Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Необходимость и возможность внедрения непрерывного выпуска на доменных печах
1.1. Влияние периодической отработки чугуна и шлака на ход печи 5
1.1.1. Сход шихтовых материалов 5
1.1.2. Газораспределение и использование восстановительной способности газового потока 7
1.1.3. Тепловое состояние печи 9
1.1.4. Газодинамика 10
1.1.5. Прочие параметры 11
1.2. Эффективность снижения нестационарности процесса, вызванной накоплением и выпуском чугуна и шлака 12
1.3. Обзор предложенных ранее устройств для непрерывного выпуска жидких продуктов плавки 14
1.4. Обзор методов и результатов изучения взаимодействия коксовой насадки и жидких продуктов плавки в горне доменной печи 24
1.4.1. Глубина погружения кокса в чугун и шлак 24
1.4.2. Движение кокса в горне доменной печи
ГЛАВА 2. Определение параметров силового взаимодействия жидкости и сыпучей среды
2.1. Изучение механизма движения кокса в горне по изменению
скорости схода шихты на колошнике 35
2.2. Уточнение методики расчета силового взаимодействия кокса и жидких продуктов плавки в горне доменной печи 43
ГЛАВА 3. Проверка предложенной методики расчета силового взаимодействия жидкости и сыпучей реды экспериментами на моделях горна
3.1. Эксперименты на физической модели горна доменной печи с VП = 1370м3 в масштабе 1:50 55
3.2. Эксперименты на физической модели горна доменной печи с VП = 1370м3 в масштабе 1:10 59
3.2.1. Описание установки 59
3.2.2. Выбор параметров моделирования и критериев подобия 63
3.2.3. Результаты экспериментов. 68
3.3. Расчет силового взаимодействия кокса и жидких продуктов плавки
в горне доменной печи по предлагаемой методике
ГЛАВА 4. Конструкция и работа предлагаемого устройства для непрерывного регулируемого выпуска чугуна из доменной печи
4.1. Схема устройства и его функционирование 89
4.2. Особенности технологии при непрерывной раздельной выдаче жидких продуктов плавки из доменной печи 95
4.2.1. Оптимальный уровень жидких продуктов плавки в горне 95
4.2.2. Разделение чугуна и шлака и десульфурация чугуна
Общие выводы
Библиографический список.. 103
- Газораспределение и использование восстановительной способности газового потока
- Обзор предложенных ранее устройств для непрерывного выпуска жидких продуктов плавки
- Уточнение методики расчета силового взаимодействия кокса и жидких продуктов плавки в горне доменной печи
- Особенности технологии при непрерывной раздельной выдаче жидких продуктов плавки из доменной печи
Газораспределение и использование восстановительной способности газового потока
Анализ изменения состава газа по ходу плавки показал, что концентрационные поля также подвержены циклическим колебаниям из-за накопления и выпуска жидких продуктов плавки. В работе [11] установлено, что в ходе выпуска распределение СО2 и СО по радиусу верхнего горизонта шахты, изменяется так, что содержание СО2 увеличивается, а СО уменьшается, причем на периферии в большей степени, чем в рудном гребне. Степень использования оксида углерода ( со) при этом возрастает с 43,8% до 45,9%, из -за чего общее содержание СО2 в колошниковом газе растет во время выпуска и уменьшается перед открытием летки. Исследование [19] показало, что максимальная степень использования оксида углерода наблюдалась перед закрытием чугунной летки после опорожнения горна (49,1%). Затем, по мере накопления, она снижалась (45,0% через 10 минут) и достигала минимума перед открытием летки для следующего выпуска (44,1%).
Уменьшение степеней использования CО и Н2 при увеличении количества жидких продуктов плавки отмечается и в других работах [15, 20]. В исследованиях, проведенных на доменной печи 1033м3 завода им. Петровского [21] во всех случаях наблюдали изменения распределения газового потока во время выпуска чугуна и последующего накопления продуктов плавки.
