КОМПЛЕКС ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ЧУГУНА ИЗ ТИТАНСОДЕРЖАЩИХ АГЛОМЕРАТА И ОКАТЫШЕЙ РАЗНОЙ ОСНОВНОСТИ

Предлагаемая полезная модель относится к области черной металлургии, в частности к загрузке агломерата и окатышей разной основности в доменную печь, оборудованную бесконусным загрузочным устройством.
Известно множество различных загрузочных устройств для загрузки материалов в шахты доменных печей. Для равномерного распределения загружаемого материала по поперечному сечению шахты уже десятилетия назад были предложены вращающиеся шихтовые площадки с вращающимися распределителями, расположенными эксцентрично по отношению к оси печи. В таком устройстве за счет прохождения загрузочного отверстия распределителя над поперечным сечением шахты по двум наложенным друг на друга круговым траекториям достигается довольно равномерное распределение загружаемого материала без образования заметных конусных скоплений [1].
Несколько другое решение известно из патентного документа ФРГ. Основными элементами загрузочных устройств являются первая воронка с разгрузочным выходом в виде хобота для подачи материала к кромке печи и вторая воронка с вертикальным выходом для подачи материала в центральную часть печи [2].
Такое устройство характеризуется дороговизной и громоздкостью, кроме того, оно весьма ограничено в плане достижения желаемого профиля распределения различных загружаемых материалов.
Известно загрузочное устройство доменной печи, содержащее приемную воронку с делителями, расположенные один под другим и подвешенные на штангах конусы с чашами. Под приемной воронкой размещен дополнительный усеченный конус с четырьмя рассекателями шихты и четырьмя коническими впадинами, равномерно расположенными на его поверхности. Штанга верхнего конуса содержит расширение, размещенное таким образом, что при закрытом верхнем конусе оно расположено в выпускном отверстии приемной воронки, а при опущенном верхнем конусе - под ее выпускным отверстием [3].
Недостатком данного загрузочного устройства является его громоздкость и сложность в обслуживании, а также требует регулярной замены из-за воздействия высокой температуры и запыленности.
Недостатком известных загрузочных устройств является значительная количественная (по массе) и качественная (по мелким фракциям) неравномерности, которые составляют до 3-10%.
Причем даже сравнительно невысокая неравномерность остается всегда и с течением времени ведет не только к увеличению окружной неравномерности газового потока, но и к изменению толщины гарниссажа по окружности заплечиков и горна.
Известна система смешивания агломерата и окатышей и загрузка титаномагнетитового сырья в доменную печь, оборудованную бесконусным загрузочным устройством, работа которого регламентирована технологической инструкцией [4, Временная технологическая инструкция «Производство чугуна», ВТИ 102-Д-130-2004, АО «Нижнетагильский металлургический комбинат», г.Н-Тагил, 2004 г.]. Система предусматривает раздельную загрузку агломерата и окатышей в доменную печь.
Недостаток аналога заключается в том, что в процессе раздельной загрузки в доменную печь агломерата и окатышей в процессе их движения в объеме печи окатыши периодически поступают в зону шлакообразования раньше, чем агломерат той же порции. При этом наблюдается изменение свойств первичного шлака и повышенные колебания химического состава продуктов плавки.
Технический результат, достигаемый с использованием предлагаемого комплекса, представленного на рисунке, - улучшение показателей работы доменной печи при плавке титансодержащего сырья за счет снижения доли карбидов и карбонитридов титана в продуктах плавки.
Технический результат достигается тем, что комплекс доменной печи для производства чугуна из агломерата и окатышей разной основности, включающий доменную печь, систему дозирования агломерата, окатышей, кокса и добавок, систему загрузки материалов в доменную печь, систему подачи комбинированного дутья, систему отвода колошникового газа и систему уборки продуктов плавки, содержит
дополнительно систему смешивания агломерата и окатышей перед их загрузкой в доменную печь.
На рис.1 показан комплекс доменной печи для производства чугуна.
Комплекс для выплавки чугуна из титаносодержащих агломерата и окатышей разной основности состоит из доменной печи (1), системы дозирования агломерата, окатышей, кокса и различного рода добавок (2), системы загрузки материалов (4) в доменную печь, системы подачи комбинированного дутья (5), системы отвода колошникового газа (6), системы уборки продуктов плавки (7) и системы смешивания агломерата и окатышей (3) перед загрузкой в доменную печь (1).
