Режим загрузки материалов.

5.2.1 Режим загрузки материалов, включающий порядок (систему) или цикл загрузки, очередность загрузки материалов в скип, положение уровня засыпи, вес рудной части подачи, режим работы вращающегося распределителя шихты, режим работы бесконусного загрузочного устройства, должен обеспечивать максимальное использование тепловой и химической энергии газов при интенсивном ведении плавки с низким расходом кокса, а также сохранность профиля печи и засыпного аппарата.

5.2.2 Наиболее полное использование тепловой и химической энергии газового потока достигается сочетанием оптимального распределения железосодержащих материалов, обеспечивающего необходимую газопроницаемость по всему сечению печи, с рациональным температурно-дутьевым режимом процесса плавки. Достигнуть этого можно путем применения материалов требуемого гранулометрического состава, подбора массы рудной калоши, уровня засыпи, системы загрузки и режима работы вращающегося распределителя, а также матрицы загрузки на бесконусном загрузочном устройстве, в соответствии с избранным диаметром и высовом воздушных фурм, а также расходом и температурой дутья, обеспечивающими рабочий уровень общего и частного перепадов давления.

5.2.3 Общий перепад характеризует суммарное сопротивление всего столба шихтовых материалов движению газов в печи и дает представление об его активном весе. Сохранение постоянства общего перепада является непременным условием ровного и устойчивого хода печи. Значение общего перепада давлений при нормальном режиме работы доменной печи определяется опытным путем. При этом учитываются следующие положения:

– на доменных печах большего объема общий перепад давлений для нормального режима работы выше, чем на печах меньшего объема, так как вес столба шихты возрастает с увеличением высоты печи, а относительные сопротивления движению шихты снижаются при увеличении поперечных размеров печи;

– общий перепад давлений в нормальном режиме зависит от величины рудной нагрузки и увеличивается при увеличении рудной нагрузки и наоборот.

Общий перепад давлений между кольцевым воздухопроводом и колошником при нормальной работе должен составлять: на печах № 1, 2, 4, 6, 7, 8 – 1, 10 – 1, 50 кгс/см² и 1, 20 – 1, 60 кгс/см² на печах № 9 и 10. Меньшие значения общих перепадов относятся к нормальным режимам доменной плавки с заданной пониженной интенсивностью.

5.2.4 Частные перепады характеризуют сопротивление движению газов в печи, оказываемое в отдельных зонах по высоте печи, позволяют выявить лимитирующие зоны, быстрее и точнее определить необходимые меры для обеспечения нормального режима работы.

Верхний перепад давлений относится к сухой, то есть бесшлаковой зоне. Значение верхнего перепада зависит от газопроницаемости шихты, а допустимая его величина определяется прочностью и гранулометрическим составом шихтовых материалов, характером их распределения по площади колошника, рудной нагрузкой, конструктивными особенностями печи и состоянием профиля.

Величина нижнего перепада зависит от условий размягчения материалов и шлакообразования, свойств первичных шлаков, качества кокса, теплового состояния печи и состояния горна, а допустимое его значение определяется абсолютными величинами этих параметров, конструктивными особенностями доменной печи и состоянием ее профиля.

5.2.5 Случаи, вызывающие необходимость изменения величины подачи, уровня засыпи, систем загрузки режима работы вращающегося распределителя и матрицы загрузки на печах с БЗУ могут иметь место:

– при существенных изменениях шихтовых условий, в первую очередь гранулометрии и прочностных характеристик железорудных материалов и кокса;

– при обнаружении признаков отклонения от нормального хода печи и недостаточного, по этой причине, использования химической и тепловой

энергии газов (например, усиление периферийного или центрального хода печи);

– при перекосах уровня засыпи материалов в печи;

– при развитии потока газов каналами;

– при загрузке кокса одной стороной и по другим возможным причинам.