В других экспериментах, проведенных на этой печи [22], также наблюдали значительное перераспределение газового потока при выпуске, которое авторы связывают с перераспределением железорудной части шихты по радиусу колошника в связи с выпуском. В работе [23] описано исследование на газодинамическом стенде для комплексного изучения влияния уровня расплава на распределение газового потока. Из него следует, что с подъемом зеркала расплава к фурмам увеличиваются скорости газового потока в периферийной зоне с соответствующим увеличением расхода газа через нее. В [24] также на физической модели установлено, что газовый поток по радиусу доменной печи распределяется в зависимости от уровня расплава и при его повышении смещается к стенке печи. На изменение газораспределения по ходу выпуска указывается и в работе [5].
Таким образом, установлено значительное влияние периодической отработки жидких продуктов плавки на распределение газового потока по сечению печи и на использование его восстановительной способности. Причинами этого являются следующие факторы: изменение скорости схода шихты вызывает колебания ее порозности, причем для разных зон по радиусу печи они различны (в зависимости от рудной нагрузки на кокс, количества мелочи, гранулометрического состава, градиента скорости схода) [25], что ведет к перераспределению газового потока по радиусу; подпор газовых струй, истекающих из нижней полусферы зоны циркуляции при приближении зеркала расплавов к оси воздушных фурм, приводит к развитию периферийного потока газа. В этот период растет перепад температур воды в холодильниках заплечиков, газовый поток в меньшей степени проникает к оси горна, течение газа из трехмерного переходит в двумерное на большей высоте; повышение нагрева печи перед выпуском способствует увеличению фактических скоростей движения газа и может вызывать нарушения противотока, характерные для "передува" печи (продувы шихты, подстои) и приводящие к понижению использования тепловой и восстановительной способности газа; поступление кокса в зоны циркуляции снизу при накоплении продуктов плавки из-за вытеснения его расплавами интенсифицирует образование мелочи при соударениях движущихся кусков, так как длительное воздействие на этот кокс высоких температур и диоксида углерода приводит к ухудшению прочностных свойств (истираемости, стабильности) по сравнению с коксом из зоны потока [26]. Накопление этой мелочи в виде "птичьего гнезда" вокруг фурменных очагов ухудшает проникновение дутья к оси горна и также способствует возникновению периферийного газового потока [27]; понижение степени использования восстановительной и тепловой энергии газового потока перед выпуском вызывает также и увеличение количества газа, приходящегося на единицу находящегося в печи кислорода, связанного в оксиды железа в этот период. Происходит как бы временное увеличение расхода кокса из-за сгорания у фурм углерода, не "подкрепленного" соответствующим количеством железорудного сырья при выталкивании кусков топлива к фурмам из коксовой насадки в горне.
Значительное уменьшение отношения теплоемкости потока шихты WШ к теплоемкости потока газа WГ перед выпуском из-за вытеснения коксовой насадки обуславливает разогрев печи в этот период, что выражается в росте температур по всей высоте. В цикле "накопление-выпуск" претерпевают изменения температура горна [28], шахты [29] и колошникового газа [16] т. е. распределение температур по протяженности зон теплообмена [11]. В [10] приводятся результаты изучения теплового состояния путем измерения температуры на периферии горна через шлаковую летку. В конце и некоторое время после выпуска чугуна она, как правило, понижается, а перед выпуском - повышается. При этом колебания в ряде случаев получаются значительными (100 3000С). Исследования [30] показали, что температура верхнего шлака во время выпуска повышалась от 1490 до 15300C, причиной чего является также и нестационарность теплового состояния печи в цикле “накопление-выпуск”. Охлаждение горна в период выпуска подтверждается работой [21], где приведены результаты измерения нагрева фурменной амбразуры, который отражает тепловое состояние верхней части его. Уменьшение температуры зон циркуляции на 100 1200С по ходу выпуска установлено и в работе [31].
