книги из ГПНТБ / Сорокин В.А. Доменная печь-автомат
.pdf
|
, + |
Т Е Х Н И Ч Е С К О Г О |
ПРОГРЕССА |
м Е Т А Л Л |
V Р Г О В |
В. А, С О Р О К И Н
ДОМЕННАЯ ПЕЧЬ-АВТОМАТ
В. А. С О Р О К И Н ,
ироф., докт. техн. наук
? V |
'- ѵ . , - |
|
V* |
>
ДОМЕННАЯ ПЕЧЬ-АВТОМАТ
Д о н е ц к о е |
к н и ж н о е |
и з д а т е л ь с т п о
196 2
6П3.1 |
т о . п ѵ . - |
.А» |
С 65 |
НАУЧН-ТГ-у. ■ |
|
6И6/ІНОТі_н/і |
Р |
|
ik |
* * < > |
& |
Донецкое книжное издательство в 1962 г. вы пускает три серии библиотечки «В помощь слуша телям университетов технического прогресса»: для металлургов, угольщиков и машиностроителей, В каждой серии пять брошюр.
Автор этой брошюры проф. В. А. Сорокин рассказывает о комплексной автоматизации до менных печей, знакомит металлургов с опытом работы счетно-решающих устройств на одной из доменных печей завода «Азовсталь», с примене нием универсальных управляющих машин и ге неральной схемой будущей доменной печиавтомата.
ВВЕДЕНИЕ
Исторический XXII съезд КПСС принял программу создания материально-технической
базы коммунизма. Через 20 лет |
наши стале |
|||
плавильщики |
будут выплавлять |
250 |
млн. т |
|
стали ів год, |
для чего потребуется |
около |
||
200 млн. |
т чугуна. |
|
|
|
Такой прирост выплавки чугуна будет до |
||||
стигнут за |
счет ввода в эксплуатацию |
новых |
||
доменных печей большого объема, реконструк ции существующих с увеличением их объема, улучшения подготовки к доменной плавке сы рых материалов, повышения содержания же леза в рудах до 67% и в офлюсованных агло мератахдо 60%, широкого применения при родного газа, сверхвысокого нагрева дутья (до 1200—1500°С), подогрева и конверсии при родного газа, применения обогащенного кис лородом дутья, совершенствования технологии доменной плавки и широкого внедрения ком плексной автоматизации и механизации домен ных печей.
Всесторонне будут использованы резервы повышения производительности труда и' сни-
3
жения себестоимости выпускаемой продукции. Комплексная автоматизация сыграет в этом деле значительную роль. Она позволит вести тепловые процессы на оптимальном уровне, что увеличит производительность агрегатов, снизит удельный расход топлива.
Внедрение автоматического управления хо дом доменной печи с оптимизацией процесса плавки значительно улучшит работу и техни ко-экономические показатели агрегата. Так, если первые опытные и недостаточно еще со вершенные счетно-решающие устройства, ус тановленные на доменной печи А завода «Азовсталь» (без оптимизации доменного процесса) увеличили производительность на 10,4% и сни зили расход кокса на 4,6%, то при оптимиза ции доменного процесса есть возможность ис пользовать большую часть теплового резерва доменной печи, достигающую временами 25%. Применение универсальной управляющей ма шины с оптимизацией процесса доменной плав ки улучшит полученный результат примерно в полтора раза. Выплавка чугуна возрастет на 15%, а расход кокса уменьшится на 7%, что позволит экономить около 1,5 руб. на каждой тонне чугуна.
Подсчитано, что капитальные вложения в комплексную автоматизацию современного ме таллургического завода будут в три раза меньше, чем полученная экономия за один только год. Капитальные затраты на таком предприятии окупятся примерно за три меся ца, что чрезвычайно выгодно для народного хозяйства-
ЗА КОМПЛЕКСНУЮ МЕХАНИЗАЦИЮ
Процесс доменной планки — один из на иболее сложных в металлургии. Он состоит из многообразных физико-химических, газодина мических и механических явлений. Наблюдать за тем, что происходит в печи, очень трудно. Следовательно, контролировать работу агре гата также сложно. Поэтому создание домен ной печи-автомата является важнейшей проб лемой доменного производства.
Современная доменная печь оснащена большим количеством контрольно-измеритель ных приборов, показания которых оказывают серьезную помощь в регулировании хода печи. Однако приборы фиксируют состояние про цесса не в полном объеме и не дают взаимо связи между отдельными параметрами. Ма стер, пользуясь показаниями, по опыту и ин туиции составляет общую картину хода до менной печи, а затем изменяет процесс, если это необходимо.
Такое представление процесса с учетом только качественных изменений не может быть во всех случаях достоверным. Поэтому вмеша тельство человека не всегда бывает уместным
2. 221 о
и успешным, так как он не учитывает количе ственных изменений. Длительные наблюдения, проведенные на доменной печи А завода «Азовсталь», работавшей на 90—100% самоплавко го агломерата, позволили установить, что до 20% выплавленного чугуна не соответствова ло техническим условиям главным образом по содержанию кремния, которое часто получа лось завышенным.
