Нарушения окружного распределения

Радиальные отклонения от нормального распределения газового потока при задержке их устранения приводят к значительным и долго действующим общим изменениям в ходе печи, вызывая различные ненормальности, такие, как горение фурм, подвисания шихты, оползание гарнисажа, заливка фурм шлаком и др. Одним из возможных осложнений является нарушение окружного распределения газового потока.

Устойчивое неравномерное распределение газа по окружности печи может быть следствием искажения профиля печи, в том числе за счет накопления щелочей и цинка, неравномерного распределения дутья и природного газа по фурмам, несоответствия газодинамической напряженности плавки гранулометрическому составу шихты, неточной центровкой загрузочного устройства, сбоев в работе ВРШ, попадания воды в печь.

Признаки устойчивого неравномерного распределения газа по окружности:

– в начальной стадии наблюдаются периодические отклонения показаний отдельных термопар периферийного газа от установившегося значения;

– неравномерная работа фурм по интенсивности и яркости свечения;

– периодическое появление неподготовленных материалов и шлака на фурмах в отдельных секторах печи;

– неравномерный состав и температура продуктов плавки по леткам.

Для устранения намечающегося нарушения окружного распределения газового потока необходимо в первую очередь направить коксовые гребни (20 – 30 подач) в сторону точки с самой низкой температурой периферии. Если эта мера не дала ожидаемого эффекта, то необходимо:

– понизить величину общего перепада давлений путем сокращения расхода дутья, одновременно выявить и устранить причину неравномерного распределения газового потока по окружности печи, равномерность распределения дутья и природного газа по фурмам, возможность попадания воды в печь и т. д.;

– изменением параметров режима загрузки уменьшить подгрузку периферии, сохранив при этом прежнюю интенсивность работы центра;

– загрузить 2 – 4 холостые подачи кокса с последующей компенсацией их железосодержащими материалами, а при наличии – сварочным шлаком;

– при необходимости сделать серию промывок для очистки профиля печи.

В зависимости от сосредоточенности и развития окружной неравномерности газового потока может быть вызван канальный или односторонний (перекос уровня засыпи) ход печи.

Канальный ход.

"Канал" – местный разрыхленный участок в столбе шихтовых материалов, по которому устремляется усиленный поток газов. Образование каналов вызывает неравномерное распределение шихтовых материалов, а также ухудшение работы газов, и является, как правило, следствием увеличения количества мелочи в шихте, или ухудшения качества кокса, "передува" печи, неравномерного распределения дутья и природного газа по фурмам, вязких и холодных шлаков, неудовлетворительного состояния засыпного аппарата, работы с неисправным ВРШ, неравномерного разгара кладки, образования настылей, резкого колебания химического состава первичных шлаков, значительных колебаний температуры в зоне первичного шлакообразования, состояния кольцевого воздухопровода и фурменных отводов дутья. Эти же причины могут вызвать и односторонний ход печи.

Признаки канального хода:

– давление горячего дутья непостоянное, наблюдается резкое повышение и понижение давления (до 0,01 – 0,015 МПа или 0,1 – 0,2 ати) во время подстоев и обрывов шихты;

– –на диаграмме давления колошникового газа и верхнего перепада появляется большое количество кратковременных повышений давления, имеющих место как в момент опускания подачи, так и при обрывах шихты;

– разница между максимальной и минимальной температурами периферийных газов увеличивается;

– кривые температуры колошникового газа перестают перемешиваться и выделяются из общей ленты самостоятельными ветвями, температура в газоотводах, расположенных вблизи канала возрастает, в остальных падает;

– шомпольные диаграммы показывают большое количество подстоев шихты и ее обрывов, особенно, если канал находится вблизи одного из шомполов. При расположении канала в стороне, шомпол некоторое время подстаивает и при обрыве шихты уходит без меры;

– на диаграмме распределения CO₂ по радиусу печи содержание диоксида углерода в районе канала пониженное, общее содержание CO₂ в колошниковом газе уменьшается;

– фурмы в районе канала работают интенсивно, но холоднее, чем остальные, на них периодически появляются куски неподготовленного материала или шлак;

– во время выпуска наблюдаются значительные колебания нагрева жидких продуктов плавки.

Для борьбы с канальным ходом, возникшим вследствие увеличения содержания мелочи в шихте, необходимо разгрузить периферию. Практически это достигается:

– системой загрузки, разгружающей периферию;

– установкой станции вращающего распределителя, позволяющей загружать гребень рудных материалов в сторону канала;

– загрузкой "пыжа", состоящего из холостых подач и сварочного шлака;

– загрузкой сдвоенной подачи кокса и рудной сыпи.