Кроме "искусственного увеличения расхода кокса" к началу выпуска [30], увеличению температуры колошникового газа, способствует ухудшение газораспределения и использования тепловой способности газового потока в этот период.
Периодическая отработка жидких продуктов плавки вызывает циклические колебания давления горячего дутья из-за роста перед выпуском как верхнего, так и нижнего перепадов давления газов по высоте печи. Колебания давления дутья наблюдаются практически во всех случаях. Так на печи с полезным объёмом 2014м3 верхний перепад в ходе выдачи чугуна и шлака уменьшался в среднем на 5кПа, нижний - на 7,5кПа, на печи - 1370м3 - на 7 и 8кПа соответственно [11]. По данным [32] нижний перепад перед выпуском обычно возрастал на 4 9кПа. На печи 1719м3 [20] перед выпуском, открываемом в соответствии с графиком, рост общего перепада составлял 5,2кПа, при задержке его на: 20мин - 7,35кПа; 40мин - 9,8кПа.
С этим явлением непосредственно сталкиваются технологи, и оно может ограничивать производительность печи в случае снижения количества дутья во избежание подвисаний шихты и продувов перед открытием летки. Но и при его сохранении, одно переполнение горна приводит к потерям 50 75т чугуна из-за нарушения газодинамического режима работы (печь 1719м3 [33]).
Рост газодинамической напряженности перед выпуском вызван увеличением объема газов из-за повышения его температуры [29] и уменьшением порозности материалов из-за замедления их схода к фурмам перед выпуском [32, 34]. Дополнительным фактором роста нижнего перепада перед открытием летки служит непосредственное влияние зеркала шлака на струю дутья, истекающего из фурм [35], что подтверждается исследованиями на модели горна [36]. Кроме того, росту сопротивления шихты проходу газа в нижней части печи способствует увеличение количества жидкой фазы, аккумулируемой коксовой насадкой в ходе накопления чугуна и шлака [11].
Обзор предложенных ранее устройств для непрерывного выпуска жидких продуктов плавки
Зная величину , можно определить, сколько кокса, вытесненного из-за всплытия коксовой насадки из горна, было сожжено перед выпуском в фурменных очагах. Из табл.2.1 видно, что у фурм сгорает 62% всего загруженного через колошник кокса - 4,6 т из загружаемых в подачу 7,4 т. Если перед выпуском не взяли подач, значит 4,6 тонны кокса не поступило в фурменные очаги из зоны потока. Так как в единицу времени у фурм сгорает постоянное количество углерода (при сохранении параметров дутьевого режима постоянными), значит такое же количество кокса поступило в фурменные очаги снизу, с вытесняемым из горна топливом. При этом мы пренебрегаем тем, что из-за повышения температур по всей высоте печи [28, 29], вследствие замедления схода шихты при вытеснении насадки, происходит увеличение количества углерода, газифицируемого прямым путем. Кроме того, по той же причине, зона размягчения и плавления поднимается на более высокие горизонты. Оба этих фактора увеличивают скорость схода шихты на колошнике, тем самым выравнивая время срабатывания подач в периоды накопления и выпуска, несколько компенсируя влияние вытеснения коксовой насадки из горна перед выпуском.
В дальнейшем, в ходе выдачи чугуна и шлака, насадка опустится на прежний уровень, и за время выпуска печь "сработает" на те же подач больше, чем она взяла, если бы время срабатывания подач в цикле “накопление-выпуск” не изменялось движением кокса в горне. Таким образом, у нас есть механизм количественного определения этого явления.
