Советы начальнику доменного цеха
Борисов А.Ф.
Прогресс, 1996 г.
НАРУШЕНИЯ НОРМАЛЬНОЙ РАБОТЫ ПЕЧИ, ЦЕХА.
ПУТИ УСТРАНЕНИЯ НАРУШЕНИЙ
Работа печи, цеха протекает в реальных условиях непрерывного изменения факторов. Рассчитывать на один раз установившиеся условия не приходится, а потому важно вовремя заметить и предвидеть возможные изменения для принятия конкретных мер. Если этого не сделать, то наступают нарушения в работе, а также возможен выход из строя агрегата.
Надо стремиться к установлению стабильной, ровной, интенсивной работы печи—при минимальном расходе кокса (0,2-0,25 т/т чуг.) добиваться максимального сжигания его на фурмах (интенсивность 1,1 т/(м сут.)). Только при этих условиях будет достигнута желаемая производительность печи, ее эффективная работа.
Неполадки, нарушения в работе печи, цеха требуют для их устранения дополнительных затрат. В практической работе печи, цеха бывают неполадки, нарушения следующего характера:
• образование канального хода печи, т.е. нарушение газового потока;
• возникновение периферийного потока газов;
• нарушение формы и расположения зоны размягчения-плавления, образование и опускание спеков;
• образование настылей и нарушение профиля;
• подвисание и подстои шихты, обрывы;
• замедленный сход шихты, когда печь "не берет дутье";
• обрушение спеков;
• оползание гарнисажа;
• похолодание печи от излишне большой рудной нагрузки, нарушений газового потока;
• горение фурм;
• нарушение графика уборки продуктов плавки, в результате чего наблюдается "закозление" ковшей;
• асимметричная загрузка шихты, нарушение организации газового
потока.
При рассмотрении вопросов, касающихся нарушений нормальной работы печи, ее хода, состояния нагрева, необходимо установить причины, вызывающие эти неполадки. Причинами могут быть: изменения качества сырья и порядка загрузки; нарушения теплового баланса, температурных зон в печи, газового потока, пластичной зоны. Этот перечень неполадок на практике значительно шире и для устранения каждой из причин необходимо принять конкретные меры. Ниже приведены неполадки, наиболее часто встречающиеся в доменной практике.
КАНАЛЬНЫЙ ХОД ПЕЧИ—это наиболее распространенный вид нарушения хода печи. Само название указывает на то, что газовый поток в своем движении в печи вверх не пронизывает шихту по всему сечению печи, как через сито, а устремляется в большие отдельные каналы. При этом участки шихты между каналами остаются необработанными газами, что приводит к нарушению зон восстановления шихты. В горн опускается невосстановленная шихта, нарушается тепловой баланс по зонам. Распознать это нарушение трудно, так как сход шихты может быть ровным, особенно если по сечению печи образовалось несколько каналов.
Признаками появления канального хода печи являются:
• повышение температуры колошникового газа и температуры по отдельным газоотводам на 50-21ЖС. Изменение характера диаграммы температуры колошника и температуры поверхности засыпи;
• по отдельным газоотводам резкое снижение (на 5-8%) содержания СО2 в газе;
• резкое повышение температуры газа по периферии у места расположения канала;
• увеличение количества дутья на отдельных фурмах, снижение температуры в горне, возникновение признаков похолодания печи;
• резкие колебания температуры и содержания СО2 в газе по радиусу печи.
Первое, на что следует обратить внимание и соответственно принять меры к восстановлению зоны размягчения-плавления как по форме, так и по расположению,—это изменение шихты и системы загрузки. Следует создать слоистость кокса в пластичной зоне и обеспечить температуру начала размягчения не ниже 1200°С.
Способствовать образованию канального хода могут: избыток дутья, неправильное распределение его по фурмам, высокая температура в горне, асимметричное распределение материалов на колошнике.
Для восстановления нормального хода печи необходимо уменьшить дутье на 5%, подать пар в количестве до 50 г/м3 дутья, клапанами отрегулировать дутье по фурмам (выравнять его), изменить систему загрузки, устранить застойные участки шихты (возможно применение виброметодов).
При устойчивом канальном ходе печи следует опустить уровень засыпи на 10-12 м, при давлении на фурмах 0,20-0,30 ат догрузить печь, постепенно в течение 2-3 ч восстановить режим работы печи.
