Советы начальнику доменного цеха

Борисов А.Ф.
Прогресс, 1996 г.

Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям.
Советы начальнику доменного цеха
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 SiC и 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.