Из 43 обработанных выпусков 14 было отброшено по двум причинам - количество дутья, подаваемое в печь, изменялось более чем на 5% или не был выдержан постоянный уровень засыпи. В первом случае на скорость срабатывания шихты существенно влияют другие, кроме движения кокса в горне, причины, а во втором, время срабатывания подач не соответствует скорости опускания шихты. происходит периодическое изменение скорости опускания шихты в цикле "накопление-выпуск". На рис.2.2 видно, что связь количества вытесняемого в фурменные очаги горнового кокса и времени между выпусками не является функциональной. Полученное уравнение регрессии , где Н - время между выпусками, мин, имеет невысокий коэффициент корреляции R = 0,18 при критическом значении его 0,37 для данного размера выборки и надежности 95% [90]. Кроме того, что на изменение интенсивности схода шихты влияет не только движение коксовой насадки в горне, низкая степень связи вызвана колебаниями количеств чугуна и шлака, остающихся в печи при продутии летки из-за различной интенсивности выпуска и условий для фильтрации шлака к летке [91]. Поэтому нельзя по среднему значению величины определять точные параметры движения коксовой насадки в цикле “накопление-выпуск”. Тем не менее, в подавляющем большинстве случаев, 0 и, в среднем, перед выпуском печь "не добирает" 0,33 подачи по отношению к равномерной работе (см. рис.2.3). Это значит, что до открытия летки вытесняется т кокса из горна из-за всплытия насадки на м (0,45 - насыпная плотность кокса, т/м3, 55 - площадь горна, м2).
Из 30 рассмотренных выпусков 25 были открыты ранее чем через 55 минут после закрытия предыдущего. Поэтому вытеснение реализовывалось в течение срабатывания одной, редко двух подач. В этом случае трудно оценить параметры замедления схода шихты в цикле накопление-выпуск. При задержке же выдачи чугуна и шлака более чем на 60 минут замедление срабатывания шихты становится более явным и легче оцениваемым. На рис.2.4 приведены гистограммы, показывающие как изменяется время срабатывания подач при задержке открытия летки более 65 минут. При этом в случае а) количество дутья, подаваемое в печь, не менялось, а в случае б) оно было снижено к концу цикла на 10%. Видно, что по прошествии времени 55 и 45 минут для случаев а) и б) время между опусканиями подач увеличивается на 43 и 47% Длительность срабатывания подач в цикле “накопление-выпуск” при задержке открытия выпуска более 60 минут задержка выпуска: а - 85 мин; б - 66 мин
Рис.2. соответственно, что равносильно уменьшению минутной производительности на 30 и 32%. Такое уменьшение темпа срабатывания подач перед выпуском, начинающееся через разное время после закрытия летки, в зависимости от полноты опорожнения на предыдущем выпуске и дренажных условий горна, наблюдается в большинстве случаев, когда удается сохранить интенсивность плавки по дутью. При этом после начала вытеснения коксовой насадки время срабатывания подач скачкообразно увеличивается и остается примерно постоянным до открытия чугунной летки
Зная, что за одну минуту на фурмах сгорает 557кг углерода кокса, определим сколько углерода сгорает в фурменных очагах из поступающего снизу из горна топлива во время вытеснения коксовой насадки перед выпуском - кг С/мин. Это значит, что каждую минуту вытеснения насадка всплывает на 8мм.
Таким образом, даже при 15 выпусках в сутки коксовая насадка в цикле “накопление-выпуск” нестационарна, хотя, как это следует из наиболее совершенной методики её расчетного определения [18], кокс в горне печи этого объема не должен всплывать перед открытием летки уже при 13 выпусках в сутки. Причину этого несоответствия необходимо выявить.
Кокс, находящийся в горне, сохраняет свойства сыпучей среды. Используя закономерности её поведения, В.К. Кропотов рассчитывает глубину погружения кокса в чугун в конце выпуска и количество металла, которое накопится до начала вытеснения топлива из горна [18]. При этом в его расчетной схеме архимедова сила, действующая на погруженные в чугун и шлак куски кокса, моделируется реакцией поршня, приложенной к нижней границе насадки и уравновешивающей давление вышележащих слоев.
Уточнение методики расчета силового взаимодействия кокса и жидких продуктов плавки в горне доменной печи
Из таблиц и рисунков видно, что предлагаемый метод расчета обеспечивает более высокую точность определения глубины погружения, особенно при больших её значениях. Для опытов с оседанием столба сыпучего в модели расчетные значения критерия Фишера составляют 1,03 и 0,83 для предлагаемого и известного методов соответственно, а для опытов с вытеснением столба – 1,61 и 6,90 при табличном его значении 3,13 (p=5%).
