Загромождение горна доменной печи

Сущность рассматриваемого расстройства заключается в том, что ухудшается фильтрующая способность кокса в горне домен­ной печи из-за заполнения межкусковых пространств, к примеру, полужидкими расплавами, мелким коксовым мусором и т.п. Ухуд­шение фильтрующей способности коксовой насадки резко сказы­вается на пропускной способности горна, вследствие чего расплавы не полностью отрабатываются при выпуске их из горна печи. Создаются условия для гнездового расположения чугуна и шлака, возникает частое горение воздушных фурм с характерным горением их снизу, шлаковых фурмочек и амбразур. При выпуске шлака из шлаковых леток со шлаком затягивается чугун, что приводит к еще более частому прогару шлаковых леток. Продувка леток не исправляет положения, поскольку продувка сказывается только на ближайшие к летке участки. Ухудшается циркуляция кокса у воздушных фурм, нижние слои кокса (ниже воздушных фурм) не участвуют в обмене.

Причины загромождения горна печи заключаются обычно в следующем. Низкая прочность кокса, большая его истираемость, разрушение кокса под влиянием термических напряжений, чрезмерное развитие периферийного хода газов и появление малоактивной зоны в центре горна, работа доменной печи на тугоплавких и малоподвижных шлаках, длительная работа печи с применением искусственных осадок, обильное и систематическое попадание воды в горн печи.

Признаки загромождения горна доменной печи следующие.

1. Быстрое появление шлака на воздушных фурмах после вы­пуска чугуна.

2. Большая разница в массе выдаваемого чугуна за выпуск.

3. Частое горение воздушных и шлаковых фурм.

4. Различие между температурой чугуна в начале и конце выпуска достигает 90 °С и выше (при нормальном режиме доменной плавки это различие составляет обычно 50-60 °С).

Меры борьбы с загромождением горна доменной печи.

1. Для предупреждения загромождения горна целесообразно временно увеличить содержание марганца в чугуне до 0,7-1,0 %, что будет способствовать повышению жидкоподвижности шлака и снижению процесса графитообразования.

2. Нецелесообразна работа печи с получением чугуна с со­держанием кремния более 0,8-1,0 %, поскольку повышенное содержание кремния в чугуне способствует выделению уг­лерода в виде графита, что усугубляет загромождения горна печи.

3. Необходимо понизить основность шлака для улучшения его вязкости (конечно, в пределах, позволяющих получать чистый по содержанию серы чугун).

4. Должны быть предприняты меры к разгрузке центральной части столба шихты.

5. Для размыва горна печи и сохранения необходимого ко­личества тепла в нем следует загрузить в доменную печь холостые подачи и сварочный шлак. Повышенное со­держание монооксида железа (FeO) в сварочном шлаке пони­зит температуру плавления шлаковых расплавов и улучшит процессы фильтрации шлака в зоне шлакообразования.

6. Целесообразна загрузка в доменную печь богатого по же­лезу железорудного материала. Установлено, что в этом случае накопление большой массы чугуна способствует бо­лее энергичному плавлению имеющихся в центре печи ту­гоплавких, вязких, плохо фильтрующихся расплавов.

7. Необходима загрузка в печь прочного, крупного кокса.

8. Выпуск чугуна необходимо производить чаще с обязатель­ной продувкой леток.

9. Целесообразен медленный выпуск чугуна и нижнего шлака.

Образование настылей в доменной печи и их предупреждение

Настыли на стенах доменной печи могут образоваться как в нижних зонах печи (нижняя часть шахты, распар, заплечики), так и в верхней и средней части шахты. Настыли, образующиеся в заплечиках, как правило, не достигают больших размеров и чаще всего удаляются в процессе доменной плавки. Настыли, которые образуются в нижних и средних горизонтах шахты, могут дости­гать значительных размеров и обладать большой прочностью. Удалить такие настыли в процессе работы печи чаще всего не удается. Толщина настылей может достигать 0,7 - 2,0 метра и более. Они могут быть как односторонними, так и кольцевыми, т.е. опоясывающими кладку полностью или почти полностью.