ПЕРИФЕРИЙНЫЙ ХОД ПЕЧИ. В этом случае поток газов на периферии может быть или круговым (по всему периметру), или секторным. Такой газовый поток вызывается нарушениями распределения материалов при загрузке в печь, малым количеством дутья, малой скоростью истечения его из фурм, холмистостью зоны размягчения, малой высотой (до 1 м) холмов (конуса).
Признаками такого хода печи являются: • повышение температуры кладки шахты; • перепад температуры воды в холодильниках; • перепад температуры колошника и поверхности засыпи на периферии; • горение фурм; • снижение температуры чугуна, шлака; • снижение температуры газа в центре горна до 1250°С.
Средствами борьбы с этими видами неполадок являются: уменьшение диаметра фурм на 15-20мм, увеличение количества дутья на 2-3%, изменение системы загрузки для подгрузки периферии и разгрузки центра, понижение температуры горна до 1950°С
При устранении периферийного хода надо опасаться чрезмерного раскрытия центра печи—это может привести к нарушению ее хода. Особенно важно установить строгий контроль за состоянием центра печи снизу (в горне, заплечиках), и обеспечить его газопроницаемость и поддержание температуры не менее 1400°С.
Переполненный чугуном и шлаком горн также способствует периферийному ходу печи.
ПОДВИСАНИЕ ШИХТЫ И ЗАМЕДЛЕННЫЙ ХОД ПЕЧИ. При чистом профиле печи и других нормальных параметрах работы иногда появляются подстои шихты. Шихта начинает сходить рывками
(после задержки опускается сразу на 400-600 мм). Если не принять должных мер, это может перейти в систему, создав нарушение хода печи. При этом наблюдается повышение температуры колошника на 50-80°С, пульсация перепада давления в шахте на 0,2-0,3 ат, повышение давления горячего дутья.
Причинами такого рода неполадок являются: избыток дутья, высокая температура газов в горне, наличие большого количества мелочи в шихте, нарушение газопроницаемости, неорганизованность газового потока.
Шихта в печи находится всегда в "подвешенном" состоянии, но при ухудшении ее проницаемости и небольшом превышении давления сверх нормы создается сначала подпор, а затем продув газов. Может наступить такой момент, когда продув газов станет весьма сильным (образуется "труба"), и тогда шихта, особенно в пластичной зоне, оборвется на 5.-6 м вместе с пластичным слоем и загромоздит горн. В практике это явление, называемое "обрушением" спеков, допускать нельзя. Для этого следует вовремя уменьшить расход дутья на 5%, снизить температуру газов в горне, разгрузить центр печи. Предвидеть надвигающуюся угрозу мастер может на основе показаний приборов, а также исходя из интуиции на основе опыта.
При замедленном сходе шихты печь не принимает дутье— повышается давление, уменьшается сход шихты на 2-3 подачи в час, снижается активность работы на фурмах. В этих случаях необходимо усилить газовый поток в центре печи, уменьшить вязкость первичного шлака, понизить температуру горна.
ОБРАЗОВАНИЕ НАСТЫЛЕЙ. При нарушении пластичной зоны изменяется характер газового потока, а вместе с ним и температурные зоны по высоте печи. Характер изменения нестабильный ("пульсирующий"). При образовании периферийного хода печи зона размягчения пульсирует по высоте печи вместе с газовым потоком. В местах снижения температуры тестообразная масса прилипает к кладке печи, образуется настыль. Этому также способствует легкоплавкая шихта, содержащая мелочь < 3 мм и кокс < 20 мм. Начинается процесс неровного схода шихты, наблюдаются подстои, ухудшение использования СО, снижение содержания СО2 до 17%. Надо вовремя заметить изменение газового потока, а затем, используя изменения системы загрузки, режима дутья, а также приняв меры снижения температуры газа в горне, восстановить газовый поток.
Настыли—результат нарушения технологического процесса печи, приведшего к периферийному потоку газов и возникновению пульсации температурных зон. "Сработать" настыли нельзя, необходимо их удалять с применением механических средств.
ПОХОЛОДАНИЕ ПЕЧИ. Данный вид неполадок вызывается многими факторами нарушения технологического процесса, но причина похолодания одна —недостаток тепла для восстановления железа в зоне горна.