Анализ зависимости относительных ошибок аналитического определения высоты погруженной части слоя E от абсолютного её значения hПОГ показал отсутствие связи для первого и высокую степень её для второго методов (см. табл.3.12).
Для дополнительной оценки степени адекватности расчетных методов был проведен анализ регрессии опытных значений глубины погружения hПОГ от значений, полученных аналитически (см. стр.57) - hП (как будет показано далее, при расчетах hП принимали значения и пропорциональное ей значение равными нулю). При абсолютно точном совпадении расчетных и экспериментальных показателей функция регрессии hПОГ на hП будет выглядеть следующим образом: . Чем менее адекватно расчетный метод отражает действительность, тем больше соответствующая функция регрессии отличается от приведенной выше. Для двух методов расчета и для двух значений коэффициента m (0,260, а также 0,294 и 0,246 для методов I и II соответственно) были получены и проанализированы уравнения прямой регрессии hПОГ на hП. Результаты приведены в табл.3.13 из которой видно, что, с надежностью 99%, уравнение прямой регрессии hПОГ на hП для I-го метода расчета ближе к уравнению , то есть адекватность его выше.
Это связано с учетом в предлагаемом методе того, что значения вертикального давления и пропорциональное ему боковое давление уменьшаются по высоте погруженного слоя среды, контактирующего со стенами, и обращаются в 0 на нижней его границе, при горизонтальной и в , при конической ее форме. В методе же II принято, что вертикальное давление изменяется по всему слою сыпучего, так, как будто снизу ее расположен перемещающийся поршень, воспринимающий давление всего слоя среды. В первом случае учтено, что силы трения о стенки сосуда меньше, чем при наличии такого поршня, и при оседании и при вытеснении слоя, что приводит к возможности его движения при меньшем изменении уровня жидкости.
Проиллюстрируем это графически (см. рис.3.5). На нем показано, как изменяется вертикальное давление по толщине слоя при его оседании и вытеснении из-за изменения уровня жидкости для высоты слоя сыпучего 414мм и нагрузке на верх его 46,2кг (см. табл.3.8., опыт №13).
Глубина погружения устанавливается такой, при которой вертикальное давление, обусловленное силой тяжести, будет равно противоположно направленному давлению, обусловленному силой выталкивания. На рис.3.5 при этом значении глубины пересекаются соответствующие кривые 1 и 3 при оседании или 2 и 4 при вытеснении. По методу же II считается, что архимедовой силе необходимо полностью уравновесить полное давление слоя сыпучего высотой Н, что приводит к завышению расчетной глубины погружения при вытеснении и занижению при оседании слоя сыпучего.
Во второй серии опытов изучали силовое взаимодействие жидкости и сыпучей среды в цилиндрическом сосуде при повышении уровня жидкости в случае, когда вертикальная нагрузка на верх слоя приложена не по всему сечению, так что на периферии остается кольцо шириной l, верхняя граница которого не нагружена (см. рис.3.6).
Для этого на верхнюю границу слоя сыпучего укладывали диск с диаметром, меньшим диаметра сосуда, который нагружали необходимый весом. Целью было проверить распространенное мнение [9, 18], что при повышении уровня жидкости в этом случае периферийное кольцо может начать всплывать раньше основного слоя. Результаты опытов приведены в табл.3.14. Расчет вытеснения периферийного кольца производился решением следующей системы уравнений (см. стр.52):
Из таблицы видно, что при вытеснении слоя сыпучего с нагрузкой на центральный диск глубина погружения соответствует случаю вытеснения слоя с равномерной нагрузкой по всей площади, то есть всплытия кольца не происходит, как оно произошло, если бы нагрузка на верх кольца была равна 0. Следовательно, образование статических разгружающих сводов в слое сыпучего приводит к тому, что уже на небольшом удалении от верха слоя нагрузка от центрального диска равномерно распределяется по всей площади сосуда, и периферийное кольцо также оказывается нагруженным сверху.