Материал настыли чаще всего представляет конгломерат в значительной мере восстановленных и спекшихся в монолит частиц агломерата, руды с коксовой мелочью и извести. Послед­няя в отдельных случаях наблюдается в большом количестве (до 40 %). Это подтверждает мысль о постепенном образовании настылей в печи при работе на шла­ках повышенной основности. Содержание щелочей в настылях в пределах 7-14 % отмечается лишь в отдельных случаях и глав­ным образом в верхней части печи. Для настылей характерно высокое содержание железа как металлического, так и в виде оксидов, которое достигает 40-60 %, а иногда доходит до 80 %. Содержание углерода в настылях составляет 3-19 %. В отдельных случаях в местах, прилегающих к огнеупорной кладке, образуют­ся “гнезда” сажистого углерода.

Причины образования настылей в доменной печи. Эти причины весьма многообразны. Однако многолетний опыт экс­плуатации доменных печей дает основание утверждать, что главной причиной настылеобразования является, прежде всего, нарушение технологии ведения доменной плавки. Особенно опасен в этом случае форсированный режим при неровном ходе плавки и плавке плохо подготовленной шихты с легкоплавкой пустой породой. Вероятность образования настылей возрастает при частой работе печи с периферийным и канальным газовым потоком. При усиленном движении газа около огнеупорной кладки наблюдается чрезмерный разогрев железорудного мате­риала, его плавление при наличии в шлаковом расплаве большо­го количества оксидов железа. При последующем снижении тем­пературы происходит кристаллизация железистого шлакового расплава и сцепление застывших масс с кладкой печи. Посколь­ку образовавшаяся настыль постоянно омывается восстанови­тельным газом, то наблюдается восстановление оксидов железа до металлического железа с увеличением температуры плавления наружного слоя настыли. Поэтому последующее восстановление температурного уровня до исходного не приводит уже к плав­лению получившейся настыли.

При большом развитии канального движения газа происходит постепенное обволакивание стенок канала шлаками, которые заносятся в канал газами. Зона шлакообразования в этом случае значительно расширяется, она не имеет устойчивого горизонта по высоте слоя шихты. Жидкие фазы, увлекаемые по каналам газовым потоком, поднимаются вверх, оседают на стенках печи, образуя настыль.

Распространенной причиной настылеобразования является также переход печи с выплавки передельного чугуна на по­лучение литейного или доменных ферросплавов. Особенно велика опасность образования настылей при быстрых переходах с одного вида доменной плавки на другой. Резкое изменение теплового режима, уменьшение количества дутья и снижение интенсивности хода печи для получения высоких марок литей­ного чугуна сопровождается увеличением газов на периферии, поднятием зон высоких температур в шахте печи. Преждевремен­ное размягчение и оплавление материалов, имевших ранее более низкую температуру, приводит к плавлению шихтовых материалов непосредственно около стен печи и к созданию первичных зародышей настыли. Последующее понижение темпера­тур при обратном таком же быстром переводе печи на пере­дельный чугун фиксирует и увеличивает эти зародыши, быстро превращающиеся в настыли. Бывают случаи, когда даже вынужден­ная кратковременная остановка печи оказывается достаточной для создания прочного очага настылеобразования.

Признаки образования настылей в доменной печи.

1. Давление горячего дутья непостоянное, а его численное значение меньше, чем при нормальном ходе плавки.

2. На шомпольных диаграммах наблюдаются подстои, провалы и перекосы уровня шихты (при наличии односторонней на­стыли).

3. На диаграмме температуры периферийных газов появляются линии, не реагирующие на текущие изменения температуры газового потока.

4. На диаграмме изменения диоксида углерода (СО₂) по ра­диусу (диаметру) колошника появляются горизонтальные участки со стороны образовавшейся настыли. Размер гори­зонтального участка определяется толщиной настыли.

5. Перепад температур колошникового газа по газоотводам на диаграммной ленте снижается из-за тенденции к обра­зованию канального газового потока.

6. На диаграмме давления колошникового газа появляются “верхние пики”.

Главные условия для предотвращения настылеобразования.

1. Осуществление ровного хода доменной плавки с постоян­ством всех режимных параметров плавки и соблюдением графика выпусков.

2. Отказ от частых и тем более быстрых переводов печей с выплавки передельного чугуна на литейный и обратно.

3. Систематический надзор за работой всех загрузочных устройств.

4. Действенным предупреждающим средством против настылей является загрузка периферии коксом вплоть до примене­ния “подачи” - ККРР↓.

Очистить профиль доменной печи от большой настыли, как правило, не удается. Чаще всего приходится останавливать доменную печь с ее выдувкой до горизонта воздушных фурм или до полного обнажения “пяты” настыли (до ее основания) с последующим удалением настыли взрывом.