Прогрессивные технические решения доменных печей
Для доменных печей громадного количества характерным есть совершенствование их профиля методом оптимизации соотношений между главными его размерами и повышение высоты горна. Изменение элементов профиля современных доменных печей по мере повышения их количества является следствием более большого повышения поперечных размеров если сравнивать с высотой. Такое развитие элементов профиля замечательных доменных печей соответствует современному уровню разработки доменной плавки, включая параметры режима и шихтовые условия работы печей.
Замечательные доменные печи оборудуют 36-42 фурмами. Число воздушных фурм принимают разным в зависимости от конкретных условий доменной плавки. Определяющим наряду с этим есть степень подготовки обогащения и качество шихты дутья кислородом.
Хорошая подготовка сырья при малом обогащении дутья кислородом разрешает трудиться с высоким расходом дутья, что и предопределяет повышение количества фурм. Выбор их диаметра и числа фурм особенно актуален для доменных печей громадного объема^ так как от энергии струи дутья сильно зависит глубина окислительной территории и степень проникновения газового потока к оси печи.
Чрезмерное повышение числа фурм без достаточного количества дутья, не обращая внимания на уменьшение их диаметра и высокую скорость истечения, ведет к уменьшению проникающей свойстве струи дутья йх-за недостаточной ее упругости и образованию маленьких фурменных очагов. Повышение – числа маленьких фурменных очагов не содействует улучшению схода шихтовых материалов в периферийном кольце, поскольку наряду с этим больше возможность образования устойчивых сводов в окислительных территориях и, ввиду малых размеров “воронок”, создаются условия для кострения материалов над фурменными очагами.
Косвенными чертями проникающей свойстве струи дутья являются скорость его истечения и кинетическая энергия. Повышение этих показателей до определенного предела (без размеров и упругости резкого снижения струи фурменных очагов) усиливает работу осевой территории горна. Наметившаяся тенденция в повышении высоты горна на замечательных домен шх печах разрешает трудиться с более вы :окой скоростью истечения струи.
Первый опыт эксплуатации замечательной доменной печи количеством 5000 м3 на комбинате “Криворожсталь” с громадным диаметром фурм (190 мм) продемонстрировал, что при недостаточной скорости истечения дутья (не более 160 м/с) и низкой кинетической энергии струи (65 кН/с), не обращая внимания на довольно громадный расход дутья ( 8000 м3 мин), обеспечить хорошую газопроницаемость осевой территории не удается. Наряду с этим отрицательно повлияла перегруженность железорудными материалами центральной части печи, что стало причиной образованию в осевой территории горна плохогазопроницаемого малоподвижного столба материалов, вызывающего периодические похолодания и загромождение.
По окончании установки фурм диметра (140-150 мм) и повышения 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 существенно активизировало работу осевой территории печи. Этому содействовало кроме этого улучшение распределения шихты на колошнике с перемещением значительной части рудных материалов в периферийную территорию. Уменьшение диаметра фурм до 150 мм благоприятно отразилось и на работе доменных печей 5 и 6 количеством 3200 м3 HJIMK, где скорость истечения дутья превысила 200 м/с.
Конструкции доменных печей совершенствуются: опорные конструкции делают в виде несущего каркаса около вольно стоящей печи. Такая конструкция принимает вертикальные нагрузки колошникового устройства, газоотводов, мостовых кранов и кольцевого воздухопровода, в следствии чего понижаются нагрузки на кожух доменных печей.
Наряду с этим уменьшается число опорных колонн и освобождается рабочее пространство около печи, создаются условия для механизации обслуживания воздушных фурм и леток, применения напольного транспорта, рациональной планировки литейного двора.. Кожух доменной печи делают самонесущим с узким маратором либо без него. Предпочтение отдают кожуху с маратором, снабжающим более высокую эксплуатационную надежность.
Толщина кожуха в нижней части печи до 60 мм, в верхнй – до 40 мм. Советуют использовать котельную сталь либо сталь с высокой ударной вязкостью, громадной прочностью, термостойкостью и достаточной пластичностью.
Взяла распространение конструкция лещади с комбинированной футеровкой и воздушным либо водяным охлаждением. Теоретические изучения, выполненные за границей, продемонстрировали, что изготовленная лишь из углеродистых блоков лещадь будет иметь большое расширение под действием больших температур. В большинстве случаев нижнюю часть лещади выкладывают графитированными огнеупорами с высокой теплопроводностью, на них укладываются углеродистые блоки и после этого направляться кирпич.
