title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Ведение печи

Ведение печи

Задача персонала, ведущего печь, заключается в том, чтобы, во-первых, систематически контролировать соблюдение всех правил по уходу за печью и, во-вторых, тщательно следить за ходом печи, своевременно принимая меры при тех или иных колебаниях в нагреве и ходе печи, производительности и в составе выплавляемого чугуна. При современных условиях доменного производства эти колебания происходят постоянно и являются характерной особенностью работы доменной печи. Они объясняются, в основном, непостоянством химического и физического состава проплавляемых материалов, а также постоянными изменениями в характере распределения материалов на колошнике.
Нарушение обслуживающим персоналом правил по загрузке печи, работа на неполной печи, загрузка в печь крупных кусков шихты, неисправность засыпного аппарата (например, налипание руды на большом конусе, неправильная работа вращающегося распределителя), несоблюдение установленной очередности в загрузке отдельных материалов и прочее еще более способствуют постоянным колебаниям в ходе печи. Чем лучше соблюдаются правила по загрузке сырых материалов и по уходу за печью, тем ровнее она работает, тем меньше колебания в производительности и составе выплавляемых чугунов и шлаков. Агломерация пылеватых руд, тщательная подготовка сырых материалов, обеспечивающая выравнивание их химического состава, работа на рудах, рассортированных по крупности, при постоянстве качества топлива, рациональное распределение материалов на колошнике позволят полностью устранить всякие колебания в работе доменной печи и добиться идеально ровного хода ее.
Для суждения о ходе доменной печи доменные техники наблюдают за состоянием фурм, составом чугуна и шлака, сходом подач, давлением дутья, давлением и температурой колошникового газа, составом колошникового газа и за выносом колошниковой пыли.
Наблюдение за фурмами дает возможность судить о нагреве печи, о равномерности или неравномерности работы печи по окружности, о количестве дутья, поступающего в печь (следует иметь в виду, что заданное количество дутья, засасываемого воздуходувкой, и количество дутья, действительно поступающего в печь, не всегда совпадают и отличаются одно от другого тем больше, чем больше противодавление печи).
Яркие, светлые фурмы, отсутствие темных кусков перед ними говорят о высоком нагреве печи; потускнение фурм и появление темных кусков свидетельствует о начавшемся похолодании, тем большем, чем тусклее фурмы и больше кусков перед ними.
Состояние кусков кокса перед фурмами говорит о количестве дутья, поступающего в печь. Быстрое мелькание кусочков кокса перед фурмами означает, что печь работает нормально и принимает дутье; при тугом ходе печи куски кокса движутся медленнее, «фурмы работают вяло», — говорят производственники. При сильных подвисаниях кокс лежит перед фурмами почти неподвижно — «мертво».
Состав чугуна и шлака зависит от шихты, загружаемой в печь, и от нагрева печи. Содержание кремния в чугуне определяется главным образом степенью нагрева печи: чем холоднее работает печь, тем меньше кремния в чугуне, и наоборот, так как ход реакций восстановления кремния и марганца, требующих большой затраты тепла, зависит от теплового состояния печи. Содержание фосфора в чугуне целиком зависит от его содержания в шихте. Содержание марганца и серы зависит как от шихты, так и от нагрева печи.
При постоянной шихте количество переходящего в чугун марганца тем больше, чем выше нагрев печи; сера, наоборот, переходит в чугун, при прочих равных условиях, в количестве тем большем, чем холоднее работает печь.
О составе чугуна судят по химическому анализу; при достаточном опыте содержание кремния, марганца и серы в чугуне можно определять с удовлетворительной точностью на глаз. Чем больше кремния в чугуне, тем меньше он искрит, протекая по канаве и желобам. Горячий литейный чугун, содержащий более 3% Si, не искрит совсем; холодные мартеновские чугуны, содержащие около 0,5% Si, выделяют целые снопы искр. На содержание марганца в чугуне указывают характерные зеленоватые язычки пламени. При повышенном содержании серы поверхность жидкого чугуна покрывается своеобразными пятнами, так называемым «салом».
Содержание закиси железа и закиси марганца в шлаке целиком зависит от нагрева печи: оно тем выше, чем ниже нагрев печи. Поскольку эти окислы сообщают шлаку специфическую окраску (горохово-зеленый цвет — закись марганца; бутылочнозеленый и черный — закись железа), о содержании их очень легко судить по излому застывшего шлака. Потемнение шлаков свидетельствует об увеличении содержания в них FeO и тем самым об ухудшении нагрева печи.

Содержание кремнезема в шлаке в основном зависит от содержания его в шихте, частично же и от нагрева печи. При низком нагреве печи кремния переходит в чугун меньше, чем предусматривалось расчетом; вследствие этого увеличивается количество кремнекислоты, переходящей в шлак, и шлак становится более кислым. Степень основности шлака легко определяется по излому его пробы: основной шлак в изломе камневидный, кислый — стекловидный. Этим обстоятельством пользуются при работе на литейных и бессемеровских чугунах для определения нагрева печи по составу шлака; при работе на мартеновский чугун обращают внимание главным образом на содержание закиси железа и закиси марганца.
Скорость схода подач определяется числом подач, загружаемых в печь в течение часа при сохранении нормального уровня засыпи. Для каждой печи, при данных условиях ее работы, эта величина устанавливается опытом. Увеличение скорости схода подач говорит об уменьшении времени пребывания руды в печи и при известных условиях может вызвать похолодание. Уменьшение скорости схода подач свидетельствует о тугом ходе или начавшемся подвисании.
В настоящее время о характере схода материалов судят в основном по показаниям диаграмм опускания шомполов. При плавном опускании столба шихты на диаграмме вычерчивается плавная кривая (рис. 270), при тугом ходе на диаграмме появляются прямые участки, свидетельствующие о том, что в течение данного периода времени шихта не опускалась и шомпол оставался неподвижным; прямые участки на диаграмме сменяются резким скачком пера вниз и вверх; это указывает на то, что после подстаивания шихта обрушилась, шомпол быстро опустился вниз, а затем был поднят вверх перед опусканием большого конуса (рис. 271).

Чрезвычайно важное значение для суждения о ходе печи имеют показания диаграммы давления горячего дутья. Кривая, вычерчиваемая на этой диаграмме, дает возможность судить о газопроницаемости столба шихтовых материалов в доменной печи.
При нормальной газопроницаемости столба шихты давление дутья держится на нормальном для данных условий работы уровне (обычно 1,1—1,35 ати для больших печей) и кривая, вычерчиваемая на диаграмме, идет более или менее ровно (рис. 272).

При ухудшении газопроницаемости столба шихты давление дутья возрастает тем сильнее, чем больше повысилось противодавление газов; кривая на диаграмме при этом резко заворачивает вправо (рис. 273) или поднимается вверх, если прибор вычерчивает горизонтальную линию.

Особенно сильно возрастает давление при подвисаниях, когда газопроницаемость шихты резко ухудшается. После такого подъема давления обычно делают осадку, что отражается на диаграмме; перо опускается до нуля.
Таким образом, по диаграмме давления дутья можно установить, когда возникает тугой ход или подвисание.
Еще раньше об этом сигнализирует самопишущий прибор давления грязного колошникового газа. Кривая, вычерчиваемая этим прибором при ровном ходе печи, показана на рис. 274. Как только начинаются обрывы шихты, на кривой давления колошникового газа появляются характерные пики (рис. 275).

Если появление таких пик приобретает систематический характер, необходимо принять соответствующие меры (изменить систему загрузки, снизить количество дутья), иначе неизбежен тугой ход печи.
Необходимо следить также и за температурой колошниковых газов. Как указывалось выше, колошниковый газ выходит из доменной печи по четырем газоотводам, температура измеряется и каждом из них и показания прибора записываются на диаграмме разными цветами (рис. 276). Получаются волнообразные кривые, так как при загрузке свежих материалов температура колошника падает, а затем снова повышается. Температуры в отдельных газоотводах не совпадают друг с другом, и поэтому на диаграмме точки ложатся разбросанно. При нормальном ходе печи точки, представляющие собой отдельные замеры температуры колошника, должны укладываться в ленту определенной ширины. Сужение или расширение этой ленты говорит о ненормальном распределении газового потока.
Состав колошникового газа является очень важным показателем хода доменной печи, так как позволяет судить о ходе процессов восстановления и о степени использования химической энергии газов. Ho для этого необходимо либо производить полный анализ множества проб газа, либо располагать так называемой средней пробой газа. Ввиду невозможности производить полный анализ многих проб газа (а отдельные пробы газа могут носить случайный характер вследствие постоянных колебаний его состава) и отсутствия устройств, обеспечивающих отбор средней пробы газа, пользоваться в должной степени составом газа для суждения о ходе доменной печи пока не представляется возможным.

В последнее время стала применяться и с каждым годом находить все большее распространение установка, конструкция которой разработана З.И. Некрасовым, для автоматического отбора проб газа в четырех точках по окружности печи на горизонте непосредственно ниже защитных колец.
Многочисленные анализы газа на углекислоту представляют собой вполне достоверные данные для суждения о степени равномерности распределения газового потока по отдельным участкам окружности печи, а также о степени развития периферийного потока газов.
Примерно одинаковое содержание углекислоты на всех четырех сторонах свидетельствует о равномерном распределении газового потока; появление значительной разницы в содержании углекислоты в газовых потоках по отдельным сторонам говорит о неравномерном распределении газов; при этом там, где газа проходит больше, содержание углекислоты будет меньше, и наоборот. О степени развития периферийного потока газов говорит сопоставление содержания углекислоты в периферийном газе с содержанием ее в средней пробе газа, отобранной из пылеуловителя. (Однако при этом следует иметь в виду, что при большом выносе газ в пылеуловителе содержит повышенное количество углекислоты, по сравнению с газом, входящим из печи, благодаря тому, что происходит восстановление рудной мелочи, выносимой из печи газовым потоком).
Хотя установка конструкции 3.И. Некрасова и не дает полных данных о восстановительной работе газов, тем не менее она исключительно ценна для доменных техников, так как дает надежные указания о распределении газового потока:

При установившемся режиме работы печи наблюдение за показаниями термопар, заложенных в кладку шахты на горизонте, находящемся несколько ниже защитных плит, может дать очень ценные указания о равномерности распределения газового потока по окружности печи. В тех случаях, когда ясно выраженный канальный ход газов отсутствует, кривые температуры в шести точках по окружности, записываемые на диаграмме прибора, идут довольно тесным пучком; наибольшая разница в температуре отдельных точек не превышает 100°C.
Значительное увеличение этой разницы, выражающееся в заметном отклонении какой-либо из кривых вправо, говорит о наличии канального хода газов и о необходимости принять соответствующие меры для его устранения. В качестве таких мер на одном из наших заводов применяются искусственные осадки на выпуске чугуна, изменение системы загрузки в сторону разрыхления периферии.
В последнее время на некоторых отечественных заводах стали устанавливать термопары для систематического замера температуры в кладке заплечиков. Эти замеры дают возможность судить о толщине гарниссажа, образующегося на стенках заплечиков: чем ниже температура, тем больше толщина гарниссажа. Чрезмерная толщина гарниссажа недопустима, так как сужение свободного сечения в заплечиках будет затруднять опускание материалов и ухудшать распределение газового потока.
Однако ввиду отсутствия достаточного опыта пока еще нет возможности дать исчерпывающие указания о том, как пользоваться замерами температуры кладки заплечиков для суждения о ходе доменной печи.
Вынос колошниковой пыли отходящими газами на печах, работающих на пылеватых рудах, является большим и колеблющимся; это в значительной степени затрудняет правильное ведение печей, так как происходят постоянные изменения количества руды, остающейся в печи. При уменьшении выноса печи холодают вследствие чрезмерного увеличения рудной сыпи; при увеличении выноса приобретают излишне горячий ход, сопровождающийся понижением производительности и повышением расхода кокса.
Вынос колошниковой пыли тем больше, чем больше мелкой руды в шихте, больше количество вдуваемого и печь дутья и более неровно работает печь. Вынос особенно подрастает при ходе печи осадками. Уменьшению выноса к некоторой мере способствует поливка мелкой руды водой. Поэтому почти все заводы, работающие на пылеватых рудах, обильно смачивают их водой.
Колебания выноса вредно отзываются ни pаботе доменной печи и могут повести к расстройству хода. Поэтому необходимо тщательно следить за выносом, своевременно увеличивая или уменьшая количество рудной сыпи.
Для устранения вредных последствий, вызванных pазличными колебаниями в ходе печи, в практике доменного производства прежде всего применяются изменение температуры дутья и изменение рудной сыпи.
При всех более или менее значительных похолоданиях для восстановления нормальной работы доменной печи на некоторое время необходимо увеличить расход кокса. Для этой дели при сохранении количества кокса, загружаемого в одну подачу, уменьшают, в зависимости от похолодания печи, количество рудной сыпи от 5 до 20%, изменяя соответственно количество известняка. На уменьшенной сыпи работают до тех пор, пока не восстановится нормальный нагрев печи, после чего постепенно или сразу возвращаются к нормальному количеству руды.
При небольших похолоданиях печи можно, не изменяя количества рудной сыпи, ограничиться увеличением температуры дутья; при более серьезных похолоданиях, наряду с увеличением температуры дутья, следует также уменьшать и количество рудной сыпи. Предел, до которого можно поднимать температуру дутья, устанавливается тепловой мощностью воздухонагревателей, с одной стороны, и способностью печи принимать нагрев дутья, — с другой.
Во всех случаях, когда приходится повышать температуру дутья, необходимо производить эту операцию постепенно, повывшая температуру в один прием не более чем на 10—20° С. Несоблюдение этого может вызвать подвисание шихты в печи.
При чрезмерном разогреве печи приходится уменьшать температуру дутья; необходимо помнить, что это средство является быстродействующим, в то время как изменение количества сыпи может сказаться на ходе печи лишь после того, как в горне проплавится достаточное число подач с утяжеленной сыпью, т. е. через 10—12 час., если время пребывания шихты в печи составляет 8 часов.
При подвисаниях и тугом ходе печи также приходится прибегать к работе на пониженной, против нормальной, температуре дутья.
Количество дутья, поступающего в единицу времени в печь, определяет собой скорость схода подач и тем самым — время пребывания шихтовых материалов в печи. Очевидно, что максимальная скорость схода подач зависит от минимально допустимого времени пребывания шихты в печи, при котором степень прямого восстановления не выходит из пределов, совместимых с нормальным расходом кокса. Однако в настоящее время ни практика, ни теория не могут дать ответа на вопрос о том, какое время пребывания шихты в печи является предельным. Поэтому на практике предельная скорость схода подач, а следовательно, и максимальное количество дутья устанавливаются в зависимости от хода печи.
Ход печи обрывами при давлении дутья, значительно повышенном против нормы, говорит о том, что печь дутья не принимает и нужно идти на уменьшение количеств, его. Раз установленное опытным путем оптимальное количество дутья должно поддерживаться постоянным. Частые изменения количества дутья очень неблагоприятно отзываются на работе печи, так как с изменением его изменяется объем окислительной зоны и распределение температур по высоте печи, а это влечет за собой целый ряд других изменений. Поэтому при частых изменениях количества дутья совершенно невозможно добиться хотя бы относительно ровного хода печи, без которого невозможно получить высокую производительность и низкий расход кокса.
В настоящее время количество дутья определяется по объему специальными приборами, установленными на воздуходувке; раньше о количестве дутья судили по его давлению, что совершенно неправильно, так как при одном и том же давлении количество дутья, поступающего в печь, может колебаться в весьма широких пределах.
Уменьшение количества дутья должно применяться в следующих случаях:
1) при сильных похолоданиях печи;
2) при ходе печи сильными осадками и подвисаниями;
3) при систематическом появлении пик на диаграмме давления грязного газа;
4) при быстром сходе подач с одновременным падением давления дутья, что является предвестником похолодания.
Корректирование шихты по выносу является методом, разработанным стахановцами для борьбы с вредным влиянием резких колебаний выноса колошниковой пыли на больших доменных печах.
Этот метод заключается в том, что колошниковая пыль выгружается из пылеуловителей через определенные промежутки времени и взвешивается. Делением веса полученной пыли на число загруженных за это время подач устанавливается количество руды на одну подачу, остающееся в печи, — так называемый «рудный остаток» или «рудная сыпь на фурмах». Добавкой соответственного количества руды в подачу (без известняка) при увеличении выноса и уменьшением ее при уменьшении выноса рудный остаток поддерживается постоянным, и таким образом влияние колебаний выноса почти полностью исключается.
В последнее время на ряде доменных печей наших заводов стали широко применять способ регулирования хода доменных печей изменением нагрузки. Применение этого способа имеет своей целью:
а) улучшить распределение газового потока в столбе шихтовых материалов с тем, чтобы лучше использовать восстановительную способность газа, а также заключающееся в нем физическое тепло. Уменьшение степени прямого восстановления в результате лучшего использования восстановительной способности газов и снижение температуры отходящих колошниковых газов в результате лучшего использования их физического тепла имеют своим следствием снижение расхода горючего;
б) обеспечить ровный и достаточно форсированный ход печи.
Регулирование хода печи изменением системы загрузки заключается в изменении величины подачи, изменении порядка загрузки отдельных материалов, а иногда и в изменении уровня засыпи.
Наиболее часто применяемым средством, однако, является изменение порядка загрузки отдельных материалов. Так, при чрезмерно развитом периферийном ходе применяют системы загрузки, способствующие развитию осевого потока газов, например, переход от раздельной загрузки к совместной.
Иногда же искусственно вызывают на некоторое время усиленный периферийный поток газов с целью прогреть в нижних горизонтах стены печи, вызвать расплавление настывших на них шлаков и тем самым устранить тугой ход или ход печи обрывами. В зависимости от обстоятельств, применяют либо раздельную загрузку, дающую относительно небольшое развитие периферийного потока, либо загрузку кокса перед рудой K/P/ или, особенно способствующую развитию периферийного потока, KP/. Изменение системы загрузки применяется также и для устранения хода печи каналами. В этом случае прибегают либо к подаче с переменным чередованием скипов кокса и руды, например PKPKK, либо к системам, при которых развивается периферийный поток газов, либо, наконец, к изменению поворота вращающегося распределителя.
При выборе той или иной системы загрузки руководствуются ходом печи и результатами плавки — суточной производительностью и расходом кокса. Большую помощь при выборе оптимальной системы загрузки оказывает систематический отбор проб газа. По среднему анализу газа судят о степени использования восстановительной способности газа; чем выше содержание углекислоты в газах, при прочих равных условиях, тем лучше восстановительная работа газов в доменной печи. Отбор проб газа по радиусу печи ниже уровня засыпи дает возможность судить о том, как распределяется газовый поток в столбе шихтовых материалов по радиусу. Высокое содержание углекислоты свидетельствует о том, что в этом месте проходит мало газов, и наоборот.
Опыт показал, что оптимальное распределение газового потока имеет место в том случае, если у стен печи в газах содержится немного углекислоты — 4—6%; по мере удаления от стен содержание углекислоты должно быстро расти до 12—15% и к оси печи снова падать до 2—5%. Это означает, что должно быть два развитых потока газа — периферийный и осевой.

title-icon Подобные новости