Прогрессивные технические решения доменных печей

Категория:
Выплавка чугуна


Прогрессивные технические решения доменных печей

Для доменных печей большого объема характерным является совершенствование их профиля путем оптимизации соотношений между основными его размерами и увеличение высоты горна. Изменение элементов профиля современных доменных печей по мере увеличения их объема происходит за счет более значительного увеличения поперечных размеров по сравнению с высотой. Такое развитие элементов профиля мощных доменных печей соответствует современному уровню технологии доменной плавки, включая шихтовые условия и параметры режима работы печей.

Мощные доменные печи оборудуют 36-42 фурмами. Число воздушных фурм принимают различным в зависимости от конкретных условий доменной плавки. Определяющим при этом является качество подготовки шихты и степень обогащения дутья кислородом. Хорошая подготовка сырья при незначительном обогащении дутья кислородом позволяет работать с высоким расходом дутья, что и предопределяет увеличение количества фурм. Выбор числа фурм и их диаметра особенно актуален для доменных печей большого объема^ так как от энергии струи дутья во многом зависит глубина окислительной зоны и степень проникновения газового потока к оси печи.

Чрезмерное увеличение числа фурм без достаточного количества дутья, несмотря на уменьшение их диаметра и высокую скорость истечения, приводит к уменьшению проникающей способности струи дутья йх-за недостаточной ее упругости и образованию небольших фурменных очагов. Увеличение – числа небольших фурменных очагов не способствует улучшению схода шихтовых материалов в периферийном кольце, так как при этом больше вероятность образования устойчивых сводов в окислительных зонах и, ввиду малых размеров “воронок”, создаются условия для кострения материалов над фурменными очагами.

Косвенными характеристиками проникающей способности струи дутья являются скорость его истечения и кинетическая энергия. Увеличение этих показателей до определенного предела (без резкого снижения упругости струи и размеров фурменных очагов) активизирует работу осевой зоны горна. Наметившаяся тенденция в увеличении высоты горна на мощных домен шх печах позволяет работать с более вы :окой скоростью истечения струи.

Первый опыт эксплуатации мощной доменной печи объемом 5000 м3 на комбинате “Криворожсталь” с большим диаметром фурм (190 мм) показал, что при недостаточной скорости истечения дутья (не более 160 м/с) и низкой кинетической энергии струи (65 кН/с), несмотря на относительно большой расход дутья (> 8000 м3 мин), обеспечить хорошую газопроницаемость осевой зоны не удается. При этом отрицательно повлияла перегруженность железорудными материалами центральной части печи, что привело к образованию в осевой зоне горна плохогазопроницаемого малоподвижного столба материалов, вызывающего загромождение и периодические похолодания.

После установки фурм диметра (140-150 мм) и увеличения их числа с 36 до 42 на капитальном ремонте 1 разряда скорость истечения дутья возросла до 190-200 м/с, а кинетическая энергия струи до 90-100 кН/с, что значительно активизировало работу осевой зоны печи. Этому способствовало также улучшение распределения шихты на колошнике с перемещением большей доли рудных материалов в периферийную зону. Уменьшение диаметра фурм до 150 мм благоприятно отразилось и на работе доменных печей 5 и 6 объемом 3200 м3 HJIMK, где скорость истечения дутья превысила 200 м/с.

Конструкции доменных печей совершенствуются: опорные конструкции выполняют в виде несущего каркаса вокруг свободно стоящей печи. Такая конструкция воспринимает вертикальные нагрузки колошникового устройства, газоотводов, мостовых кранов и кольцевого воздухопровода, в результате чего снижаются нагрузки на кожух доменных печей. При этом сокращается число опорных колонн и освобождается рабочее пространство вокруг печи, создаются условия для механизации обслуживания воздушных фурм и леток, применения напольного транспорта, рациональной планировки литейного двора.. Кожух доменной печи выполняют самонесущим с узким маратором или без него. Предпочтение отдают кожуху с маратором, обеспечивающим более высокую эксплуатационную надежность. Толщина кожуха в нижней части печи до 60 мм, в верхнй – до 40 мм. Рекомендуют применять котельную сталь или сталь с высокой ударной вязкостью, большой прочностью, достаточной пластичностью и термостойкостью.

Получила распространение конструкция лещади с комбинированной футеровкой и воздушным или водяным охлаждением. Теоретические исследования, выполненные за рубежом, показали, что изготовленная только из углеродистых блоков лещадь будет иметь значительное расширение под действием высоких температур. Обычно нижнюю часть лещади выкладывают графитированными огнеупорами с высокой теплопроводностью, на них укладываются углеродистые блоки и затем высокоглиноземистый кирпич. В ряде случаев лещадь футеруют из углеродистых блоков с верхним слоем из шамота (например, доменная печь объемом 4573 м3 на заводе фирмы “Бритиш стил” в Редкаре, Великобритания). Доменная печь 1 завода Тобата в Японии с диаметром горна 13,7 м имеет лещадь, состоящую из нижнего слоя графитированых огнеупоров, на который уложен высокоглиноземистый кирпич, а сверху – шамот; периферийную часть выкладывают углеродистым блоками.