Во многих случаях лещадь футеруют из углеродистых блоков с верхним слоем из шамота (к примеру, доменная печь количеством 4573 м3 на заводе компании “Бритиш стил” в Редкаре, Англия). Доменная печь 1 завода Тобата в Японии с диаметром горна 13,7 м имеет лещадь, складывающуюся из нижнего слоя графитированых огнеупоров, на что уложен высокоглиноземистый кирпич, а сверху – шамот; периферийную часть выкладывают углеродистым блоками.
Горн футеруют углеродистыми огнеупорами разного сорта.Фурменную территорию во многих случаях выкладывают из плотного шамотного кирпича (СССР, Япония). В большинстве случаев, район чугунных леток кроме этого 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 слой: 1 – и колошник огнеупорного бетона; 2 – карборундовый кирпич; 3 -шамотный кирпич
На новой доменной печи в Диллингене (ФРГ) нижняя часть и распар шахты высотой 8,7 м выложены карборундовым кирпичом. Воображают 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 следствии чего неспециализированная толщина футеровки образовывает 350-400 мм. Остальные три последовательности плит-холодильников (все холодильники – с “носком”) не имеют кладки и футерованы методом напыления слоя толщиной до 400 мм из огнеупорного бетона. Над уровнем плит-холодильников впредь до верхней кромки кожуха выложен шамотный кирпич слоем 600 мм, недалеко от колошника и немного ниже – шамот в кассетах из листовой стали; газоотводы и купол торкретированы.
Повышенные требования предъявляют не только к огнеупорам, но и охлаждению замечательных печей. В мире преобладающее число доменных печей оборудуют бронзовыми коробчатыми холодильниками, но замечательные доменные печи чаще оснащаются чугунными плитовыми холодильниками. Особенное значение получает создание защитного слоя – устойчивого гарнисажа на поверхности кладки либо вместо нее.
Недочётом бронзовых коробчатых и других горизонтальных холодильников есть понижение их стойкости по мере износа огнеупорной футеровки, что не снабжает долгую защиту кожуха доменной печи и вынуждает использовать наружное охлаждение водой, дополнительно ухудшая условия его эксплуатации.
Значительные недочёты свойственны для вертикальных плитовых ребристых холодильников и связаны с более повышением вероятности и быстрым износом футеровки выплавления отдельных участков кладки с последующим действием на плитовые холодильники недопустимых тепловых нагрузок, и с неустойчивостью гарнисажа из-за довольно ровной их поверхности. Конструкции плитовых холодильников улучшаются. Взяли распространение плитовые холодильники с горизонтальным выступом.
В большинстве случаев плитовые холодильники ребристые; трубки имеют U-об-различную форму и два раза изогнуты в виде так называемой “собачьей лапы”. Наличие выступа сокращает износ кладки и задерживает ее оползание, и формирует условия для образования гарнисажа. Выступы имеют отдельную совокупность охлаждения.
Во многих случаях охлаждающая трубка изогнута в виде восьмерки. Не обращая внимания на широкое распространение чугунных плитовых холодильников с выступом, им характерны собственные недочёты, поскольку свободные охлаж-дающие контуры находятся в одном корпусе.
На данный момент проходят опробования плитовые холодильники из стали либо меди. Окончательные выводы об их эффективности возможно будет сделать по окончании завершения этих опробований. Анализ недостатков и преимуществ обеих совокупностей охлаждения разрешает сделать вывод, что более идеальной есть комбинированная совокупность охлаждения складывающаяся из отдельных горизонтальных и вертикальных плитовых холодильников.
Ее использование дает отличных показателей, чем оптимизация каждой совокупности раздельно. В первый раз кобинированную совокупность охлаждения шахты и распара применили на ЧерМК. Но долгое время она не получала распространения, поскольку думали, что при нарезке в броне отверстий для установки горизонтальных холодильников ослаблялся кожух печи.
Помимо этого, такая совокупность требует больше затрат на эксплуатацию и изготовление. В случае если сказать о последнем недочёте, то накопленный на ЧерМК опыт продемонстрировал, что повышенные затраты всецело окупаются продлением срока работы шахты и распара доменных печей. Для сохранения целостности брони шахты и распара комбинированную совокупность охлаждения усовершенствовали.
