Металлургия чугуна
Get Adobe Flash player

Тезисы

Тезисы конференций и т.п.

Тезисы докладов студентов КНИР 2012

ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКАНИЯ АГЛОМЕРАЦИОННОЙ ШИХТЫ С ДОБАВКОЙ БРИКЕТИРОВАННОГО ВОЗВРАТА

П.В. Суяров, В.В. Безруков, ст. гр. МЧ-08,

Н.А. Иванченко, ст. гр. МЧ-07-М, ПГТУ

Проведены лабораторные спекания агломерационной шихты с добавкой предварительно брикетированного возврата. В шихте массой 5 кг содержалось 62 % рудной части, 4 % топлива, 14 % флюса и 20 % возврата. Брикетированию подвергались дисперсные (комкуемые – менее 0,4 мм) и мелкие плохо комкуемые (0,4-1,6 мм) частицы возврата, шлама и известковой пыли. Соотношение брикетируемых материалов в шихте приведено в таблице, в брикетируемой смеси – 14:23:63 соответственно шлам, известковая пыль, возврат фракции менее 3 мм. Брикеты фракции 30-60 мм прессовали, сушили, а затем дробили до фракции 3-5 мм и добавляли в агломерационную шихту.
Читать далее

Тезисы за 2010 год КНИР

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА НА ПРОЦЕСС ОКОМКОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОРУДНОЙ ШИХТЫ

Е.И. Пилюгин, ст. гр. З-04-МЧ-1-м,

А.Г. Пахомов, Н.А. Осипов, ст. гр. МЧ-07, ПГТУ

В агломерационной шихте Украины обычно содержится ~ 20 % возврата крупностью < 5 – 10 мм. Проведены исследования процесса окомкования шихты, состоящей из железорудного концентрата и возврата различной крупности: 2 – 3 мм, 3 – 5 мм, 5 – 7 мм, 7 – 10 мм. Качество окомкованной шихты оценивалось степенью окомкования С и эквивалентным диаметром гранул dэкв:


(1)

где – масса класса менее 0,4 мм во фракции окомкованной шихты более 1,6 мм;

– масса класса менее 0,4 мм во всей шихте;

(2)

гдеи–соответственно масса (%) и средний размер гранул (мм) каждой фракции окомкованной шихты.

Анализ результатов исследований, представленных на рисунке, показал, что степень окомкования изменялась в пределах 64,57–76,76 %, а эквивалентный диаметр частиц 2,25 – 2,84 мм. Влияние крупности возврата на процесс окомкования носит экстремальный характер. Максимальные значения С = 76,76 % и dэкв
= 2,84 мм
достигаются при добавлении к тонкодисперсному концентрату 20 % возврата фр. 3 – 5 мм.

Работа выполнена под руководством доц., к.т.н. Семаковой В.Б.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОССТАНОВИМОСТИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ КОМПОНЕНТОВ ДОМЕННОЙ ШИХТЫ МК «АЗОВСТАЛЬ»

Я.С. Лиманский, В.В. Семаков, В.Г. Пахомов,

ст. гр. МЧ-06, ПГТУ

Проведены исследования восстановимости железорудных материалов, применяемых в шихте доменных печей: агломерата собственного производства марки А-2 (Fe=52,0 %, FeO=10,8 %, CaO∕SiO2=1,8) и окатышей ЦГОК (Fe=63,58 %, FeO=2,02 %, (CaO+MgO)∕SiO2=0,8). Восстановление железорудных материалов фр. ~12 мм проводилось углеродом коксика при температуре 1050 оС. Разрушение окатышей без действия механических нагрузок не наблюдалось. Степень восстановления (СВ) определялась по объему образовавшихся газообразных продуктов восстановления как отношение количества кислорода Ов, отнятого восстановителем от оксидов железа и перешедшего в газ, к общему количеству кислорода О оксидов железа, содержащегося в исследуемой пробе до начала восстановления: R=Ов∕О. Кинетические кривые восстановления агломерата (1) и окатышей (2) представлены на рисунке.

