УДК
669.162.261.3
С.К. Сибагатуллин, А.С. Харченко, М.В.
Сидоров, Д.М. Кузнецов
ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический
университет
им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск
ВЛИЯНИЕ
ДОЛИ ОКАТЫШЕЙ ОТ ЖЕЛЕЗОРУДНОЙ ЧАСТИ
ШИХТЫ НА РАВНОМЕРНОСТЬ ПОСТУПЛЕНИЯ МАТЕИАЛОВ ИЗ БУНКЕРА БЗУ ЛОТКОВОГО ТИПА
Равномерное распределение компонентов шихты по
окружности колошника доменной печи и оптимальное по радиусу обеспечивает
стабильную работу доменной печи с высокими технико-экономическими показателями [1-3].
Новые строящиеся современные доменные печи или реконструированные старые
оснащаются бесконусными загрузочными устройствами (ЗУ). Многие из них являются
лотковыми. Наряду с преимуществами, например, возможность рационально распределять
материалы по радиусу печи данные ЗУ имеют недостатки. К таковым относится
неравномерное распределение шихты по окружности печи. Об этом свидетельствует
повышенные градиенты температур по окружности некоторых печей ОАО «ММК». Одной
из причин неравномерного распределения является многокомпонентность шихты, включающая
агломерат, окатыши и добавочные материалы, такие как коксовый орешек или
фракция, марганцевая или железная руды, кварцит и.т.д. Более того расход этих
материалов различен. Доля окатышей от железорудной части шихты может
варьироваться от 30 до 40 % и выше. В свою очередь от расхода материалов
зависит рациональное расположение компонентов шихты в бункере БЗУ, которое
существенно влияет на равномерность поступления шихты из бункера БЗУ [4,5].
В связи с этим исследовали влияние расхода
окатышей при различном их расположении в слое агломерата. Опыты провели с
использованием планированного эксперимента [6,7]. При составлении матрицы
планирования использовали полный двухфакторный план с варьированием на трех
уровнях.
В качестве выходного параметра
использовали коэффициент равномерности поступления компонентов шихты из бункера
БЗУ:
,
(1)
где σi – среднеквадратическое отклонение по массе i-тых порций
компонентов шихты, поступающих из бункера;
КШср –
среднее значение поступающих из бункера порций шихты, по массе.
Для математического описания выходного
параметра от указанных факторов выбрано уравнение:
, (2)
где x1, x2 –
факторы, влияния которых на параметр исследуются;
b – коэффициенты уравнения регрессии.
В процессе эксперимента в бункер БЗУ
загружали агломерат, окатыши, коксовый орешек, марганцевую и железную руды. Окатыши
совместно с добавочными материалами располагали под агломератом, в среднем его
слое и над ним. Варьируя долю окатышей в интервале от 10 до 50 %, оставляя
неизменным общее количество загружаемых в бункер материалов, производили их
выпуск в колошниковое пространство печи. По ходу выпуска отбирали пробы,
рассеивали материалы на классы 1-3; 3-5; 5-8; 8-10; 10-12; 12-15; 15-17,5;
17,5-25; >25 мм, после чего отделяли компоненты шихты друг от друга.
Определяли долю каждого материала по мере их истечения и затем рассчитывали коэффициент
равномерности поступления компонентов шихты (Ккш) из бункера (формула
1).
В ходе эксперимента было соблюдено
равенство критерия Ньютона для реальной печи (NДП) и модели (NeM):
, (3)
где Мп – масса,
поступающей шихты из бункера БЗУ, кг;
L – расстояние, на
которое перемещаются материалы, м;
–
время, за которое происходит перемещение на расстояние L, с;
F – сила тяжести
материала, H.
Каждый
эксперимент дублировали, после чего находили дисперсию каждого опыта. Затем по
критерию Кохрена определяли однородность данного ряда дисперсий.
Обработкой экспериментальных данных
определены коэффициенты уравнения (2), значимость которых оценили по критерию
Стьюдента.
Коэффициент равномерности поступления
компонентов шихты из бункера БЗУ для проведенных экспериментов описывается
следующим полиномом:
(4)
где А – доля
агломерата, располагающаяся под окатышами в шихтовом бункере БЗУ, %;
Ок – доля окатышей
от железорудной части шихты, %;
В полученном уравнении все факторы
представлены в кодированной форме и изменяются от -1 до 1. Зависимости
коэффициента равномерности от исследованных факторов приведены на рис.