Зона восстановления железа опускается в заплечики, тепло расходуется на реакцию СО2 + С = 2СО, т.е. происходит снижение температуры. Шлак и чугун приходят в горн непрогретыми, вязкими, не дренируют, заливают фурмы, делают горн непроницаемым для газов.
Признаки похолодания:
• быстрый сход шихты;
• снижение температуры колошника;
• снижение давления дутья. Это отклонение хода может наступить также после обрушения спеков и оползания гарнисажа.
Для налаживания хода процесса в этом случае рекомендуются следующие меры: • уменьшить дутье;
• прекратить подачу пара и природного газа в печь;
• использовать "холостые" подачи.
НАРУШЕНИЕ ПЛАСТИЧНОЙ ЗОНЫ (ЗОНЫ КОГЕЗИИ). Структура этой зоны слоистая (руда,кокс). Она формируется при загрузке и имеет форму конуса высотой до 4 м в температурном интервале 1200-1250°С и толщину слоя размягчения- плавления 0,7 м. Шлак содержит до 5% FeO.
Газовый поток формируется выше пластичной зоны. Профиль зоны когезии замеряется вертикальным зондом, поддерживается стабильно путем соблюдения технологии, обеспечения требуемого качества применяемого сырья. "Основание" зоны должно быть на расстоянии 300-400 мм от кладки печи. Ее состояние регулируется системой загрузки, количеством дутья, умеренным периферийным ходом. Большое количество газа может прорвать этот конус. При этом образуется "труба" и зона когезии нарушается, на фурмах появляются куски спеков. Возможно обрушение всего конуса, тогда масса 150 т целиком опускается в горн. В практике такое явление называется "обрушение" спеков.
Контроль и поддержание пластичной зоны в рабочем состоянии имеют решающее значение в управлении ходом печи. Давление газа по высоте шахты служит показателем расположения и состояния пластичной зоны (зоны когезии). Перепад давления должен быть плавным по высоте печи.
ГОРЕНИЕ ФУРМ. Данный вид неполадок на практике встречается довольно часто, установить причину его возникновения порой бывает трудно.
Наиболее распространенные причины— слабый кокс, замусоривание, плохой дренаж горна и образование основных шлаков, содержащих 42-45% СаО. Прогар фурм вызывается периферийным ходом печи, так как в этом случае "центр не дренирует", происходит накапливание чугуна у отдельных фурм.
Чтобы избежать прогара фурм, надо создать условия, при которых опускание расплавленных чугуна и шлака будет происходить в зоне на расстоянии 500-600 мм от периферии. Это достигается регулированием зоны когезии и газового потока, созданием хорошего дренажа горна, особенно в центре печи, а также обеспечением образования жидкоподвижного шлака, так как густой шлак с мелким коксом загромождают горн.
Поверхность фурм для повышения стойкости должна быть защищена посредством напыления SiCи S13N4. Большое значение имеет охлаждение фурм, необходимо создать давление охлаждающей воды до 10 ат и скорость воды в фурме до 15 м/с. Вода должна быть чистой. Используемая для фурм листовая медь должна быть чистой по примесям, особенно по сере, иметь хорошую теплопроводность. Следует применять конструкцию "вечной фурмы" со стойкостью 1000 сут работы.
НАРУШЕНИЕ ГРАФИКА ВЫПУСКОВ ЧУГУНА И ШЛАКА. Нельзя допускать работу печи с горном, переполненным шлаком и чугуном, так как это приводит к нарушению газового потока, развитию периферийного хода, что вызывает похолодание печи. Кроме того, такое положение создает на печи опасные условия труда.
В большинстве случаев данное положение создается из-за отсутствия ковшей. Требования по уходу за состоянием ковшей должны быть на таком же высоком уровне, как и по эксплуатации печи.
Закозление канав и ковшей указывает на неровный ход печи или похолодание горна, так как из-за наличия в чугуне и шлаке механических примесей мелкого кокса температура их затвердевания снижается, как говорят в этом случае: "пошел грязный чугун и шлак".
При высокой температуре горна из-за особых свойств кокса в печи образуется много спели (графита), которая при смешивании с чугуном и шлаком делает их вязкими. Это приводит к ухудшению дренажа и горению фурм.