Если принятые меры не привели к ликвидации канала, то необходимо сделать кратковременное глубокое уменьшение расхода дутья до 0,2 ати с опусканием уровня засыпи до 3 – 4 метров, а затем догрузить печь коксом до заданного уровня и постепенно раздувать с пониженным, против обычного, общим перепадом.

При длительном ухудшении качества сырья необходимо установить облегченный режим работы печи: разгрузить периферию, уменьшить количество дутья, обеспечивая при этом нормальный нагрев продуктов плавки.

Следует иметь в виду, что все способы борьбы с неровной работой печи, в том числе и с канальным ходом, наиболее эффективны в начальный период расстройства. При запущенном расстройстве они не оказывают быстрого действия, а длительное применение (15 – 20 часов) таких мер, как разгружающие периферию системы загрузки или работа вращающегося распределителя на 2 – 3 станции, могут в свою очередь, препятствовать восстановлению нормального режима.

Односторонний ход.

Признаки одностороннего хода печи:

– на диаграммах шомполов отмечаются различные уровни;

– увеличивается разность в показаниях термопар верха шахты;

– кривые температуры газа в газоотводах идут обособленными линиями, общая ширина ленты увеличивается;

– кривые содержания CO₂ по двум противоположным радиусам колошника имеют существенное различие;

– в местах интенсивного газового потока температура исходящей воды холодильников шахты повышается;

Для устранения перекоса поверхности засыпи необходимо принять следующие меры:

– увеличить загрузку рудной сыпи в сторону пониженного уровня;

– перевести печь на тихий ход и загрузить 3 – 4 подачи с последующей медленной раздувкой.

При невозможности выправить односторонний ход печи указанными выше способами, необходимо прибегнуть к более решительному средству исправления хода – загрузке 50 – 70 тонн кокса в виде холостых подач с заменой в последующих подачах приблизительно такого же количества рудных материалов сварочным шлаком. Этой операцией достигается хорошее разрыхление шихты без лишнего повышения нагрева. Возможно совмещение этого мероприятия со снижением давления дутья до 0,2 ати с последующей медленной раздувкой.

При устойчивом характере перекоса необходимо проверить правильность показаний шомполов, работу ВРШ, равномерность распределения дутья и природного газа по фурмам.

Неравномерное окружное распределение газового потока, в том числе и односторонний ход, может иметь место длительное время, например, когда причины могут быть устранены только на ремонте. В этом случае с перекосом можно бороться установкой фурм меньшего диаметра в район ускоренного схода шихты, или закрытием части фурм через одну в районе ускоренного схода шихты, или открытием фурм (если имелись закрытые) в районе замедленного схода шихты.

Загромождение горна.

Загромождение горна может быть следствием:

– значительных колебаний нагрева;

– длительной и неровной работы доменной печи с неудовлетворительным газовым потоком;

– частыми обрывами шихты и оползаниями гарнисажа, обусловленными ухудшением работы осевой зоны печи;

– систематических нарушений режима отработки продуктов плавки;

– длительной работой на шлаках повышенной вязкости, или чрезмерно основных шлаках;

– ухудшения механической прочности кокса или ухудшения его отсева на грохотах перед весовыми воронками;

– попадания воды в печь;

– образования неплавких масс в горне, представленных конгломератом твердых карбидов и нитридов титана в случае проплавки титаносодержащих материалов.

В результате в горне накапливается большое количество коксовой мелочи и графита, образуются вязкие, малоподвижные массы. Образованию графита (сажи) может способствовать неравномерное распределение природного газа по фурмам и работа печи с заниженной, против оптимальной, теоретической температурой горения. Объём горна значительно уменьшается, причем уменьшение объема может происходить из-за образования настылей на стенах горна, или забивки коксовой насадки центральной части горна вязкими массами, состоящими из конгломерата шлака, чугуна, коксового мусора и графита.

Признаки загромождения горна:

– замедленное движение шихты перед выпуском продуктов плавки, заметно ускоряющееся во время выпуска;

– постепенное снижение расхода дутья между выпусками;

– увеличение нижнего и общего перепада давлений;

– увеличение выхода графита и коксовой мелочи во время выпуска чугуна;

– ухудшение равномерности выдачи продуктов плавки по леткам и увеличение колебаний химического состава продуктов плавки;

– учащение горения воздушных фурм (чаще снизу);

– систематическое уменьшение, по сравнению с обычным, количества чугуна наливаемого на выпуске до появления шлака;

– увеличение содержания CO₂ в осевой зоне печи.

Запоздалое принятие мер по борьбе с загромождением горна вызывает длительное и тяжелое расстройство хода печи, приводит к крупным авариям в системе охлаждения горна и воздушных приборов. Поэтому важно своевременно организовывать профилактические промывки горна сварочным шлаком или другими трудновосстановимыми материалами (например, сырая руда или неофлюсованные окатыши, кроме окатышей Качканарского ГОКа).

