Нарушения теплового состояния доменной плавки

Основными причинами нарушений теплового состояния доменной печи являются несоответствие рудной нагрузки качеству железорудного сырья и дутьевым параметрам плавки, нарушение распределения материалов и газов по радиусу печи и неисправность оборудования. К основным нарушениям теплового состояния доменной печи относятся.

1. Холодный ход доменной печи.

2. Горячий ход доменной печи.

Холодный ход доменной печи.

Похолодание печи вызывается уменьшением прихода тепла или факторами, связанными с дополнительным расходом тепла, или снижением степени использования тепловой энергии. Такими причинами могут быть: ухудшение восстановимости железорудно­го материала или увеличение содержание в нем мелочи (фракции 0-5 мм), ухудшение качества кокса, применение нерациональной загрузки печи, приводящей к периферийному или канальному движению газового потока, длительная работа печи с понижен­ным уровнем засыпи, сползание гарниссажа или настыли в печи, систематическое попадание воды в печь, ошибки при наборе и взвешивании компонентов шихты, длительная работа печи с осадками шихты.

Признаки холодного хода доменной плавки.

1. Давление горячего дутья плавно уменьшается до опреде­ленного предела, затем резко увеличивается из-за сниже­ния нагрева печи, нарушения режима шлакообразования (рис. 7).

2. Первоначально при развитии холодного хода доменной плавки наблюдается снижение нижнего перепада давления газа.

3. Расход дутья первоначально имеет тенденцию самопроиз­вольно увеличиваться, а затем резко сокращается.

4. Воздухонагреватели быстрее “срабатывают температуру”.

Рис.7. Показания прборов при похолодании печи.

5. Число сработанных подач и интенсивность их схода пер­воначально увеличивается вследствие двух причин: из-за самопроизвольного роста расхода дутья и из-за уве­личения расхода кокса на прямое восстановление оксидов железа вследствие похолодания и возрастания степени прямого восстановления. Затем на шомпольных диаграммах фиксируется снижение числа срабатываемых подач, появле­ние подстоев шихты с последующими обрывами.

6. Температура колошникового и периферийных газов снижа­ется.

7. Вынос колошниковой пыли вследствие уменьшения темпера­туры газа, снижения его объема и скорости движения со­кращается.

8. Нагрев шлака снижается. Понижается его основность, он меняет свой цвет и становится черным из-за возрастания в нем концентрации монооксида железа. При взятии шлака на “пику” наблюдается образование длинных нитей.

9. Перед воздушными фурмами периодически появляются неподго­товленные шихтовые материалы, состоящие из невосстанов­ленных оксидов железа, первичного шлакового расплава и мелких кусочков кокса.

10. Кокс, приходящий к фурмам, имеет тусклый вид с черными точками не расплавившейся золы на его поверх­ности.

11. Содержание кремния и марганца в чугуне снижается, а содержание серы возрастает.

12. Увеличивается густота искр над поверхностью зеркала чугуна в желобах при его выпуске.

13. При выпуске верхнего шлака наблюдается наличие мелких искр, что указывает на ухудшение процесса разделения чугуна и шлака из-за роста вязкости последнего.

При дальнейшем развитии похолодания шихтовые материалы начинают непрерывно подвисать, обрываясь по ходу доменной плавки. В период подвисаний очень опасно появление на воз­душных фурмах железистого шлака, поскольку увеличивается вероятность заливки фурм шлаком с прогаром сопел и с неиз­бежными остановками доменной печи. Главной заботой техноло­гического персонала, ведущего доменную плавку в этих услови­ях, должно быть предотвращение подвисаний шихты всеми спосо­бами, даже ценой временной потери производительности домен­ной печи.

Меры борьбы с похолоданием доменной плавки. При первых признаках похолодания доменной плавки необходимо принятие следующих мер.

1. Необходимо (если имеется такая возможность) максимально увеличить температуру горячего дутья.

2. Уменьшить влажность дутья, а при резком похолодании плавки прекратить увлажнение дутья вообще.

3. Уменьшить расход природного газа и технологического кислорода с расчетом выхода на теоретические темпера­туры горения не выше 2200 °С.

4. Уменьшить рудную нагрузку путем добавки кокса в по­дачу. Если похолодание развивается дальше, то целесооб­разно дать кокс в виде “холостых” подач.

5. Для обеспечения ровного схода шихты снизить расход ду­тья (для предотвращения подвисаний шихты).

6. Для предотвращения холодных подвисаний запрещается из­менение системы загрузки, уровня засыпи и иные приемы регулирования хода доменной плавки “сверху”. Запрещает­ся также увеличивать загрузку в печь известняка для корректировки основности шлака.

Горячий ход доменной плавки.

Причины излишнего нагрева печи прямо противоположны похолоданию доменной плавки. Разогрев плавки связан обычно со значительным сокращением расхода тепла в сравнении с его прихо­дом в печь. Это может быть связано с улучшением степени использования тепловой энергии газового потока в печи, изме­нением состава, химических и физических свойств компонентов шихты (замена сырой руды агломератом, повышение содержание железа в рудном сырье, улучшением восстановимости рудного материала ...), загрузкой в печь шихтовых материалов с пониженной для данных условий плавки рудной нагрузкой, подходом в горн печи “холостых” подач, увеличением выноса колошниковой пыли, повышением температуры горячего дутья и отсутствием корректировки кокса при этом и т.п.

Отклонение доменной плавки в сторону разогрева менее опасно, чем похолодание. Но, тем не менее - это нарушение нормального режима плавки, которое сопровождается следующими отрицательными моментами: уменьшается производительность доменной печи, меняется распределение температур по высоте столба шихты, имеет место изменение горизонта шлакообразова­ния.

Признаки разогрева доменной плавки.

1. Разогрев доменной печи характеризуется постепенным увеличением общего и нижнего перепадов давления газа, а также повышенным давлением горячего дутья (рис. 8).

2. Сход шихтовых материалов в печи замедляется и если не принимать мер к снижению перепада давления газа, то появляются обрывы шихты и неустойчивое положение уров­ня шихты в печи.

3. На диаграмме давления колошникового газа появляются “верхние” пики, что является признаком прорыва газа через слой шихты в моменты ее подвисаний и обрывов.

4. Температура колошникового и периферийных газов уве­личивается.

5. Возрастает вынос колошниковой пыли.

6. Светимость воздушных фурм увеличивается, но интенсив­ность циркуляции кокса в фурменном очаге замедляется.

7. Содержание диоксида углерода (СО₂) в колошниковом газе возрастает.

8. Из-за разогрева плавки возрастает содержание кремния и марганца в чугуне и уменьшается содержание в нем серы.

9. Из-за интенсивного восстановления кремния и уменьшения массы кремнезема в шлаке основность шлака возрастает.

10. Возрастает газонасыщенность шлака.

Рис.8. Показания приборов при разогреве печи.

Меры по ликвидации разогрева доменной плавки.

1. Если разогрев плавки обнаружен своевремен­но, то для ликвидации разогрева достаточно ограничиться увеличением влажности дутья. Это является полезным и для предотвращения подвисаний шихты.

2. В том случае, когда увеличение влажности дутья недос­таточно для ликвидации разогрева печи, то рекомендуется временное снижение температуры дутья на 50 °С и более с постепенным ее восстановлением по мере исчезновения признаков подвисания.

3. Если установлено, что действие фактора, вызвавшее разо­грев плавки, имеет длительный характер, то необходимо увеличить рудную нагрузку.