Даже при постоянном составе сырых мате риалов и неизменном количестве и температу ре дутья на современной доменной печи кон такт газов со столбом шихты непостоянен в те чение определенного времени, что изменяет количество тепла, усвоенного печью.
Известно, что остывающий газовый поток при движении через слой сыпучих материалов вверх весьма неравномерен по сравнению, на пример, с потоком, движущимся вниз. Распре деление же материалов на колошнике не мо жет быть однообразным вследствие разной скорости газового потока при выходе из стол ба шихты и неодинакового во времени профи ля засыпи перед загрузкой очередных калош.
Внедрение оптико-акустических газоанали заторов на углекислоту и окись углерода и га зоанализатора сопротивления на водород на одной из доменных печей завода «Азовсталь» показало, что бытующее до сих пор представ ление о стабильности доменного процесса не точно, так как оно основывалось на редких во времени и всегда усредняемых данных по со ставу колошникового газа и его температуре. Это приводило к видимой стабилизации дина мичного доменного процесса
6
Ходом доменной печи управляет мастер. Для этого ему приходится решать четыре за дачи: шихтовать доменную плавку, управлять сходом материалов, регулировать распреде ление материалов в печи и контакт их с газа ми, производить тепловое регулирование до менного процесса.
Плавку, как известно, шихтуют для того,
чтобы получить оптимальный |
состав |
шлака |
для выплавки заданной марки |
чугуна |
и уда |
лить пустую породу руды и кокса из |
печи в |
|
виде шлака в жидком состоянии. Расход из вестняка можно определить очень точно. Од
нако для этого нужно |
много |
времени, |
из-за |
чего мастер производит |
такие |
расчеты |
редко |
и приблизительно, что |
влияет |
на результаты |
|
работы доменной печи. |
|
|
|
Сходом материалов управляют для дости жения ровного и непрерывного движения стол ба шихты, которое зависит в основном от про ницаемости материалов и состояния профиля печи. Чтобы сохранить ровный ход, в печь нужно подавать оптимальное количество дутья, которое трудно определить. Избыточ ное или недостаточное количество воздуха уменьшает производительность агрегата.
Регулирование распределения материалов в доменной печи производят для улучшения газопроницаемости столба шихты, ее однород ности и обеспечения наилучшего контакта га за с шихтой. Этот фактор трудно учитывать потому, что доменная печь является полностью закрытым агрегатом, труднодоступным наблю дению.
2* |
7 |
Тепловое регулирование доменного процес са заключается в том, что определяют тепло, усвоенное печью, ее производительность, рас ход горючего и размер рудной нагрузки в по дачу, которая обеспечила бы полное исполь зование усваиваемого тепла, выплавку желае мого состава чугуна и поддержание равномер ного теплового режима в горне и по высоте печи. Решение этого вопроса требует еще бо лее точных расчетов, которые мастер, занятый оперативной работой, не в состоянии делать. Поэтому тепловое регулирование размером рудной нагрузки или изменением веса коксо вой подачи производится приблизительно, в результате чего ход доменных печей, как пра вило, не удерживается на оптимальных ре жимах, что вызывает перерасход кокса и по терю производительности. Таким образом, на добность теплового регулирования доменного процесса выдвигается самой практикой веде ния современных доменных печей.
Формулы математического описания до менного процесса вследствие его многофактор ности очень сложны. Однако их можно ре шать при помощи современных электронных счетно-решающих устройств.
ОПЫТНЫЕ СЧЕТНО-РЕШАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ТЕПЛОВОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
На доменной печи А завода «Азовсталь» в 1956 г. построена и прошла опытную эксплу атацию первая в мировой практике система приборов автоматического контроля работы
печи. Устройство дает непрерывные (шесть з секунду) импульсы параметров регулирования доменного процесса. Они получаются принци пиально новым методом непрерывного вычи сления по формулам при помощи счетно-ре шающих устройств. Формулы выведены из теп лового и материального балансов доменной печи и имеют 26 переменных величин.
Счетно-решающие устройства построены во Львовском политехническом институте под руководством чл. корр. Академии наук СССР
и УССР проф. К. Б. Карандеева по формулам автора данной работы. К такому методу полу чения параметров регулирования необходимо было прибегнуть из-за большой сложности и многофакторности доменного процесса.
Блок-схема автоматического регулирова ния теплового состояния доменной печи при ведена на рис. 1.
Параметры регулирования процессом та ковы:
а) выплавка чугуна на 1000 нм? сухого дутья, дающая взаимосвязь между часто ме няющимися параметрами (температурой ко лошника, составом газа, температурой дутья) и медленно меняющимися параметрами (сы рыми материалами, составом чугуна и шла
ка); |
•необходимый расход углерода на тонн |
б ) |
чугуна для использования усвоенного домен ной печью тепла в данный момент времени;
в) минутная производительность печи; г) рудная нагрузка в подачу, обеспечиваю
щая полное использование усваиваемого печью тепла;
9