Комплексная автоматизация доменных печей и перевод их на более совершенную технологию являются важнейшими условиями значительного увеличения ироизводства чугуна, снижения его себестоимости и уменьшения удельного расхода кокса. Ближайшей задачей при автоматизации доменного производства является создание системы связанного автоматического регулирования режимов «верха» и «низа» доменной печи, обеспечивающей нетолько ровный ход, но и, что особенно важно, максимальную производительность печи при одновременном уменьшении удельного расхода кокса.
Всякая система автоматического регулирования должна быть построена так, чтобы производимое ею выравнивание хода печи не сопровождалось уменьшением производительности ее или увеличением удельного расхода кокса (уже неоднократно делались попытки создания и внедрения автоматических систем, работа которых по выравниванию хода доменной печи приводила к уменьшснию ее производительности). Однако недопустимо и обратное явление, когда меры по интенсификации доменного процесса приводят к ухудшению хода печи.
Наиболее рациональными способами регулирования хода и теплового состояния доменной печи следует считать такие, при которых регулирующие воздействия, способствуя улучшению работы печи, вместе с тем обеспечивают получение высоких технико-экономических показателей доменной плавки.
Основными способами регулирования хода и теплового состояния доменных печей, применяемыми в настоящее время на металлургических заводах, являются способы, связанные с изменением дутьевого режима печи (температуры, влажности и давления дутья), режима загрузки материалов, а также рудной нагрузки на кокс [1—3].
Перечисленные способы регулировании доменного процесса в технологическом отношении весьма несовершенны. Так, повышение температуры дутья способствует увеличению производительности доменной печи и позволяет уменьшить удельный расход кокса, но, если эта температура выше допустимой для данных условий плавки, ход печи, как показывает опыт, ухудшается; при искусственном увлажнении дутья повышается восстановительная способность горновых газов, улучшается протекание процессов восстановления, что способствует увеличению производителыюсти доменной печи, но понижение температуры в горне при этом приводит к повышению уделыюго расхода кокса; изменение рудной нагрузки иозволяет в значительных пределах регулировать тепловое состояние горна и всей иечи, однако, на теиловом состоянии печи оно сказывается лишь через 2 —8 ч.
Кроме того, применяемые способы регулирования хода и теплового состояния доменных печей, как правило, вызывают изменение процесса сразу во всей печи, что весьма затрудняет, а иногда и исключает использование этих способов для ликвидации таких нарушений хода печи, при которых одни секторы работают хорошо, а другие плохо(например, при периферийном ходе печи). В таких случаях меры, принятые для улучшения работы плохо работающих секторов, приводят к ухудшению работы хорошо работающих секторов.
В связи с изложенным выше возникла необходимость поиска и разработки снособов регулирования, свободных от перечисленных недостатков.
Известно, что обогащение дутья кислородом с одновре-менным здуванием в горн доменной печи ириродного газа— наиболее эффективный способ повышения производитель-ности доменных печей и улучшения их работы. Он открывает широкие возможности для регулирования теплового состояния и хода доменных печей. В связи с этим целесообразно подавать в доменные псчи кислород через фурмы так же, как и природный газ (в настоящее время природный газ вдувается непосредственно в горн домснной печи, а кислород добавляется в дутье перед воздухонагревателями). При этом поступление кислорода и природного газа через отдельные фурмы должно изменяться (автоматически или вручную) в зависимости от теплового состояния отдельных секторов и хода доменной печи, а не поддерживаться неизменными, как это делается в настоящее время. Это позволит интенсифицировать доменный процесс, сэкономить кокс и осуществить наиболее рациональную схему регулирования теплового состояния горна и хода доменной печи.
При ровном ходе печи в горн подается комбинированное дутье, содержащее некоторые, вполне определенные (оптимальные ) количества кислорода и природного газа, причем расход дутья через все фурмы будет одинаковым.
В случае нарушения хода печи, о чем будут свидетельствовать изменения расхода дутья через фурмы и температуры горна или отдельных его секторов, автоматический регулятор приведет расход воздуха через фурмы к заданным значениям, а в те секторы горна, где произошло изменение температуры, будут подаваться другие количества природного газа или кислорода, пока температура во всех секторах горна не станет одинаковой и равной заданной. После этого расход кислорода и природного газа будет приведен к прежним оптимальным значениям.
Применение для регулирования теплового состояния горна автоматических регуляторов, работающих по описанной схеме, позволит еще больше интенсифицировать доменный процесс, улучшить работу доменных печей и получить дополнительный экономический эффект.
Исследования влияния природного газа на тепловое состояние фурменной зоны, проведенные институтом на доменной иечи металлургического завода им. Дзержинского, подтвердили возможность эффективного регулирования теплового состояния нижней части доменной печи с помощью природного газа, подаваемого через фурмы. Наибольший эффект изменения температуры фурменной зоны достигается при расходе природного газа через фурму в пределах 400—900 м3/ч, или 0,08—0,18 м3/кг чугуна (тсмпература дутья 900° С). При дальнейшем увеличении расхода газа температура фурменной зоны изменяется незначительно. Притемпературедутья 900° С увеличение расхода природного газа через фурму сверх 900 м3/ч нецелесообразно не только в связи с ухудшением в этом случас технико-экономических показателей работы доменной печи, обусловленных увеличенисм удельного расхода кокса [4, 5], но также и вследствие снижения эффективности воздействия природного газа на тепловое состояние фурменной зоиы.
Для осуществления схемы регулированиятеплового со-стояния горна и хода доменной печи с помощыо природного газа и кислорода, подаваемых через фурмы, необходимо:
1) эксперименталыю установить зависимость температуры в горне от концеитрации кислорода в дутье и количества природного газа, вдуваемого в печь;
2) определить оптимальную степень обогащения дутья кислородом и уточнить наивыгоднейшее количество природного газа, вдуваемого в печь (для разных режимов работы доменной печи);
3) разработать автоматическую систему контроля и регулирования теплового состояния горна доменной печи, в состав которой будут входить устройства для измерения температуры фурменных зон, измерения и регулирования расхода воздуха, кислорода и природного газа по фурмам.
Работа такой автоматической системы должна быть согласована с работой автоматичсских устройств, контролирующих ход доменной печи «сверху». Установление связей между автоматическими системами, контролирующими и регулирующими ход доменной печи «сверху» и «снизу», позволит улучшить работу каждой системы и создать единую систему — систему связанного автоматического регулирования доменной печи, тем самым будут завершыны основные работы по комплексной автоматизации главного выплавимого агрегата доменного пройзводства и следовательно поцессов чугуна.
Список литературы.
1. Похвиснев А.Н., Абрамов В. С., Красавцев Н. И., Доменный процесс, Металлургиздат, 1955.- 188с.
2. Готлиб А. Д., Доменный процесс, Гостехиздат УССР, 1958.-165c.
3. Павлов М. А., Металлургия чугуна, ч. II Доменный процесс, Металлургиздат, 1949. - 287с.