Глава 12. Отклонения от оптимального хода доменной печи, их предупреждение и устранение

Р асстройства (отклонения от оптимального) хода доменной печи возни­кают вследствие изменения условий работы печи и несвоевременного приня­тия мер, упреждающих серьезные отклонения от нормального режима плавки. Показания контрольно-измерительных приборов, характеризующих нормаль­ный ход доменной печи, приведены на рис. 12.1*.

Основными видами расстройства хода доменной печи являются: пери­ферийный ход, центральный ход, канальный ход, тугой ход, подвисание ших­ты (верхние и нижние), холодный ход, горячий ход, загромождение горна и образование настылей.

12.1. Периферийный ход

Периферийный ход характеризуется интенсивным движением газового потока в узком кольце у стен печи. Интенсивное развитие потока газов в пери­ферийной зоне вызывается, как правило, нарушением распределения шихто­вых материалов при загрузке их в печь. Нарушение оптимального распределе­ния шихты может произойти в результате изменения гранулометрического со­става железорудной части шихты, неправильной работы уровнемеров, продол­жительной загрузки доменной печи с большой неполнотой или, наоборот, с большим превышением уровня засыпи.

Работа доменной печи с развитым периферийным газовым потоком при­водит к ухудшению использования тепловой и химической энергии газа, вслед­ствие чего возрастает относительный расход кокса, загромождается осевая зона печи, снижается нагрев горна, ухудшается качество чугуна. Длительная рабо­та печи с интенсивным движением газа на периферии может привести к преж­девременному износу футеровки печи, а иногда- к массовому горению фурм.

П ериферийный ход характеризуется следующими показаниями конт­рольно-измерительных приборов (рис. 12.2): температура кладки и колошни­кового газа в газоотводах возрастает, ширина поля точек на диаграмме температуры газа в газоотводах увеличивается, содержание диоксида углерода в периферийном газе понижается на 3-5%, давление дутья несколько уменьшается при неизменном его количестве, давление колошникового газа периодически резко возрастает с образованием верхних пиков на диаграмме, сход шихты становится неровным (с подстоями, обрывами).

Для предупреждения чрезмерного развития периферийного потока га­зов обычно принимают такие технологические меры: 1) изменяют порядок загрузки так, чтобы к стенам печи загрузить большее количество железоруд­ных материалов; 2) понижают уровень засыпи материалов, приближая гре­бень мелкой шихты к стенам колошника печи; 3) уменьшают массу коксовой подачи, сохраняя неизменной величину рудной нагрузки.

При устойчивой тенденции печи к развитому периферийному потоку газа иногда уменьшают диаметр фурм и увеличивают их высов. Если по газодина­мическим условиям работы печи возможно увеличение количества дутья, то его увеличивают на 100-200 м³/мин.

При загромождении осевой зоны печи иногда загружают в печь 40-60 т кокса с набором на большой конус не менее 5-6 скипов. Затем в зависимости от нагрева печи компенсируют холостые подачи соответствующим количеством железорудной шихты.

12.2. Центральный ход

Центральный, или осевой, ход характеризуется чрезмерно развитым по­током газа в центральном кольце печи. Причинами такого нарушения могут быть: длительная работа доменной печи с загружающим периферию поряд­ком загрузки шихтовых материалов; низкие рудные нагрузки на кокс, особен­но при выплавке «горячих» чугунов; пониженный уровень засыпи, приводя­щий к чрезмерной загрузке периферии мелкими фракциями шихты.

Работа доменной печи с чрезмерно развитым центральным, или осевым, потоком газов может привести к образованию канального хода и похолоданию печи. Вследствие понижения температуры в периферийной зоне может обра­зоваться значительный слой гарнисажа и даже настылей. При устранении из­лишне развитого центрального хода газов образовавшиеся на стенках настыли и гарнисаж впоследствии могут сползать в горн, вызывая горение воздушных и шлаковых фурм. Особенно часто такие случаи бывают при выплавке литей­ного чугуна с повышенным содержанием кремния.

Признаком центрального хода является уменьшение содержания диокси­да углерода у оси до 1-2% и некоторое увеличение его у стен печи (рис. 12.3). Иногда максимум на кривой содержания СО₂ смещается к стенам колошника печи. На диаграммах уровня засыпи фиксируется неравномерное во времени движение шихты с подстоями и обрывами. Температура периферийных газов по показаниям термопар в кладке печи понижается на 60-80 °С по сравнению с оптимальным ее значением при ровном ходе доменной печи. Давление горячего дутья возрастает на 0,1-0,2 ати (10-20 к:Па), а расход его уменьшается. На диаграмме давления колошникового газа, возникают верхние пики. Дорожка точек на диаграмме температуры газа в газоотводах становится узкой и извилистой.

С целью предупреждения развития центрального потока газов нельзя допускать работу печи с длительной неполнотой или с пониженным уровнем засыпи. При увеличении количества мелких фракций в железосодержащей части шихты следует либо применять разгружающий периферию порядок загрузки шихты при соответствующем уменьшении величины рудной нагруз­ки, либо уменьшать количество дутья. В первом случае неизменной будет про­изводительность печи, но возрастет относительный расход кокса, во втором -неизменным останется относительный расход кокса, а производительность снизится соответственно уменьшению количества дутья.

Меры по устранению центрального потока газов применяют в зависи­мости от степени его развития. Для разрыхления периферии при сильно раз­витом центральном потоке применяют порядок загрузки материалов типа КАКА↓ или ККААК↓. Иногда применяют загрузку печи расщепленными по­дачами типа KA↓KA↓. Такой порядок загрузки способствует оттягиванию железосодержащей части шихты в промежуточную зону сечения печи и разрых­лению периферийной зоны.

Уменьшить развитие центрального потока газов можно снижением уров­ня засыпи или увеличением веса коксовой подачи. В первом случае гребень мелкой части шихты будет располагаться дальше от стен, способствуя раскры­тию периферийной зоны, во втором - в центральной зоне печи увеличится высота слоя железосодержащей части шихты и соответственно уменьшится газопроницаемость этой зоны. Устранять развитый центральный поток нужно постепенно. Не следует резко переходить к системе загрузки осевой части, не достигнув «раскрытия» периферии, так как при этом может наступить подвисание шихты вследствие резкого уменьшения ее газопроницаемости.