Горн футеруют углеродистыми огнеупорами различного сорта.Фурменную зону в ряде случаев выкладывают из плотного шамотного кирпича (СССР, Япония). Как правило, район чугунных леток также футеруют плотным огнеупором.

Рис. 1. Схема футеровки распара, шахты и колошника доменной печи № 5 в Диллингене, ФРГ: а – распар – низ шахты; б – нижняя и средняя часть шахты; в – верхняя часть шахты и колошник: 1 – напыленный слой огнеупорного бетона; 2 – карборундовый кирпич; 3 -шамотный кирпич

На новой доменной печи в Диллингене (ФРГ) распар и нижняя часть шахты высотой 8,7 м выложены карборундовым кирпичом. Представляют интерес схема футеровки (рис. 1). Карборундовый кирпич слоем толщиной 200-275 мм приклеивают к ребристым плитовым холодильникам и наносят на него напылением слой из огнеупорного бетона толщиной 150 мм, в результате чего общая толщина футеровки составляет 350-400 мм. Остальные три ряда плит-холодильников (все холодильники – с “носком”) не имеют кладки и футерованы путем напыления слоя толщиной до 400 мм из огнеупорного бетона. Над уровнем плит-холодильников вплоть до верхней кромки кожуха выложен шамотный кирпич слоем 600 мм, в районе колошника и несколько ниже – шамот в кассетах из листовой стали; купол и газоотводы торкретированы.

Повышенные требования предъявляют не только к огнеупорам, но и охлаждению мощных печей. В мире преобладающее число доменных печей оборудуют медными коробчатыми холодильниками, однако мощные доменные печи чаще оснащаются чугунными плитовыми холодильниками. Особое значение приобретает создание защитного слоя – устойчивого гарнисажа на поверхности кладки или вместо нее. Недостатком медных коробчатых и других горизонтальных холодильников является снижение их стойкости по мере износа огнеупорной футеровки, что не обеспечивает длительную защиту кожуха доменной печи и вынуждает применять наружное охлаждение водой, дополнительно ухудшая условия его эксплуатации.

Существенные недостатки характерны для вертикальных плитовых ребристых холодильников и связаны с более быстрым износом футеровки и повышением вероятности выплавления отдельных участков кладки с последующим воздействием на плитовые холодильники недопустимых тепловых нагрузок, а также с неустойчивостью гарнисажа из-за относительно гладкой их поверхности. Конструкции плитовых холодильников постоянно совершенствуются. Получили распространение плитовые холодильники с горизонтальным выступом.

Обычно плитовые холодильники ребристые; трубки имеют U-об-разную форму и дважды изогнуты в виде так называемой “собачьей лапы”. Наличие выступа уменьшает износ кладки и задерживает ее оползание, а также создает условия для образования гарнисажа. Выступы имеют отдельную систему охлаждения. В ряде случаев охлаждающая трубка изогнута в виде восьмерки. Несмотря на широкое распространение чугунных плитовых холодильников с выступом, им свойственны свои недостатки, так как независимые охлаж-дающие контуры находятся в одном корпусе.

В настоящее время проходят испытания плитовые холодильники из стали или меди. Окончательные выводы об их эффективности можно будет сделать после завершения этих испытаний. Анализ преимуществ и недостатков обеих систем охлаждения позволяет сделать вывод, что более совершенной является комбинированная система охлаждения состоящая из отдельных горизонтальных и вертикальных плитовых холодильников. Ее применение дает лучшие результаты, чем оптимизация каждой системы отдельно. Впервые кобинированную систему охлаждения шахты и распара применили на ЧерМК. Однако длительное время она не получала распространения, так как считали, что при нарезке в броне отверстий для установки горизонтальных холодильников ослаблялся кожух печи. Кроме того, такая система требует больше затрат на изготовление и эксплуатацию. Если говорить о последнем недостатке, то накопленный на ЧерМК опыт показал, что повышенные затраты полностью окупаются продлением срока службы шахты и распара доменных печей. Для сохранения целостности брони шахты и распара комбинированную систему охлаждения усовершенствовали. В результате ее модернизации в кожухе остались отверстия только для подводящих и отводящих воду трубок.

