8.1.3 Структура стовпа шихти

С труктуру стовпа матеріалів в доменній печі можна представити у вигляді схеми (рис.8.4). У верхній половині шахти в зоні невисоких температур прошарки залізорудного матеріалу зберігають сипучість. Із опусканням шихти вниз і підвищенням температур до 1000-1300^оС в зоні розм’якшення (когезії) сипучими залишаються прошарки коксу. Під зоною когезії знаходиться зона інтенсивного руху коксу, ще нижче – центральна зона малорухомого коксу. Біля фурм утворюються зони розпушення і дискретного обвалювання коксу у біляфурмові порожнини.

Рис. 8.4. Схематична структура стовпа доменної печі при двох конфігураціях зони когезії: 1 – W – подібна зона когезії; 2 – - подібна зона когезії; 3 – чавун;4 – шлак; 5 - зона нерухомого шару коксу (коксовий тотерман); 6 – зона рухомого шару коксу; 7 – зона когезії; 8 – зона кускових матеріалів; 8- зона кускових матеріалів; 9 – шари залізорудних матеріалів в пластичному стані в зоні когезії; 10- шари кускових залізорудних матеріалів в сухій частині шахти; 11 – шари коксу в сухій частині шахти; 12 шари коксу в зоні когезії (коксові

вікна); 13 – зона циркуляції

Прямий вимір структури стовпа шихтових матеріалів в працюючих доменних печах за допомогою автоматичної зондової скануючої системи показав значну різницю в структурі кускової «сухої» зони стовпа. В доменній печі об’ємом 5500 м³ шихтові матеріали завантажувалися за допомогою безконусного завантажувального пристрою з метою створення розвиненого вісьового потоку газів. Шар шихти (рис. 8.5, а) товщиною приблизно 6 м (7 подач) характеризується чітко вираженою шаровою структурою «кокс-агломерат» і наявністю зон викиду коксу до периферії на відстані біля 0,5-1,0 м від стінки шахти. Частина відображення (область 4) ідентифікується зоні плавлення доменної печі, що працює з розвиненим центральним потоком газів.

Р ис. 8.5 – Структура стовпа шихтових матеріалів доменних печей № 5 (а) і № 1 (б) АТ «Северсталь», отримана за допомогою скануючого зондування (за В.А.Доброскоком і Р.Е.Загітовим)

На рис.8.5, б представлені результати зондування печі об’ємом 1033 м³, оснащеної типовим конусним завантажувальним пристроєм. У даному випадку чітка шарова структура матеріалів відсутня. Проявляються «лінзи» (скупчення коксу і агломерату, що відповідні подачам), а також велика частка зон, де кокс, агломерат і обкотиші знаходяться в суміші. Товщина шару шихти, приведеного на рис.8.5, б складає біля 3 м і відповідає 4 подачам.

Структура стовпа шихти поряд із газодинамічними характеристиками шихтових матеріалів справляє суттєвий вплив на газопроникність стовпа. Особливе значення має форма, товщина і розміщення зони когезії в робочому просторі печі. Зона когезії являє собою просторове утворення в стовпі шихти з різко вираженими прошарками слабогазопроникних розм’яшених залізорудних матеріалів і прошарками високогазопроникного сипучого коксу. Прошарки коксу між прошарками залізорудної шихти отримали назву коксових «вікон», оскільки крізь них проходить найбільша частина пічних газів.