способ загрузки шихтовых материалов в доменную печь

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.

Описание изобретения к патенту

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.