5.2.6 Наиболее полное использование тепловой и химической энергии газового потока достигается сочетанием оптимального распределения железорудных материалов и кокса, обеспечивающее необходимую газопроницаемость по окружности и радиусу печи. Нормальными параметрами загрузки для печей оснащённых типовым двухконусным аппаратом следует считать:

– величину рудной подачи для доменных печей № 1, 2, 7, 8 – 26 – 39 тонн;

– систему загрузки:

- основные – РРКК ↓ и РРРККК ↓, дополнительные – КРРК ↓ и КРРРКК ↓; РККР ↓ и РКККРР ↓, РКРК ↓ и РКРКРК ↓, КРКР ↓ и КРКРКР ↓, ККРР ↓ и ККРРРК ↓,

- уровень засыпи – 1, 25 – 2, 5 м;

– вращающийся распределитель работает на все станции.

В качестве основной программы работы вращающегося распределителя шихты используется программа на шесть станций с одинаковым углом вращения для каждого скипа подачи и изменением угла на 60 градусов при переходе к следующей подаче. Использование в качестве основной других программ допускается с разрешения начальника цеха или его заместителя по технологии.

При нарушении равномерности распределения газового потока по окружности печи (понижения или повышения в температуры в одной или двух точках более чем на 100 градусов от средней температуры периферийных газов) необходимо производить корректировку распределения газа по окружности изменением программы работы вращающегося распределителя шихты (ВРШ). Регулирование осуществлять так, чтобы гребень кокса попадал в сектор с пониженной температурой. При более глубоком нарушении окружной равномерности распределения газового потока, разделение общего потока на несколько потоков (по температуре периферийных газов), изменение газового потока производится совместно со снижением рабочего перепада давлений на 0, 1 – 0, 2 кгс/см² (10 – 20кПа) и вышеописанным изменением программы работы (ВРШ).

При отклонениях от нормального режима работы допустимо число станций сокращать до двух, руководствуясь при этом расположением гребней шихтовых материалов в воронке распределителя и показаниями контрольно-измерительных приборов.

Основной системой загрузки при ровном ходе печи считается загрузка «рудой вперед» или прямая РРКК, с одним опусканием большого конуса.

Дополнительной, усиливающей периферийный поток газов, является система «коксом вперед» КРРК ↓.

Соотношение прямых и обратных (коксом вперед) подач в цикле определяется исходя из конкретных сырьевых, конструктивных и технологических условий.

5.2.7 Изменение соотношения прямых и обратных подач в цикле является эффективным методом регулирования характера распределения материала на колошнике доменной печи с двухконусным загрузочным устройством.

5.2.8 Чрезмерное разрыхление периферийной зоны на широком кольце не допускается, так как это приводит к снижению использования восстановительной и тепловой способностей газов, к загромождению осевой зоны, похолоданию горна и неустойчивости хода печи, а также преждевременному выходу из строя холодильников и кладки шахты.

5.2.9 Чрезмерное раскрытие центра печи также недопустимо, так как приводит к снижению использования тепловой и восстановительной способностей газа и неустойчивому ходу печи.

5.2.10 Канальный ход и перегруз периферии печи рудой устраняются увеличением в цикле загрузки количества подач КРРК ↓ или ККРР ↓ (для печей оснащённых типовым двухконусным аппаратом).

5.2.11 Изменение уровня засыпи для развития или сокращения периферийного газового потока допускается в пределах 1, 25 – 2, 25 м (для печей оснащённых типовым двухконусным аппаратом) и применяется только в тех случаях, когда нарушения хода печи не устраняются изменением системы загрузки.

Понижение уровня засыпи приводит к подгрузке периферии, так как при этом рудный гребень смещается к стенке колошника. При повышении уровня засыпи рудный гребень отодвигается от кладки к центру печи.

Изменять массу рудной подачи можно в случаях, когда остальные методы регулирования сверху не оказывают должного воздействия.