Система шихтоподачи приводится на рис.2.
Условные обозначения, принятые на рисунке 2:
1 - бункера кокса; 2 - бункер известняка; 3 - бункера окатышей; 4 - бункера добавок;
5 - бункера агломерата; 6 - питатель коксовый; 7 - грохот коксовый;
1
2
8 - весы бункерные окатышей (O, О); 9, 11 - питатель; 10 - затвор шиберный;
1,
2
3
4
12 - грохот агломерата (AA, А, А); 13 - весы бункерные кокса; 14 - переключатель потока железорудных материалов; 15 - конвейер ленточный;
16 - весы бункерные железорудных материалов; 17 - скиповой подъемник;
23 - бункер мелочи агломерата.
Смешивание агломерата и окатышей происходит на конвейере путем согласования времени их выгрузки из весодозирующих устройств.
В соответствии с существующей системой шихтоподачи смешивание агломерата с окатышами достигается в том случае, если в момент открытия затвора бункерных весов окатышей порция агломерата находится под течкой соответствующих весов окатышей.
Исходная матрица заданной последовательности работы агрегатов системы загрузки и масс железорудных материалов может быть представлена в виде следующей таблицы.
Номер порции, загружаемой в скип
Номер бункера агломерата, из которого производится выгрузка
Заданная масса порции агломерата, т
Номер бункера, из которого производится выгрузка добавок или окатышей
Заданная масса добавок или окатышей
Номер бункера, из которого производится выгрузка окатышей
Заданная масса окатышей
1.
А<sub>1</sub>
M<sub>зд</sub> <sup>A</sup>
Д<sub>1</sub>
М<sub>зд</sub> <sup>Д</sup>
О<sub>2</sub>
М<sub>зд</sub> <sup>О</sup>
2.
А<sub>2</sub>
M<sub>зд</sub> <sup>A</sup>
О<sub>1</sub>
М<sub>зд</sub> <sup>О</sup>
-
-
3.
А<sub>3</sub>
M<sub>зд</sub> <sup>A</sup>
О<sub>2</sub>
М<sub>зд</sub> <sup>О</sup>
-
<sup>-</sup>
.
.
m.
A<sub>m</sub>
M<sub>зд</sub> <sup>A</sup>
Д<sub>n</sub>
М<sub>зд</sub> <sup>Д</sup>
O<sub>k</sub>
М<sub>зд</sub> <sup>О</sup>
Переход на 1
m,n,k - натуральные числа.
i
i
1
2
S
С использованием данных о расстоянии от грохота агломерата А до течки соответствующего строке выгрузки окатышей или добавки бункера О вычисляется путь, который проходит агломерат до течки бункерных весов окатышей (О, О) Λ.
БА
БО
ΔS=S-S
Интервал времени между началом выгрузки агломерата на конвейер и моментом открытия течки бункерных весов окатышей определяется по уравнению
грохота
Алгоритм определения времени работы грохота при выгрузке агломерата на конвейер (τ)
ссыпания
Время выгрузки агломерата на конвейер определяется при известной скорости ссыпания агломерата с грохота на конвейер ν:
Для каждого грохота скорость ссыпания является величиной, которая зависит от фракционного состава материала в бункере и рабочих характеристик грохота. Поэтому, на каждой выгрузке находится  по уравнению
i
агломерата
Здесь M  - масса выгруженного агломерата за текущую загрузку;
- время работы грохота на i-ой выгрузке.
выгр
i
М  находится как разница между массой ЖРМ, загруженной в бункерные весы материала, и массой окатышей и добавок
Здесь  - масса ЖРМ в бункерных весах материала (позиция 16, рис.1).
- масса окатышей в бункерных весах окатышей (позиция 8, рис.1).
- масса добавок в бункерных весах материала (позиция 9, рис.1).
Полученная информация используется для корректировки заданной массы материала на следующую выгрузку.
Находятся ,  и  по уравнениям
В результате выполненных расчетов можно сформировать матрицу информации, необходимой для работы оборудования системы шихтоподачи, которая представлена в таблице 2.
