Способ контроля гранулометрического состава шихты, загружаемой в доменную печь

 

Использование: изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано при доменной плавке железорудных материалов. Сущность изобретения: фиксируют падение выхода колошникового газа в момент загрузки шихты в течение времени работы цикла вращающегося распределителя шихты при 2-х конусном засыпном агрегате или цикла работы лотка или склиза при БЗУ, а крупность кусков шихты определяют по приведенному в ф-ле выражению. 1 табл.

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано при доменной плавке железорудных материалов.

Известно определение гранулометрического состава массива сыпучего материала, основанное на рассеве частиц с помощью набора сит, имеющих заданный размер ячеек (Остроухов Н.Я., Шпарбер Л.Я. Справочник мастера-доменщика. М: Металлургия, 1977, с. 304).

К его недостаткам можно отнести низкую оперативность и сложность, обусловленные необходимостью извлечения определенной порции материала из технологического процесса и проведения над ней ряда монотонных операций вручную.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ (прототип) определения среднего диаметра шихты, реализованный в устройстве для контроля газопроницаемости слоя и включающий измерение перепада давления в слое на высоте 1 м от уровня засыпи и расчет диаметра частиц загружаемого материала по величине этого перепада [1].

Недостатком способа (прототипа) является неоднозначное определение искомого параметра по показаниям датчика перепада давления, т.е. его низкая точность, обусловленная как сторонними воздействиями средств управления доменным процессом, в частности поддерживающие постоянный перепад давления в печи, так и погрешностью, вносимой при определении самой газопроницаемости слоя. Фиксируемые значения перепадов здесь существенно зависят от пристеночных эффектов, где газопроницаемость слоя выше, чем в глубине шихты. В то же время определение газопроницаемости участков слоя, расположенных в его глубине, требует размещения датчиков давления не над поверхностью засыпи, как это предусмотрено в прототипе, а в слое, что весьма сложно, а в ряде случаев и невозможно в установках с большими геометрическими размерами, каковым является доменная печь.

Целью изобретения является повышение точности и оперативности контроля гранулометрического состава шихты, загружаемой в доменную печь.

Это достигается тем, что фиксируют падение выхода колошникового газа в момент загрузки шихты (в течение времени работы цикла ВРШ при 2-конусном засыпном аппарате или цикла работы лотка или склиза при БЗУ), а крупность кусков шихты определяют по формуле: d= d , (1) где d - средний диаметр частиц загружаемой шихты; V - выход колошникового газа до загрузки шихт Δ Э - изменение выхода колошникового газа при загрузке шихты с известным диаметром частиц d_эт; Δ V - изменение расхода колошникового газа исследуемой шихты.

ΔP₁= , (2) где Δ Р₁ - перепад давления на слое до загрузки исследуемого материала; h₁ - высота слоя в печи; d₁ - диаметр частиц; Φ₁ - коэффициент формы частиц; ρ - плотность газа; S - площадь поперечного сечения печи на уровне колошника;
V₁ - объемный расход газа;
ε₁ - порозность слоя;
Ψ₁ - безразмерный коэффициент сопротивления:
Ψ₁ = + 1,75 здесь R_е - критерий подобия Рейнольдса.

После подачи дополнительного материала в печи, высота слоя изменится и станет равной:
h₂ = h₁ + Δ h, (3) а расход газа при этом изменится на величину:
V₂ = V₁ - Δ V₁, (4) т.е. выражение (2) для второго случая примет вид:
ΔP₂= + (5) где Ψ₂ ≠ Ψ₁, что обусловлено понижением температуры газа в слое с высотой Δ h, и эффектом "запирания" потока газа в верхнем, дополнительном слое, что приводит к уменьшению в нем скорости движения газового потока, а следовательно и числа R_e; d₂, Φ₂ и ε₂ - диаметр, коэффициент формы частиц и порозность засыпанной в печь шихты.

Учитывая, что перепад давления в доменной печи поддерживается автоматически постоянным, приравняем (2) и (5).В результате имеем:
d₂ = (6)
Из выражения (2) имеем для среднего диаметра частиц шихты в печи до засыпки:
d₁= (7)
Подставляя (7) в (6) , получим формулу для среднего диаметра частиц шихты в засыпке с высотой слоя Δ h:
d₂ = (8)
Характерно, что при засыпке в печь шихты в виде единой порции, т.е. за минимально короткое время (1-3 с) симплекс в правой части уравнения (8):
= K (9)
остается практически постоянным для материалов с различным гранулометрическим составом: K = const.

Объединяя выражения (8) и (9), имеем:
d₂=K (10)
Последнее выражение свидетельствует о наличии связи между диаметром частиц загружаемой в подачу шихты и изменением выхода колошникового газа. На использовании этой связи и основывается предлагаемый способ. Загружая в печь шихту с известным гранулометрическим составом (крупностью кусков) d_эт и фиксируя при этом падение выхода колошникового газа Δ Э можно определить постоянную К в выражении (10):
K=d (11)
Окончательно, для определяемого гранулометрического состава d из (10) и (11) имеем:
d=d, (12)
По базовому способу, прототипу и предложенному способу проводили определение гранулометрического состава шихтовых материалов, загружаемых в доменную печь. В таблице приведены полученные данные, причем при определении по прототипу градуировка оказалась практически невозможной, поскольку перепад давления не реагировал на имевшее место изменение среднего диаметра частиц материала.

С учетом подобной реакции во второй графе таблицы приведены значения непосредственно измеряемой величины.

По сравнению с базовым способом предложенный упрощает процедуру определения искомого параметра и, поскольку он непосредственно включен в технологический процесс, не требует проведения над материалом дополнительных операций (отбор проб, их рассев, а также повышается точность определения гранулометрического состава.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ШИХТЫ, ЗАГРУЖАЕМОЙ В ДОМЕННУЮ ПЕЧЬ, включающий измерение газодинамических параметров слоя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и оперативности контроля гранулометрического состава шихты, фиксируют падение выхода колошникового газа в момент загрузки шихты, а крупность кусков шихты определяют по математическому выражению
d=d ,
где Δv и ΔЭ - изменение выхода колошникового газа при загрузке исследуемой шихты и шихты с известным диаметром частиц соответственно;
d - средний диаметр частиц загружаемой шихты;
d_эт - известный диаметр частиц;
V - выход колошникового газа до загрузки шихты.

РИСУНКИ

Рисунок 1