Горизонтальные холодильники усовершенствованной конструкции (рис. 2) отличаются креплением амбразуры и выводом охлаждающих трубок. До монтажа их на печи пространство между трубками холодильника и амбразурой набивают углеродистой массой, зазор между холодильником и амбразурой уплотняется и амбразуру со стороны трубок закрывают крышкой, которая приваривается к амбразуре. Монтаж амбразуры с горизонтальным холодильником на печи производят после установки вертикальных плитовых холодильников. Амбразура с холодильником крепится к плитовым холодильникам двумя болтами, служащими одновременно и для крепления вертикальных холодильников к кожуху печи. Охлаждающие трубки выводятся через отверстия в кожухе. Выводы трубок герметизируются при помощи специальных шайб. Каждый вертикальный плитовый холодильник крепится к кожуху печи тремя болтами, два из которых одновременно служат и для крепления амбразур горизонтальных холодильников. При усовершенствованной конструкции системы комбинированного охлаждения обеспечивается достаточная прочность кожуха, снижается вероятность возникнновения чрезмерных локальных тепловых нагрузок на кожух печи, упрощается монтаж и демонтаж холодильников при капитальных ремонтах в результате уменьшения числа их крепления с кожухом.

Рис. 2. Расположение и крепление плитовых и горизонтальных холодильников на доменной печи № 5 ЧерМК объемом 5500 м3. 1 – кожух печи; 2 – вертикальный пли-товой холодильник; 3 – горизонтальный холодильник

Различные варианты комбинированного охлаждения распространены за рубежом. Так, на капитальном ремонте доменной печи 4 фирмы “Кавасаки сэйтэцу” в Мидзусиме (Япония) объемом 4826 м3 (после реконструкции) заменили чугунные плитовые холодильники с выступом на комбинированную систему охлаждения из горизонтальных медных холодильников и вертикальных чугунных плитовых холодильников. Охлаждение мощных доменных печей в большинстве случаев производят технической водой. Получает распространение и система испарительного охлаждения, которую применяют обычно для охлаждения шахты и низа печи.

Конструкции загрузочных устройств на мощных доменных печах разнообразны. В современных условиях доменной плавки при работе с повышенным давлением газа на колошнике загрузочное устройство должно удовлетворять прежде всего следующим требованиям: иметь высокую стойкоть всех трактов, обеспечивать плотность контактных поверхностей и обладать возможностью управления распределением шихтовых материалов по всему сечению колошника. Эти требования обеспечиваются применением многоконусных (до четырех) засыпных аппаратов с подвижными плитами на колошнике и бесконусных загрузочных устройств с вращающимся лотком (типа “Поль Вюрт”, Люксембург). Так, на доменных печах 4 и 5 завода Фукуяма установлено четырехконусное загрузочное устройство с подвижными плитами на колошнике конструкции фирмы “Ниппон кокан”, состоящей из 20 плит высотой 700 мм, расположенных по окружности колошника, которые при регулировании можно объединять в несколько групп.

Плиты приводятся в движение гидравлическим приводом. Ход подвижных плит колошниковой брони регулируется в широком диапазоне, что позволяет обеспечить необходимое распределение шихтовых материалов.

На рис. 7 приведены конструкции подвижных плит колошника, которыми оборудованы доменные печи Японии: № 3 объемом 4063 м3 завода в Кимицу (а), № 4 и 5 объемом 4197 и 4617 м3 завода в Фукуяме (б). Считают, что бесконусные загрузочные устройства особенно эффективны на крупных доменных печах, колошник которых достигает такой величины, что монтаж и обслуживание конусных аппаратов затруднен. В сравнении с другими конструкциями бесконусный аппарат имеет значительно меньшие массу и высоту, и также более прост в обслуживании, поэтому в ряде случаев ему отдается предпочтение и на печах среднего объема.

Бесконусное загрузочное устройство фирмы “Поль Вюрт” состоит при приемной воронки с заслонкой для шихты, точек, двух накопительных бункеров для шихтовых материалов, дозирующих шихтовых затворов, верхних и нижних газоуплотнительных клапанов, сборного бункера, центральной трубы для подачи шихты в рабочее пространство печи, вращающегося лотка с регулируемым углом наклона, приводов вращения и изменением угла наклона лотка, коробки привода и гидросистемы.

На крупных доменных печах скиповый подъемник не обеспечивает •необходимую пропускную способноть и подачу шихтовых материалов на колошник осуществляют конвейером. Наклонная часть конвейера размещается в галерее, идущей от здания приводной станции до колошника печи. Бункерную эстакаду, как правило, выполняют двухрядной. Все шихтовые материалы подают в бункеры эстакады конвейерами.

Рис. 3. Конструкции подвижных плит колошника японских фирм “Симниппон сэйтэцу К.К.” (а) и “Ниппон Кокан” (б): 1 – подвижные плиты; 2 – конус

На всех доменных печах, работающих с повышенным давлением газов на колошнике, устанавливаются генераторы, использующие избыточное давление колошникового газа для выработки электроэнергии. Для обеспечения таких печей дутьем применяют мощные электрокомпрессоры. Шлак, как правило, перерабатывают на придо-менных грануляционных установках. На отдельных доменных печах имеются резервные траншеи для слива шлака и получения щебня.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум