title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Подвисание и тугой ход печи

Подвисание и тугой ход печи

Подписание шихты в доменных печах — весьма серьезный вид расстройства хода. Сущность этого явления заключается в том, что столб шихтовых материалов перестает опускаться, несмотря на то, что в нижней части образовались пустоты в связи с выгоранием кокса. Подвисший столб материалов может оставаться без движения в течение нескольких часов, а при неблагоприятных условиях и неправильном ведении печи — даже сутками.
Вследствие весьма низкой газопроницаемости подвисшего столба материалов противодавление газов в горне очень сильно возрастает, что приводит к возрастанию давления дутья.
Наряду с этим поступление воздуха в горн доменной печи прекращается почти полностью, так как накопившиеся в горне газы не находят себе выхода и не дают возможности проникнуть в горн свежим порциям дутья.
Нагнетаемый воздуходувкой воздух, не имея возможности попасть в печь, выходит в атмосферу через неплотности; очень часто при сильных подвисаниях у воздуходувных машин открываются атмосферные клапаны для сбрасывания избыточного воздуха.
По этой причине горение кокса в горне доменной печи резко замедляется, и на фурмах можно видеть лежащие неподвижно куски кокса. На колошнике печи резко падает давление газа, выделение газа из свечей сокращается или прекращается почти полностью.
После обрушения подвисшего столба материалов печь может приобрести более или менее нормальный ход с относительно плавным опусканием шихты. Однако чаще подвисание повторяется, и лишь спустя некоторое время восстанавливается нормальный ход.
Гораздо чаще, чем подвисание, в современной практике встречается тугой ход печи, характеризующийся следующими признаками: а) скорость опускания подач становится ниже нормальной; б) материалы оседают не плавно, а обрывами, рывками; в) давление дутья повышается.
Тугой ход печи может продолжаться в течение многих суток подряд, проявляясь в более или менее ярко выраженной форме.
Как подвисание, так и тугой ход вызывается тем, что возникают какие-то препятствия к опусканию столба материалов; при тугом ходе эти препятствия являются местными, имеющими сравнительно небольшое развитие, в то время как при подвисании препятствия к опусканию шихты возникают на сравнительно большой площади.
Как уже указывалось, торможение и препятствие к опусканию столба шихтовых материалов может происходить вследствие кострения материалов, образования настылей на стенках шахты или заплечиков, уменьшения площади сечения зоны, в которой происходит выгорание кокса, и подпирающего действия газового потока.
Последний фактор в некоторых случаях может иметь решающее значение. Это бывает в тех случаях, когда густой тестообразный шлак склеивает кусочки кокса, полностью закрывая проходы для газового потока. Тогда газ, не находя себе выхода, начинает оказывать очень сильное подпирающее действие на поверхность столба.
С этой точки зрения механизм образования тугого хода, переходящего в подвисание, можно представить себе следующим образом. При застывании начавших плавиться первичных шлаков образуется газонепроницаемая поверхность где-то в распаре или заплечиках. Газовый поток, встречая такую поверхность и не имея возможности проникнуть через нее, оказывает на нее сильное давление, вследствие чего опускание материалов в этом месте либо замедляется, либо прекращается вовсе. Возможно, что эта поверхность в месте соприкосновения со стенками распара или заплечиков находит себе опору вследствие наличия на стенках выбоин или прилипшего шлака.
Застывание начавших плавиться шлаков вызывается в основном понижением температуры. Последнее может быть вызвано рядом факторов, например: общим понижением температуры в печи, понижением температуры вследствие сосредоточения жара в горне (действие высоконагретого дутья) или вследствие развития эндотермических реакций прямого восстановления.
Весьма существенное значение имеет скорость понижения температуры. Чем быстрее понижается температура, тем прочнее и монолитнее будет конгломерат шихты, не проницаемый для газа, тем сильнее будет подпирающее действие газов.
Вполне возможно, что в некоторых случаях главную роль в образовании сцементированного конгломерата, не проницаемого для газа, играет железистый шлак. Легкоплавкий железистый шлак может переходить, в жидкое, хорошо текучее состояние уже при сравнительно невысоких температурах — порядка 1150—1200° С. Расплавившийся шлак встречает большую поверхность раскаленного кокса, быстро восстанавливается с поглощением большого количества тепла и быстро застывает вследствие понижения температуры и выделения мельчайших частичек восстановленного железа, находящихся в твердом состоянии. Образование шлака с высоким содержанием закиси железа и даже магнитной окиси вполне возможно, когда на колошнике образуются местные скопления руды, трудно проницаемые для газа.
Такое скопление руды может приходить в область высоких температур (выше 1100°С) весьма слабо восстановленным и плавиться, образуя шлаки, насыщенные окислами железа.
Возможно, что после того как в некоторых местах образовались поверхности, не проницаемые для газового потока, в вышележащих слоях шихты создаются благоприятные условия для реакции распадения окиси углерода с выделением сажистого углерода. В результате усиленного выделения сажистого углерода куски руды разбухают и заклиниваются, что усиливает начавшееся подвисание шихты.
Если образование не проницаемых для прохода газа участков имеет ограниченное, местное развитие, то наблюдается лишь замедленный сход подач, обрывы, тугой ход; когда же непроницаемые участки распространяются на значительную площадь, происходит подвисание.
При наличии факторов, благоприятствующих развитию подвисания, а также при неправильных действиях лица, ведущего плавку, не проницаемые для газа участки становятся устойчивыми, а это приводит к упорным и длительным подвисаниям.
Наличие на стенках печи прочных постоянных настылей значительно облегчает возникновение подвисаний и тугого хода, но отнюдь не является обязательным условием для образования подвисания.
Иногда причиной подвисания может явиться перемещение зоны шлакообразования в заплечики. В этом случае уменьшение объема шихтовых материалов вследствие расплавления пустой породы будет происходить на более низких горизонтах.
Поэтому уменьшение площади сечения печи вследствие сужения профиля в области заплечиков не будет уже соответствовать уменьшению объема шихтовых материалов, и благодаря сильному кострению может произойти подвисание. Условия для возникновения такого рода подвисаний особенно благоприятны при высоких заплечиках.
Так могут быть объяснены в самых общих чертах причины возникновения подвисаний; детальное объяснение этого явления пока затрудняется в связи с тем, что данный вопрос изучен еще недостаточно.
В качестве мероприятий для ликвидации тугого хода, хода печи обрывами и подвисаний применяется снижение температуры дутья, уменьшение его количества, а также изменение системы загрузки.
Нагрев дутья уменьшается примерно на 100—200° С, количество дутья снижается на 10—15% против нормы, система загрузки изменяется в направлении, способствующем разрыхлению периферии. Практика показывает, что если эти мероприятия были проведены во-время, удается устранить тугой ход или начавшееся подвисание, — в том случае, конечно, когда отсутствуют особо благоприятные условия для торможения спускания столба шихты.
Если по тем или иным причинам не удается ликвидировать тугой ход, который переходит в упорное зависание, тогда для обрушения подвисшего столба материалов применяются следующие мероприятия.
Искусственные осадки шихты, имеющие целью способствовать обрушению подвисшего столба шихты. Путем открытия атмосферного клапана «Снорт» на воздухопроводе холодного дутья давление дутья быстро снижается до 0,1—0,05 ати (и даже ниже). Вследствие этого подпор газов внутри печи сразу падает и, если еще не успели образоваться прочные своды, происходит обрушение шихты.
Искусственная осадка дает тем больший эффект, чем быстрее и сильнее понижается давление. Так как при быстром понижении давления дутья при помощи клапана «Снорт» нагрузка воздуходувки быстро падает (вследствие чего она может выйти из строя), прежде чем делать осадки, договариваются с персоналом, обслуживающим воздуходувку, о предварительной разгрузке машины. Необходимо иметь в виду также, что нельзя снижать давление дутья до нуля во избежание попадания газа в воздухопровод холодного дутья, так как это может послужить причиной взрыва.
Искусственные осадки применяются всегда при возникновении подвисания, но лишь иногда удается полностью ликвидировать подвисание только за счет искусственных осадок. Такие осадки позволяют лишь время от времени обрушать подвисший столб материалов, но после обрушения в большинстве случаев подвисание продолжается; очень часто при упорных подвисаниях неоднократные искусственные осадки остаются безрезультатными, и подвисший столб материалов остается неподвижным.
Тогда приходится прибегать к более сильно действующему средству — к холодному дутью. Практически получить холодное дутье, т. е. дутье с температурой 20—30° С, не удается, и, в силу нагревания при сжатии, воздух поступает в печь с температурой около 100° С.
Положительное действие этого мероприятия заключается в том, что при холодном дутье размеры окислительной зоны увеличиваются и в горизонтальном и в вертикальном направлениях, область высоких температур перемещается вверх и в результате застывшая шлаковая корка, склеившая кокс в монолит, подплавляется.
Подача в печь холодного дутья всегда дает положительные результаты, если меру эту применить во-время, до того, как подвисший столб материалов сделается полностью газонепроницаемым; при полной закупорке столба поступление в печь воздуха прекращается практически полностью, и действие холодного дутья не может проявиться.
При холодных подвисаниях также не следует опасаться применения холодного дутья. Несмотря на то что при холодном ходе печи низкий нагрев дутья вреден, все же, в конечном счете, целесообразно давать дутье малого нагрева до тех пор, пока ход печи не выправится. Иначе осадки и подвисания причинят больше вреда и будут способствовать еще большему похолоданию. Хорошее действие при холодных подвисаниях оказывает применение холостых подач, так как оно способствует рызрыхлению шихты.
После обрушения подвисшего столба материалов подвисание может повториться, потому что перечисленные мероприятия, как правило, не устраняют причины, вызывающей подвисание; причины эти могут быть устранены только в результате установления правильного режима работы доменной печи — умеренного количества дутья, невысокой температуры его и, главное, в результате применения системы загрузки, обеспечивающей разрыхление периферии, но вместе с тем не позволяющей руде сосредоточиваться в каких-либо зонах, в частности, в осевом зоне.
Обрушение подвисшего столба шихтовых материалов обычно сопровождается резким возрастанием давления газа на колошнике, много раз превышающего нормальное давление; затем это давление быстро падает. Наряду с этим из печи выбрасывается большое количество кокса и руды, причем не только мелкой, по и кусковой. В прежние времена, когда конструкции верхней чисти печи были недостаточно прочными, часто в результате «осадки» после подвисания газовым толчком выбрасывался весь засыпной аппарат. В современных печах, обладающих колошником весьма прочной конструкции, выбрасывания засыпного аппарата на осадках никогда не наблюдалось; но и на этих печах осадки производили серьезные разрушения.
Первоначально разрушительное действие газового толчка объяснялось тем, что перед осадкой, в результате разрежения, происходил засос воздуха в подконусное пространство, и в момент осадки при смешении газа с воздухом происходил взрыв, производивший разрушительное действие. Однако эта точка зрения оказалась несостоятельной и была всеми оставлена. В настоящее время существует два мнения по этому вопросу. Согласно одному мнению, возникновение высокого давления газов в момент осадки вызывается чисто физическими причинами — например, сильным сжатием газа, находившегося ниже столба подвисших материалов при обрушении этих материалов, действующих в данном случае как поршень. Другая группа металлургов считает это объяснение неудовлетворительным, полагая, что одного только сжатия газа недостаточно для достижения тех высоких давлений, которые наблюдаются при некоторых осадках. По их мнению, эго давление в значительной степени возникает в связи с усиленным газообразованием за счет развития реакций прямого восстановления после прихода в область высоких температур невосстановленной руды. Мы считаем эту точку зрения более правильной, особенно учитывая возможность того, что вследствие развития реакции распада окиси углерода в подвисшем столбе куски руды уже насыщены углеродом — сажей и для быстрого хода реакций нужен только подъем температуры.

title-icon Подобные новости