Таким образом, и в доменной печи невозможно вытеснение периферийного кольца под фурменными очагами из-за того, что уже на небольшом удалении от оси воздушных фурм нагрузка от осевой части горна распределяется равномерно по всему его сечению и препятствует всплытию кольцевого слоя кокса из под зон циркуляции. Этому же способствует “подъёмная” сила газов, выходящих из фурменного очага через его нижний свод.
Был замерен угол естественного откоса сыпучей среды, погруженной в жидкость. Для этого в воду опускали через слой сыпучего диск диаметром 375мм и замеряли, с помощью вставленной в центр диска линейки, высоту образующегося конуса. Она составила 120мм. Отсюда угол откоса равен 33O. Угол естественного откоса сухой среды равен 37O, то есть подтверждается вывод о возможности образования сыпучей средой, погруженной в жидкость, откоса с углом, приближающимся к углу естественного откоса [75, 76].
В ходе экспериментов на модели горна доменной печи 1370м3 (М 1:10) было установлено, что нижняя граница погруженной в жидкость среды имитирующей кокс, не горизонтальна. Высота конической части погруженного слоя, усредненная по всему сечению, ( ) составляла 20 80мм (т.е. 2,5 10% от диаметра горна), несколько увеличиваясь при оседании и уменьшаясь при вытеснении.
Особенности технологии при непрерывной раздельной выдаче жидких продуктов плавки из доменной печи
Известно, что с нижним шлаком теряется значительно больше чугуна, чем с верхним [108], до 4% [109]. Условия работы УНВПП предлагаемой конструкции, предусматривающей раздельный выпуск, соответствует выдаче всего шлака как верхнего, поэтому потери железа со шлаком сократятся. Не будет теряться чугун в виде скрапа на литейном дворе и перевальный чугун, что также благоприятно скажется на технико-экономических показателях работы доменной печи.
Из-за интенсивного перемешивания чугуна и шлака в летке и в главном желобе при периодической отработке жидких продуктов плавки в металле, отправляемом потребителю, содержится много шлака (до 2%), сера которого затрудняет передел чугуна в сталь. Следствием применения УНВПП будет также и устранение загрязнения металла шлаком. Из-за этого уменьшатся затраты на его скачивание в сталеплавильных цехах и потери чугуна со шлаком при этой операции. Отсутствие в металле расплава нерудных компонентов шихты предотвратит переход серы из шлака в чугун при их охлаждении в ходе транспортировки металла к потребителю.
Известно, что содержание серы в чугуне изменяется по ходу выпуска - во второй его половине оно значительно ниже, чем в первой. Характерная зависимость содержания этой примеси в металле от времени его истечения из летки приведена на рис.4.4 [110].
А.Д. Готлиб [111] и И.С. Куликов [112] считали причиной этого накопление первых порций чугуна выпуска под меньшим слоем шлака по сравнению с последними, с чем связано худшее обессеривание их в печи. Такая же точка зрения высказана в работе [113]. Был задержан выпуск чугуна, но тщательно отрабатывался верхний шлак. Так удалось добиться очень позднего выхода нижнего шлака (на печи 2700м3 после выдачи 90%, а на печи 2000м3 - 61% всего чугуна). При этом также наблюдалось значительное снижение содержание серы в металле по мере выдачи, причем к моменту начала выхода шлака из чугунной летки оно уже соответствовало 81 и 94% общего снижения в первом и во втором случаях соответственно.
