Улучшение показателей доменной плавки организацией рационального противотока на основе уточненного количества воздушных фурм

• Автор: Макарова, Ирина Владимировна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 132 с.

Содержание

Основные условные обозначения.

Введение

ГЛАВА 1 Современное состояние изученности проблемы и цель

работы

1.1 Динамика изменения количества и параметров

воздушных фурм в горне доменных печей.

1.2 Процессы, происходящие перед воздушными

фурмами, и их роль в доменной плавке

1.3 Влияние количества и параметров воздушных фурм на

ход доменной плавки

1.4 Сопоставление существующих методик расчета
количества и параметров воздушных фурм и практических данных
Заключение.
Цели и задачи исследования.
ГЛАВА 2 Разработка методики расчета протяженности рыхлой
части фурменного очага.
2.1 Уточнение характера движения материалов и газов в
рабочем пространстве доменных печей
2.2 Методика расчета протяженности рыхлой части
фурменного очага.
Выводы.
ГЛАВА 3 Разработка методики расчета рационального
количества воздушных фурм в горне доменных печей.
Выводы.
ГЛАВА 4 Проверка правильности теоретических расчетов на
физических моделях доменных печей
4.1 Описание установки.
4.2 Выбор параметров моделирования и критериев подобия
4.3 Результаты экспериментов
4.4 Влияние изменения количества фурм при искажении профиля на характер схода шихтовых материалов
Выводы.
ГЛАВА 5 Анализ работы доменных печей с измененным
количеством воздушных фурм
5.1 Доменная печь 4 НЛМК
5.2 Доменная печь 9 ОАО ММК.
5.3 Влияние изменения количества фурм на условия десульфурации чугуна в горне доменных печей
Выводы.
Общие выводы по работе .
Приложения.
Список использованных источников


Ошибку, сделанную при выборе количества воздушных фурм, можно исправить только во время капитальных ремонтов печи I и II разрядов. Таким образом, задача выбора количества и параметров воздушных фурм остается актуальной до настоящего времени. Решению ее и посвящена данная работа. ГЛАВА 1. Первым подобием воздушной фурмы была открытая шлаковая летка сыродутного горна, через которую проходила естественная тяга воздуха, поскольку воздуходувные средства отсутствовали. Первая фурма стала использоваться в сыродутных горнах Каталонии (Испания) в VIII веке, дутье через нее подавалось с помощью тромпы, клинчатых мехов, приводившихся в движение вначале вручную, а затем с помощью либо конного привода, либо водяного колеса, при использовании которого расход воздуха достигал - м3/мин при избыточном давлении не более 1,0 кПа. В середине XVI века вместо клинчатых мехов стали применять деревянные ящичные с поршнем, с расходом воздуха до м3/мин и более высоким давлением. В году Джамбатиста делла Порта изобретает воздуходувную машину [6,7]. При усилении воздуходувных средств появилась возможность перехода от домниц (высота которых Ь составляла около 4-6,5 м), сменивших постепенно (с -го года в Бельгии, Швейцарии, Австрии, Германии, а с ых годов в Пруссии) сыродутные горны (Ь = 1-1,5 м) и штюкофены (И = 2,5-3 м), к более высоким доменным печам, которые появились между началом и серединой XV века в долине Рейна и прилегающей территории Франции, Германии и Бельгии, высота которых уже составляла 7- м [7, 8]. Почти четыре столетия объем доменной печи ограничивался, в основном, количеством подаваемого в нее дутья, развитием воздуходувных средств. В году Г. Махотин на Невьянском заводе впервые применил подачу дутья в горн через две фурмы, но это новшество не имело последователей до конца XVIII века [7]. Дальнейшее совершенствование воздуходувных средств определяло и рост объема печей и увеличение количества фурм. Быстрое развитие паровых воздуходувных машин позволило к началу -х гг. Давление дутья на коксовых доменных печах составляло 6- кПа, на древесно-угольных - 0,4- кПа. К концу - го столетия производительность воздуходувных машин возросла до - м /мин. Появились доменные печи с - фурмами [8]. Тенденция роста количества воздушных фурм на доменных печах мира во второй половине XX века представлена на рис. В настоящее время интенсивность увеличения количества воздушных фурм на доменных печах замедлилась в связи с приближением межфурменного расстояния к критическому значению, при котором значительно ослабляется прочность кожуха в фурменной зоне. Число фурм. П4. П6. И7. И9. HI 1,5 ? D.5 ? Рис. Трудно переоценить роль фурменных очагов в горне доменной печи, этих генераторов тепла и восстановительных газов. В них, прежде всего, обеспечивается сгорание топлива с образованием высокотемпературных восстановительных газов и высвобождением объема, что является основной причиной движения шихтовых материалов. Процессы перед фурмами доменной печи можно разделить на механические и физико-химические. Физико-химические процессы. Особенностью горения топлива у фурм является то, что дутье поступает в горн, заполненный коксом (до фурм доходит около 2/3 кокса, загружаемого в доменную печь). Горение происходит в режиме минимального расхода кислорода и максимального - углерода. По длине фурменного очага создаются различные условия для окисления топлива. На выходе дутья из фурмы (в начале зоны горения) имеется избыток кислорода по отношению к топливу, поэтому создаются условия для полного горения (1. Влага дутья вблизи фурм не взаимодействует с углеродом и переходит в фурменный газ. В глубине зоны горения содержание кислорода становится равным нулю, температура в фокусе горения достигает . С, газ СОг взаимодействует с углеродом по реакции (1. В связи с различными условиями горения по соотношению топлива и кислорода получаются различными условия для скорости протекания реакции. Первые две реакции в условиях доменного процесса протекают необратимо, реакция (1. СО + = 2С +2,6 кДж; С + С =2СО -8,3 кДж.