результате поступления в горн расплавившихся у стенок неподготовленных масс; поэтому такая система загрузки должна чередоваться с нормальными подачами.
Постепенно сырой известняк в шихте заменяется офлюсованным агломератом. Тем не менее некоторое количество сырого известняка в шихте остается и отмеченная роль его в подаче не исключается.
Подача марганцевой руды, железо-марганцевого агломерата и других материалов, разжижающих шлак, на «голый» конус способствует разжижению периферийных шлаков. Загрузка этих материалов на кокс вызывает образование подвижных шлаков в срединной и центральной частях печи и менее подвижных — на периферии.
В приведенных условных изображениях схем и порядков загрузки не предусмотрена определенная по весу подача; поэтому в каждом случае число скипов кокса или руды может быть и больше и меньше указанного, смотря по весу подачи. Важно в данном случае не число скипов, а порядок их следования на колошник и опускания в печь.