Масса рудной подачи уменьшается, когда необходимо усилить центральный поток газа за счет снижения количества рудной части шихты в осевой зоне печи. Масса рудной подачи увеличивается при улучшении гранулометрического состава шихты для обеспечения более равномерного ее распределения по сечению печи и более полного использования тепловой и химической энергии газового потока.

5.2.12 Уровень засыпи, величина рудной подачи, систему загрузки, соотношение основных и дополнительных систем загрузки в цикле для обеспечения нормального режима работы устанавливает начальник цеха или заместитель по технологии.

В целях предотвращения расстройства хода печи мастер имеет право кратковременно вносить корректировочные изменения (не более чем на 30 подач) отдельных параметров режима загрузки, фиксируя это в печном журнале. Мастеру печи запрещается производить одновременно изменение более одного параметра даже кратковременно.

5.2.13 БЗУ лоткового типа позволяет обеспечить возможность загрузки на любую точку поверхности засыпи. Это обеспечивают следующие две функции:

- сответствующий угол раскрытия шихтового затвора в зависимости от потока материала, гранулометрического состава различных шихтовых материалов и различной массы материала в шихтовом бункере;

- соответствующий угол наклона лотка, который позволяет равномерно распределять шихтовой материал по одному или нескольким кольцам внутри печи на поверхности засыпи.

Эти две функции являются главными инструментами, позволяющими использовать основные преимущества БЗУ по распределению шихтового материала, поэтому особое значение имеет проведение подробных замеров до задувки печи, результаты которых заносятся впоследствии в базу данных для составления матриц загрузки.

Матрица загрузки – это установленный порядок загрузки шихтовых материалов в печь с указанием углов, на которые идет выгрузка материала, времени ссыпания, величины порции, количества оборотов лотка, угла раскрытия шихтового затвора.

Перед составлением матрицы, варианты загрузки заносятся в математическую модель, которая показывает предполагаемое распределение материалов и газов в печи.

Понятие подача при работе с БЗУ представляет совокупность смежных порций, одна из которых представляет собой кокс, а другая железорудные материалы с добавками, загружаемые в заданной последовательности. Рабочий уровень засыпи, при нормальной работе доменной печи, устанавливается в интервале 0, 5-1, 5 м. Технологическим нулем считается верх цилиндрической части колошниковой защиты.

5.2.14 Основные режимы загрузки – спиральная и кольцевая, которые осуществляются в автоматическом режиме, согласно заданной матрице.

Углы раскрытия шихтового затвора подбираются таким образом, чтобы в процессе ссыпания обеспечить замкнутость колец. При кольцевой загрузке, ссыпание осуществляется без изменения угла наклона лотка. При спиральной загрузке ссыпание происходит с изменением угла наклона лотка.

Для ликвидации нарушений в распределении газового потока или шихтовых материалов, приведших к образованию канала или перекосу уровня засыпи, применяется точечная и секторная загрузка, которые осуществляются в ручном режиме, кратковременно и только для ликвидации нарушений.

Контроль времени ссыпания материалов из шихтового бункера осуществляется при помощи сигналов с вибродатчика, прикрепленного к центральной трубе в блоке клапанов, и срабатывающего от движения материалов. На доменных печах № 9, 10 контроль ссыпания осуществляется также при помощи системы тензовзвешивания.

Сверху бункера установлен радарный датчик уровня шихты, который сигнализирует об отсутствии или наличии шихты в бункере.

5.2.15 Заданный характер распределения загрузки, подобранный с помощью математической модели, контролируется по показаниям термобалки и распределения СО₂ по радиусу, температуре периферийных термопар и температуре в газоотводах, а также оценивается визуально с помощью инфракрасных видеокамер.

Подбор систем загрузки на компьютерной модели должен предшествовать любому опробованию системы загрузки на работающей доменной печи.