Однако в большинстве других исследований наибольший градиент изменения содержания этой примеси наблюдался во всех случаях в момент появления нижнего шлака [114-117]. Это позволило авторам сделать вывод о решающей роли активного взаимодействия продуктов плавки в канале летки при их совместном выходе из печи, что подтверждается следующими данными. С увеличением давления газов в горне интенсивность обессеривания чугуна во время выпуска возрастает [80, 81, 84]. Кроме большего различия условий для десульфурации при истечении жидких продуктов плавки из за их ухудшения в горне, при увеличении парциального давления CO, этому способствует повышение турбулентности потока чугуна и шлака в канале летки и увеличение ее длины [116]. В работе [118] показано, что с ростом последней на 1 метр (в пределах 1 3м) содержание серы в чугуне падает на 0,01% абс. из-за улучшения его обессеривания шлаком на выпуске.
Таким образом, переход к раздельной выдаче продуктов плавки при применении на доменной печи УНВПП может способствовать ухудшению качества металла по сере из-за устранения его десульфурации в канале летки.
Оценим ухудшение качества чугуна по сере при работе с УНВПП с использованием литературных данных. Относительное снижение содержания серы в конце выпуска (([S]НАЧ - [S]КОН) /[S] НАЧ, где [S]НАЧ и [S]КОН - среднее содержание серы в периоды до и после появления нижнего шлака соответственно) составляет 30 50% по данным [110] и 30 40% по данным [116] и [114]. Принимаем 40%.
Доля чистого чугуна (выданного до появления нижнего шлака), при работе без выпуска верхнего шлака, 40% [119]. По другим данным она составляет 50 60% [120]. Принимаем 40%, как наиболее благоприятную для обессеривания в канале летки. Пренебрегаем понижением содержания серы в чугуне из-за изменения условий десульфурации в печи, что также увеличивает роль взаимодействия продуктов плавки на выпуске, и считаем, что качество всего выданного металла будет соответствовать периоду опорожнения горна до появления нижнего шлака.
Таким образом, применение раздельной непрерывной выдачи жидких продуктов плавки может привести к увеличению содержания серы в чугуне на 30%.
Повышение ровности хода доменной печи, снижение расхода кокса при работе с непрерывным выпуском несколько компенсируют устранение десульфурации в летке. Повышению качества металла будет способствовать уменьшение перехода серы из кокса в чугун при их контакте в горне из-за снижения его продолжительности [78], а также поддержание при непрерывном выпуске относительно постоянного и, примерно, в 4 раза большего по высоте слоя шлака со стабильной температурой.
1. Установлено, что процессы накопления и перемещения материалов в горне доменной печи зависят от характера распределения архимедовой силы по высоте погруженной части коксовой насадки, вытеснение которой перед выпуском происходит всем столбом вследствие образования статических разгружающих сводов, препятствующих всплытию кольцевого слоя кокса из-под рыхлой части фурменных очагов.
2. Учет неравномерности распределения архимедовой силы по высоте погруженной части коксовой насадки в математической модели процессов накопления и перемещения материалов в горне доменной печи позволяет повысить точность определения глубины погружения кокса в чугун на 6-10% и времени, прошедшего от окончания выпуска до начала вытеснения кокса из горна, на 25-30%.
3. Основной причиной замедления скорости схода шихты в период вытеснения коксовой насадки из горна является расходование до 30% кислорода дутья в этот период на окисление всплывающего снизу кокса насадки, что приводит к соответствующему замедлению поступления кокса из зоны потока. При этом возрастают температуры по всей высоте печи, увеличивается газодинамическая напряженность схода шихты, происходит развитие периферийного газового потока, что нарушает стабильность доменного процесса, увеличивает расход кокса и снижает производительность доменной печи.
4. Непрерывный выпуск жидких продуктов плавки из доменной печи не приведет к уменьшению скорости обмена кокса в горне и ухудшению по этой причине его дренажной способности, позволит устранить указанные выше негативные последствия периодического оседания и вытеснения коксовой насадки в цикле “накопление-выпуск” и обеспечит повышение производительности доменной печи и снижение расхода кокса не менее чем на 2% , уменьшение количества вредных выбросов в окружающую среду и более высокий уровень автоматизации процесса выпуска.
