303190

699

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра металлургии

Методические указания к курсовой работе

по дисциплине: «Конструкция доменных печей»

Составители: Дудина В.А. Иноземцев Н.С. Титов В.Н.

Липецк Липецкий государственный технический университет

2012

3

УДК669.162.21(07)

Д 812

Рецензент: С.А. Дубровский, проф., д-р техн. наук

Дудина, В.А.

Д812 Методические указания к курсовой работе по дисциплине: «Конструкция доменных печей» / В.А. Дудина, Н.С. Иноземцев, В. Н. Титов - Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2012. – 19 с.

Рассматриваются различные методы расчета профиля доменных печей. Представленные методические указания предназначены для студентов дневной, очно-заочной и ускоренной форм обучения по специальности: «Металлургия черных металлов».

Табл.1, Рис.1, Прилож.2

©ФГБОУ ВПО«Липецкий государственный технический университет», 2012

4

1.Общие методические указания к расчету

Расчет профиля доменной печи является составной частью курсовой работы.

Перед выполнением работы студент должен разобраться в расчетах, обратив внимание на достоинства и недостатки приведенных методов.

Курсовая работа состоит из трех частей: расчетной, графической по результатам расчета четырех профилей доменных печей (приложение 1 ) и схематической (изображение элемента конструкции доменной печи).

Основные исходные данные для курсовой работы:

1.Заданная производительность в мил. т передельного чугуна/год

2.Ожидаемый коэффициент использования полезного объема печи – к.и.п.о. (i, м3·сут/т)

Проектные размеры профилей доменных печей, разработанных Гипромезом во второй половине ΧΧ в, приведены в таблице.

Очертание рабочего пространства называется профилем доменной печи (рис). В горизонтальных сечениях профиль печи представляет окружности переменного диаметра, а в вертикальном сечении по оси печи – сложную симметричную конфигурацию, показанную на рисунке. В таблице представлены проектные размеры профилей доменных печей России и стран СНГ.

5

Таблица

Проектные размеры профилей доменных печей России

6

Рис. Профиль доменной печи

Н – полная высота, м; Н0 – полезная высота, м; hг – высота горна, м; hs – высота заплечиков, м;

hp – высота распара, м; hш – высота шахты, м; hк – высота колошника, м; dг – диаметр гона,

Д – диаметр распара, м; dк – диаметр колошника, м; α – угол наклона шахты, град; β – угол наклона заплечиков , град.

7

Основным размером доменной печи является полезный объем (V0,м3) рабочего пространства печи, ограниченный снизу горизонтальной плоскостью, проходящей через ось чугунной летки, а сверху – горизонтальной плоскостью, проходящей через основание большого конуса засыпного аппарата в опущенном положении, либо до верха защитных плит колошника при бесконусном засыпном аппарате.

По заданной производительности (P, т/сут) и к.и.п.о. (i, м3·сут/т) определяют основной размер доменной печи, характеризующий ее мощность, полезный объем:

Интенсивность хода доменной печи можно определить через отношение суточного расхода кокса (K, т/сут) к полезному объему:

При работе на подготовленной шихте интенсивность (Y) колеблется в пределах 0,9÷1,0 . По предполагаемой интенсивности хода печи (Y) и

полученному полезному объему (V0) определяют суточный расход кокса (K).

i = .

8

Отношение K/P есть относительный расход кокса (k, т/т), тогда:

i = .

Следовательно, чем ниже относительный расход кокса и выше интенсивность хода печи, тем меньше к.и.п.о. и тем больше может быть заданная производительность доменной печи.

Часто интенсивность хода доменной печи выражают количеством израсходованного кокса в сутки на 1 сечения горна:

= , т/·сут,

где А - площадь сечения горна, .

Определив требуемый полезный объем, можно рассчитать размеры профиля, пользуясь методами М.А. Павлова, А.Н. Рамма, М.К. Леонидова и др.

2. Метод М.А. Павлова

Метод Павлова М.А., впервые опубликованный в 1909 году, основан на применении эмпирических данных о работе доменных печей с разными профилями. В основе определения размеров профиля лежит объем печи:

V0= P · i .

После определения V0 можно найти другие размеры профиля, используя взаимосвязь с полной высотой печи (H) и диаметром распара:

V0 = Х·H·Д2,

Х – коэффициент, связывающий полезный объем печи с полной высотой и диаметром распара и учитывающий отклонение профиля от цилиндра. Значение Х может возрастать с увеличением угла заплечиков, высоты распара и

9

отношения . Вычисленный в свое время М.А.Павловым коэффициент Х в среднем составлял 0,54, а в современных условиях 0,56-0,63, причем величина

0,60-0,63 предпочтительнее, поскольку величина Х растет с увеличением объемов доменных печей. Величина Х может быть рассчитана по уравнению

.

При определении полной высоты печи и диаметра распара М.А.Павлов исходит из соотношения H/Д, рекомендуя его для древесно-угольных печей равным 5,0-4,25, а для коксовых 4,25-3,50 (для печей на слабом коксе). В

настоящее время Е = = 2,25÷3 и может быть вычислено по формуле:

Е = 3,6 – 3,2·10-4 V0 .

Задавая соответствующее отношение H/Д, можно определить значение полезной высоты () по формуле

H – полная высота с учетом засыпного аппарата:

Н= Н0 + (3,5÷5), м .

Для современных печей больших объемов

Диаметр горна и его сечение, возрастающие по мере увеличения количества дутья (м3/мин), М.А.Павлов определял в зависимости от интенсивности горения кокса у фурм и его количества, загружаемого в доменную печь в течение суток.

Правильность расчета диаметра горна проверяется по отношению ,

которое по эмпирическим данным М.А.Павлова, должно быть равно 1,10÷1,15.

Отношение должно быть в пределах 24÷28.

Диаметр колошника определяется из соотношения /Д = 0,67 ÷ 0,73. В

настоящее время для печей большого объема это отношение в пределах

0,63÷0,67.

= 0,63 · Д .

Для определения высоты горна задаются его объемом на 1 т суточной производительности, равным 0,0675 .

1

- объем горна от оси чугунной летки до оси воздушных фурм на 1 т

суточной выплавки, ·сут/т. По расчетам Павлова М.А. эта величина составляет 0,07-0,08, для печей полезным объемом 2000÷5000 она равна

0,05-0,07.

· ,м .

Высота воздушных фурм от уровня чугунной летки вычисляется по удельному объему горна в расчете на 1 т суточной выплавки передельного чугуна

.

Высота заплечиков

, м ,

где β – угол наклона заплечиков (79 - 82°) для современных доменных печей.

По рекомендации М.А.Павлова высота заплечиков может быть равна 3м

для всех случаев. Если h3 принимается, то определяется угол наклона заплечиков

tg β = 2· .

Высоту распара принимают в пределах 1,7-2,3 м, а высоту цилиндрической части колошника устанавливают равной 2,3-3,0 м.

Высоту шахты (конической ее части) определяют в зависимости от угла наклона стен по формуле

, м,

где α – угол наклона стен шахты

1