В следствии ее модернизации в кожухе остались отверстия лишь для подводящих и отводящих воду трубок.
Горизонтальные холодильники усовершенствованной конструкции (рис. 2) отличаются выводом и креплением амбразуры охлаждающих трубок. До монтажа их на печи пространство между амбразурой и трубками холодильника набивают углеродистой массой, зазор между амбразурой и холодильником уплотняется и амбразуру со стороны трубок закрывают крышкой, которая приваривается к амбразуре.
Монтаж амбразуры с горизонтальным холодильником на печи создают по окончании 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 особых шайб. Любой вертикальный плитовый холодильник крепится к кожуху печи тремя болтами, два из которых в один момент помогают и для крепления амбразур горизонтальных холодильников. При усовершенствованной конструкции совокупности комбинированного охлаждения обеспечивается достаточная прочность кожуха, понижается возможность возникнновения чрезмерных локальных тепловых нагрузок на кожух печи, упрощается демонтаж и монтаж холодильников при капитальных ремонтах в следствии уменьшения числа их крепления с кожухом.
Рис. 2. крепление и Расположение горизонтальных холодильников и плитовых на доменной печи № 5 ЧерМК количеством 5500 м3. 1 – кожух печи; 2 – вертикальный пли-товой холодильник; 3 – горизонтальный холодильник
Разные варианты комбинированного охлаждения распространены за границей. Так, на капитальном ремонте доменной печи 4 компании “Кавасаки сэйтэцу” в Мидзусиме (Япония) количеством 4826 м3 (по окончании реконструкции) заменили чугунные плитовые холодильники с выступом на комбинированную совокупность охлаждения из горизонтальных бронзовых холодильников и вертикальных чугунных плитовых холодильников. Охлаждение замечательных доменных печей как правило создают технической водой.
Приобретает система и распространение испарительного охлаждения, которую используют в большинстве случаев для охлаждения шахты и низа печи.
Конструкции загрузочных устройств на замечательных доменных печах разнообразны. В наше время доменной плавки при работе с повышенным давлением газа на колошнике загрузочное устройство должно удовлетворять в первую очередь следующим требованиям: иметь высокую стойкоть всех трактов, снабжать плотность контактных поверхностей и владеть 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 компании “Ниппон кокан”, складывающейся из 20 плит высотой 700 мм, расположенных по окружности колошника, каковые при регулировании возможно объединять в пара групп.
Плиты приводятся в перемещение гидравлическим приводом. Движение подвижных плит колошниковой брони регулируется в широком диапазоне, что разрешает обеспечить нужное распределение шихтовых материалов.
На рис. 7 приведены конструкции подвижных плит колошника, которыми оборудованы доменные печи Японии: № 3 количеством 4063 м3 завода в Кимицу (а), № 4 и 5 количеством 4197 и 4617 м3 завода в Фукуяме (б). Уверены в том, что бесконусные загрузочные устройства особенно действенны на больших доменных печах, колошник которых достигает таковой величины, что обслуживание и монтаж конусных аппаратов затруднен.
В сравнении с другими конструкциями бесконусный аппарат имеет намного меньшие высоту и массу, и кроме этого более несложен в обслуживании, исходя из этого во многих случаях ему отдается предпочтение и на печах среднего количества.
Бесконусное загрузочное устройство компании “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 трансформацией угла наклона лотка, гидросистемы и коробки привода.
На больших доменных печах скиповый подъемник не снабжает •нужную пропускную способноть и подачу шихтовых материалов на колошник реализовывают конвейером. Наклонная часть конвейера размещается в галерее, идущей от строения приводной станции до колошника печи. Бункерную эстакаду, в большинстве случаев, делают двухрядной.
Все шихтовые материалы подают в бункеры эстакады конвейерами.
Рис.3. Конструкции подвижных плит колошника японских компаний “Симниппон сэйтэцу К.К.” (а) и “Ниппон Кокан” (б): 1 – подвижные плиты; 2 – конус
На всех доменных печах, трудящихся с повышенным давлением газов на колошнике, устанавливаются генераторы, применяющие избыточное давление колошникового газа для выработки электричества. Для обеспечения таких печей дутьем используют замечательные электрокомпрессоры. Шлак, в большинстве случаев, перерабатывают на придо-менных грануляционных установках.
На отдельных доменных печах имеются резервные траншеи для получения щебня и слива шлака.