Рис. Зависимость равномерности поступления компонентов
шихты из бункера БЗУ от доли окатышей в железорудной части шихты при
расположении их совместно с добавками в среднем слое агломерата (
),
под ним (
), на
нем (
)
Согласно рис. увеличение доли окатышей при
расположении их совместно с добавками в среднем слое агломерата способствует
снижению равномерности поступления компонентов шихты из бункера. Это является
результатом смещения коксового орешка к нижней части бункера, а марганцевой
руды к верхней, что и ведет к снижению коэффициентов равномерности поступления
их в колошниковое пространство печи. В условиях, когда доля окатышей составляет
40 % и более, наиболее высокий коэффициент равномерности обеспечивается при
расположении их совместно с добавками сверху на агломерате.
При размещении добавок в нижней части
бункера БЗУ увеличение расхода окатышей способствует повышению коэффициента
равномерности компонентов шихты. Это увеличение связано с более равномерным
поступлением окатышей, при неизменно низком коэффициенте равномерности выхода
коксового орешка. Поэтому компоненты шихты с небольшим расходом целесообразно
загружать в слой агломерата.
Выводы: Проведением планированного эксперимента на физической
модели однотрактового компактного загрузочного
устройства, изготовленного в масштабе 1:5 по отношению к линейным размерам БЗУ
доменных печей № 2, 4, и 6 ОАО “ММК”, установлено влияние расхода окатышей на
равномерность выхода компонентов шихты из бункера. При их доле от 10 до 40 %
наиболее высокий коэффициент равномерности получали при расположении их в
среднем слое агломерата. При их доли от 40 до 50 % рационально было их
загружать в бункер БЗУ последними.
Библиографический список
1.
А.В. Чевычелов, М.Н.
Евстафьев, В.А. Бегинюк, С.К. Сибагатуллин, Е.О. Теплых, А.С. Харченко. Влияние
последовательности набора материала в бункер компактного БЗУ на эффективность
работы доменной печи. Черные металлы. 2012. Специальный выпуск С. 43-45.
2. Chevychelov, A.V., Pavlov, A.V., Teplykh, E.O., Kharchenko, A.S., Sibagatullin, S.K. Charging coke nuts in the batch bunker. Steel in Translation. 2013. 43 (7) PP.
434 – 435.
3.
С.К. Сибагатуллин, А.С
Харченко, Теплых Е.О., Бегинюк В.А., М.А. Семенюк, Д.Н. Гущин Рациональное
размещение материалов в шихтовом бункере компактного бесконусного загрузочного
устройства. Металлургические процессы и оборудование. № 2014. № 1. C. 27-32.
4.
Влияние
последовательности загрузки компонентов шихты в бункер БЗУ на равномерность их
поступления в колошниковое пространство доменной печи / С.К. Сибагатуллин, Е.О.
Теплых, А.С. Харченко. Теория и технология металлургического производства:
межрегион. сб. науч. трудов / под ред. В.М. Колокольцева. Вып. 11.
Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2011. С. 12-16.
5.
Зависимость коэффициента
равномерности выхода шихтовых материалов в колошниковое пространство от
последовательности их расположения в бункере БЗУ / А.С. Харченко, С.К. Сибагатуллин, Е.О. Теплых и др.
Современная металлургия начала нового тысячелетия: сборник 9-й научно-практической
конференции. – Липецк: Изд-во Липецк ЛГТУ, 2012. – С. 39-44.
6.
Влияние
последовательности расположения агломерата по крупности в бункере БЗУ на
однородность его поступления в колошниковое пространство печи / С.К.
Сибагатуллин, Е.О. Теплых, А.С. Харченко и др. Материалы 70-й межрегиональной
научно-технической конференции “Актуальные проблемы современной науки техники и
образования. Магнитогорск: ФГБОУ ВПО “МГТУ им. Г.И. Носова”, 2012. С. 125-128.
7.
Зависимость
равномерности поступления агломерата и окатышей в колошниковое пространство
печи от последовательности размещения их в бункере БЗУ / С.К. Сибагатуллин,
Е.О. Теплых, А.С. Харченко, и др: межрегион. сб. науч. трудов / под ред. В.М.
Колокольцева. Вып. 12. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ»,
2012. С. 16-21.