Для профилактики образования известковых настылей в горне, накопления коксового мусора и графита, в случае отсутствия трудновосстановимых материалов, должны применяться такие меры, как: периодический перевод работы печей на шлаки с основностью ниже установленной на 0,02 – 0,05 по CaO/SiO₂ с одновременным повышением нагрева чугуна на 0,1 – 0.15 % по содержанию кремния; временное изменение соотношения расхода природного газа к дутью в сторону его снижения; ввод в шихту разжижающих шлак добавок (плавиковый шпат, марганцевая руда и др.).

Для профилактики чрезмерного накопления титанистых отложений в горне, что может иметь место при проплавке железорудных материалов с повышенным содержанием титана, эти материалы должны периодически выводиться из шихты. В период работы печи без титаносодержащих материалов должны проводиться промывки горна промывочными шихтами, содержащими сварочный шлак или другие трудновосстановимые железосодержащие материалы или разжижающие шлак добавки. Периодичность вывода из шихты материалов с повышенным содержанием титана устанавливает начальник цеха.

При первых признаках загромождения горна мастер доменной печи по согласованию с начальником цеха или с заместителем по технологии должен применять следующие меры:

– проверить состояние охлаждения печи, воздушных приборов и клапанов горячего дутья. Устранить попадание воды в печь, если оно имеет место;

– проверить работу коксовых грохотов и принять меры по обеспечению коксом повышенной прочности;

– проверить равномерность распределения природного газа по фурмам;

– вывести из шихты материалы с повышенным содержанием титана;

– повысить физический нагрев продуктов плавки, принять меры к повышению стабильности теплового состояния печи. Не допускать работу с пониженным нагревом;

– понизить основность шлака на 0,01 – 0,05 по CaO/SiO₂;

– загружать в печь промывочные шихты со сварочным шлаком или другими трудновосстановимыми материалами, или с разжижающими шлак добавками; количество и состав промывочных шихт устанавливается начальником цеха или заместителем по технологии;

– на время промывки горна усилить контроль теплосъемов на холодильниках системы охлаждения горна и лещади;

– обеспечить строгое выполнение графика выпусков чугуна.

При загромождении горна не рекомендуется сокращать количество дутья, установленное оптимальным режимом.

Если перечисленные выше меры не устранили загромождения горна и началось массовое горение воздушных фурм, необходимо:

– уменьшить величину рудной калоши, обеспечивая прохождение газов в осевой части печи;

– при учащенном горении одних и тех же воздушных фурм необходимо их закрыть;

– увеличить количество выпусков чугуна с учетом уменьшающейся емкости горна.

Потеря объема печи.

Случаи расстройства хода, сопровождающиеся нарастанием излишнего гарнисажа в районе заплечиков, распара и шахты могут иметь место при существенном изменении шлакового режима и температурных полей в доменной печи при работе печи:

– в условиях больших колебаний качества сырья;

– на расходе дутья ниже оптимального;

– подстоями и обрывами шихты, подвисаниями её;

– на опущенном уровне засыпи;

– с продувами шихты, сопровождающимися образованием каналов;

– на дающих течь воды охладительных приборах шахты.

Признаками этого расстройства являются:

– постепенное повышение общего перепада давления по высоте печи за счет роста нижнего перепада;

– самопроизвольное уменьшение расхода дутья;

– снижение интенсивности работы фурм;

– наиболее точно указывает на зарастание заплечиков, распара и низа шахты снижение тепловых нагрузок на холодильники в местах зарастания;

– замедленный сход материалов по зондовым диаграммам;

– печь склонна к подвисаниям.

Для ликвидации расстройства, связанного с потерей объема необходимо:

– понизить величину общего перепада (на 0,05 – 0,1 ати) за счет уменьшения расхода дутья, или повышения давления на колошнике без изменения количества дутья (если печь по какой-то причине работала на пониженном давлении колошникового газа);

– понизить рудную нагрузку;

– на протяжении всего периода расстройства поддерживать повышенный нагрев горна;

– изменением режима загрузки активизировать периферийный газовый поток;

– загрузить в печь промывочные шихты; количество и состав промывочных шихт устанавливается начальником цеха или заместителем по технологии;

– принять меры к повышению горизонта шлакообразования (понизить теоретическую температуру горения на 50 –100 градусов).

При устранении потери объема необходимо иметь в виду возможность быстрого схода гарнисажа, что вызовет резкое похолодание печи. При появлении признаков оползания надо по возможности восстановить общий перепад, усиленно контролировать работу фурм, загружать при необходимости дополнительные скипа кокса или холостые подачи кокса.