Номер порции
Номер гро-
Время рабо-
Номер бун-
Задан-
Интервал времени
Номер питателя
Задан-
Интервал времени
в цикле загрузки
хота
ты грохота агломерата
керных весов окатышей
ная масса окатышей в подаче
между началом работы грохота и открытием затвора бункерных весов окатышей
добавок
ная масса добавок в подаче
между началом работы грохота и работы питателя добавок
1
А<sub>i</sub>
τ<sub>грохота</sub>
O<sub>i</sub>
<img he="7" wi="9" file="00000012.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
τ<sub>SOOКАТЫШЕ</sub>
Д<sub>i</sub>
<img he="7" wi="9" file="00000013.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
τ<sub>Sддобаво</sub>
2
А<sub>i</sub>
τ<sub>грохота</sub>
O<sub>i</sub>
<img he="7" wi="9" file="00000012.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
τ<sub>SOOКАТЫШЕ</sub>
Д<sub>i</sub>
<img he="7" wi="9" file="00000013.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
τ<sub>Sддобаво</sub>
А<sub>i</sub>
τ<sub>грохота</sub>
O<sub>i</sub>
<img he="7" wi="9" file="00000012.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
τ<sub>SOOКАТЫШЕ</sub>
Д<sub>i</sub>
<img he="7" wi="9" file="00000013.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
τ<sub>Sддобаво</sub>
m
А<sub>i</sub>
τ<sub>грохота</sub>
O<sub>i</sub>
<img he="7" wi="9" file="00000012.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
τ<sub>SOOКАТЫШЕ</sub>
Д<sub>i</sub>
<img he="7" wi="9" file="00000013.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />
τ<sub>Sддобаво</sub>
Алгоритм можно представить в следующем виде
Номер операции
Момент времени (команда)
Выполняемая операция
1
Закончена загрузка порции в бункерные весы ЖРМ (рис.1, позиция 16)
Расчет <img he="7" wi="9" file="00000012.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />, <img he="7" wi="9" file="00000013.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />, <img he="7" wi="22" file="00000018.tif" img-content="undefined" img-format="tif" />, τ<sub>грохота</sub>
2
Разрешена загрузка окатышей в бункерные весы
Набор заданной дозы окатышей в бункерные весы
3
Разрешена выгрузка порции из
Выгрузка материала в скип
бункерных весов ЖРМ
4
Разрешен подъем скипа
Подъем скипа
5
τ<sub>0</sub>Разрешена загрузка порции в скип
Включение грохота бункера агломерата
6
τ<sub>Sддобаво</sub>
Включение питателя добавок
7
τ<sub>SOOКАТЫШЕ</sub>
Открытие затвора бункерных весов окатышей
8
Т<sub>0</sub>+τ<sub>грохота</sub>
Выключение грохота
10
Масса материалов в бункерных весах ЖРМ постоянна
Измерение массы материала в бункерных весах
11
Возврат на 1
ПРИМЕР
Проводилась доменная плавка с использованием в шихте титансодержащих агломерата, окатышей, кокса и добавок. Измерялся химический состав чугуна и шлака, и время совместного выпуска чугуна со шлаком. Результаты плавки в различных периодах приводятся в таблице.
Период 1 - (базовый) работа по ВТИ 102-Д-130-2004.
Период 2 - (опытный) работа со смешиванием агломерата и окатышей.
Период 3 - (сравнительный) работа по ВТИ 102-Д-130-2004.
Среднеквадратичные отклонения компонентов продуктов плавки
Период
Показатель
Базовый
Опытный
Сравнительный
Удельный расход железа, кг/т
970
971
969
Теоретический выход чугуна, т/сутки
5611
5590
5467
Расход кокса, кг/т
397
401
404
Расход ЖРМ, кг/т
1631
1628
1629
σ<sub>осн шлака</sub>
0,0332
0,0265
0,0274
σ<sub>[V]</sub>
0,0357
0,0289
0,0446
σ<sub>[S]</sub>
0,0059
0,0051
0,0061
Анализ приведенных данных показывает, что предлагаемая полезная модель позволяет решать поставленную задачу.
Использованная литература
1. А.с. СССР №1544807, кл. С21В 7/20, опубл. 23.02.1990 г., БИ №7.
2. Патент ФРГ №2825718 А1, опубл. 12.06.1978 г.
3. Патент РФ №2023012, кл. С21В 7/20, опубл. 15.11.1994 г.
4. Временная технологическая инструкция "Производство чугуна", ВТИ 102-Д-130-2004, ОАО "Нижнетагильский металлургический комбинат", г.Н-Тагил, 2004 г.