Системы загрузки должны решать следующие задачи:

- обеспечение оптимального размера коксовой отдушины в центре печи;

- загрузка утилизационных шихтовых материалов: мелкого кокса, мелкофракционного агломерата и сырых железных (марганцевых) руд без нарушения газодинамики доменной плавки и ровного хода доменной печи, без колебаний химического состава и температуры чугуна, выходящих за рамки технологического задания;

- загрузка смесей шихтовых материалов, без образования ими плотных газодинамических упаковок и неконтролируемого просачивания одних материалов через другие (неконтролируемая перколяция);

- периодическая загрузка утолщенных слоев кокса для образования коксовых окон толщиной от 0, 6 до 1, 2 м и улучшения газодинамики нижней зоны доменной печи;

- загрузка промывочных подач с целью ускоренного срабатывания коксовой насадки в ее подвижной области и в области неподвижного коксового конуса, а также в области скоплений коксовой мелочи в околофурменной области с целью профилактики загромождения горна доменной печи и нарушений газо - и гидродинамики доменной плавки;

- обеспечение автоколебательного режима доменной плавки по газодинамике и тепловому состоянию умеренной амплитуды с целью периодического самоочищения доменной печи от настылей в шахте печи в области примыкания зоны когезии к стенкам шахты.

Работа современных доменных печей с коксовой отдушиной в центре шахты с развитым центральным потоком газов в настоящее время не имеет технологической альтернативы. Вместе с тем размеры коксовой отдушины не должны выходить за предельные размеры с радиусом отдушины 0, 25-0, 3 от радиуса колошника доменной печи. При этом радиус отдушины измеряется от центральной оси доменной печи в радиальном направлении к стенке шахты до первых микрообъемов железорудных материалов, загруженных в печь.

Отклонения от оптимального распределения:

Увеличенная коксовая отдушина. Радиус коксовой отдушины больших размеров (например, 0, 5 от радиуса колошника) приводит к негативным явлениям в коксовой насадке в нижней части доменной печи, хотя газодинамика и гидродинамика доменной плавки в целом могут быть превосходными. При этом ввиду низкой газопроницаемости рудного растянутого гребня зона когезии опускается вниз вплоть до фурменных очагов. Потоки жидких продуктов плавки стекают вниз через фурменные очаги и претерпевают в них интенсивное вторичное окисление. Жидкие продукты плавки практически не обрабатываются коксовой насадкой в пленочном режиме и при этом затруднено науглероживание чугуна (содержание углерода в чугуне может быть ненасыщенным), затрудняются восстановление кремния и марганца, а также обессеривание чугуна.

Характерными признаками излишнего размера коксовой отдушины являются пологая кривая температуры газов по радиусу колошника и неадекватный химический состав чугуна (низкие значения углерода, кремния и марганца) при его высокой физической температуре.

Уменьшенная коксовая отдушина. Сужение размера коксовой отдушины до 0, 2 от радиуса колошника обеспечивает обработку значительной доли расплавленных железорудных материалов (до 50 %) в коксовой насадке в пленочном режиме и обуславливает получение адекватного химического состава чугуна, при этом разброс химического состава чугуна снижается. Размер коксовой отдушины меньше 0, 2 от радиуса колошника (например, от 0 до 0, 1 от радиуса колошника) приведет к затягиванию, сползанию значительной доли железорудных материалов в центральную коксовую отдушину. При этом произойдёт снижении температуры газа в центре шахты до 300 - 400 ⁰С.

5.2.16 Уровень засыпи, масса железорудной порции, матрица загрузки устанавливаются заместителем начальника цеха по технологии по согласованию с начальником цеха.

5.2.17 Допустимая рабочая температура колошникового газа не должна превышать 400 ⁰С. При превышении температуры выше допустимой, необходимо открыть воду на форсунки и, если причина превышения не ликвидирована, перевести печь на тихий ход. Расход воды и степень снижения форсировки печи дутьем определяются мастером доменной печи в зависимости от температуры колошника.

5.2.18 В процессе работы БЗУ постоянно контролируют следующие параметры:

- последовательность работы клапанов;

- правильность отработки заданных программой угловых положений лотка и продолжительность высыпания материала из шихтового бункера;

- работу вибродатчиков, системы тензовзвешивания и радарных датчиков уровня шихты в шихтовом бункере;

- работу системы выравнивания давления;

- контроль температуры опор главного редуктора. Нормальная температура опоры не более 80 ⁰С, температура в блоке клапанов не более 120 ⁰С;

- контроль за работой системы охлаждения. Разность температур между входящей и выходящей водой должна быть не более 5 ⁰С, температура воды на входе не должна быть выше 50 °С, давление подпиточной химочищенной воды не менее 0, 3 МПа (3, 0 кгс/см²);

- подача азота в БЗУ. Объемная доля кислорода в азоте не должно быть более 3, 0%. Рабочее давление азота в системе – 0, 4 МПа (4 кгс/см²), температура в блоке клапанов не более 120 ⁰С;

- работа системы смазки. Рабочее давление - 30 МПа (300 кгс/см²). Работа контуров смазки;

- работа системы гидравлики. Рабочее давление масла в системе гидравлики – 18-20 МПа (180-200 кгс/см²), минимальное - 15 МПа (150 кгс/см²), максимальное – 22 МПа (220 кгс/см²).

Рабочие параметры контролируются в соответствии с ТИ 101-Д-51-2008.

5.2.19 Во время работы БЗУ возможно явление кострения материала в шихтовом бункере.

При появлении сигнала с радарного датчика уровня или с тензовесов, о наличии остатков материала в шихтовом бункере после опускания порции происходит остановка загрузки. При этом нижний газоуплотнительный клапан и шихтовый затвор остаются открытыми. Для возобновления загрузки необходимо выполнить следующие действия:

-мастер доменной печи по графикам работы вибродатчика или показаниям системы тензовзвешивания определяет, было ли ссыпание материала. В случае если он устанавливает, что это было ложное срабатывание радара, он временно устанавливает порог уровня выше показаний радара на момент «кострения» и продолжает грузить печь. После опускания порции материала уровень восстанавливается.

В случае, если в результате кострения материала произошло переполнение шихтового бункера и верхние газоуплотнительные клапаны остались открытыми вследствие того, что засыпаны шихтой, мастер доменной печи производит следующие действия:

- Вызывает газоспасателей, дежурных слесарей, старшего газовщика смены и ставит в известность начальника смены.

- Снижает давление горячего дутья. Степень понижения давления и необходимость открытия воды на форсунки определяется исходя из температуры колошникового газа.

- Бригадир слесарей вместе с работниками ГСС и мастером доменной печи поднимаются на основную колошниковую площадку. Связь между пультом управления и колошниковой площадкой осуществляется по рации. Бригадир слесарей определяет наличие материала в бункере и состояние оборудования БЗУ.

- По команде мастера доменной печи устанавливается ручной режим работы клапанов и оператор БЗУ перекрывается шихтовый затвор несколько раз (до 10 раз). Если шихта из бункера не высыпается, понизить давление дутья до 0, 2 кгс/см², открыть свечи, отделиться от газовой сети, понизить давление дутья до 0, 1 кгс/см² и вновь перекрыть несколько раз шихтовый затвор. Если материал вышел из бункера, производится неоднократное перекрытие шихтового затвора и закрытие нижнего газоуплотнительного клапана, после чего производится визуальный осмотр клапанов и продолжается загрузка печи.

- В случае, если материал продолжает висеть, необходимо остановить печь, отсечь листовой заглушкой бункер от печи, открыть люк бункера и принять меры к его опорожнению, после чего осмотреть внутреннее пространство. Если нет посторонних предметов и состояние клапанов удовлетворительное, закрыть люк, раскантовать листовую заглушку и задуть печь.