Степень восстановления R зависит от окисленности материалов. Кроме того, удельный расход кокса в доменной печи зависит от полноты протекания реакции восстановления FeO+CO=Fe+CO2. Следовательно, целесообразно применять СВ r, представляющую собой отношение количества кислорода ОвFeO, отнятого восстановителем от оксида железа FeO и перешедшего в газ, к общему количеству кислорода ОFeO в составе FeO, в том числе и FeO, полученного в результате восстановления высших оксидов: r=ОвFeO∕ОFeO (кривые восстановления агломерата (3) и окатышей (4)).

Высокоосновный агломерат показал лучшую восстановимость по сравнению с окатышами: на 9-й минуте СВ агломерата R=88 %, r=84 %, окатышей R=54 %, r=39 %. За 9,5 минут агломерат достиг степени металлизации 92 %, а окатыши за 14 минут — 74 %. Следовательно, в шихтовых условиях МК «Азовсталь» повышение доли окатышей будет способствовать снижению степени использования восстановительной способности газового потока в доменных печах.


Рисунок – Кинетические кривые восстановления железорудных материалов

Работа выполнена под руководством доц., к.т.н. Семаковой В.Б.

ОЦЕНКА ПОЛНОТЫ ПРОТЕКАНИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ № 4 МК «АЗОВСТАЛЬ»

В.В. Семаков, ст. гр. МЧ-06, ПГТУ

На основе математической модели, построенной на совместном решении системы двух уравнений: расхода «кокса-ис-точника тепла» и «кокса-источника газа-восстано-вителя» проанализировано изменение показателей работы ДП-4 МК «Азовсталь», оборудованной БЗУ, в которой в 2007 г. на выплавку 1 т чугуна проплавлялось 1689 кг же-лезорудной шихты (Fe=-58,81 %, доля окатышей в шихте 71,44 %) при расходе кокса (РК) 531,9 кг с применением комбинированного дутья: расход природного газа 102,8 м3, температура дутья 1019оС, содержание кислорода в дутье 24,29 %.
Тепловые потери составили 10,5 %.

Для условий доменной плавки в ДП-4 МК «Азовсталь» система уравнений имела вид:

Кт=852,6-522,2 ri;     

Восстановительная работа газового потока оценивалась показателями: суммарной ηΣ=41,58 %, ηСО=43,51 %, фактической ηф=23,82 % и равновесной ηw=33,52 % степенями использования (СИ), фактической r=35,86 % и равновесной rd w=9,73 %
степенями прямого восстановления (СПВ) по М.А. Павлову, критериями восстановления (КВ): показателем И.Ф. Курунова δη=71,06 % и критерием полноты косвенного восстановления =80,41 %. Минимальный теоретически возможный (ТВ) расход кокса составил 436 кг/т чугуна при минимальной ТВ СПВ rd min=20,2 %
Резерв косвенного восстановления в ДП-4 составил Rz=100 – =19,59 %.     

Работа выполнена под руководством доц., к.т.н. Семаковой В.Б.


СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ И ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ЗАГРОМОЖДЕНИЯ ГОРНА ЗА СЧЁТ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕКОВОГО КОКСА

С.А. Липунов, ст. гр. МЧ – 06, ПГТУ

Поставленная задача решается тем, что при загрузке в доменную печь дополнительно загружают пековый кокс, причем его загрузку осуществляют в смеси с каменноугольным коксом. При этом используют смесь коксов фракцией не менее 25 мм, а расход пекового кокса составляет 3-40% от общей массы загружаемой в доменную печь смеси коксов.

Отличительной особенностью пекового кокса является очень высокая прочность после реакции CSR (горячая прочность) и низкая реакционная способность CRI. Высокое значение CSR показывает способность пекового кокса не разрушаться в условиях высоких температур и контакта с доменным газом в нижней части доменной печи. Низкая реакционная способность свидетельствует о медленном окислении пекового кокса углекислым газом и кислородом и низкой его горючести.

Пековый кокс, попавший при загрузке в центральную часть доменной печи, в горне занимает место в коксовой насадке. В отличие от каменноугольного кокса пековый кокс в течение длительного времени не газифицируется кислородом шихты и СО2 в горне из-за низкой реакционной способности. Занимая место более быстро газифицирующегося каменноугольного кокса в коксовой насадке, кусковый пековый кокс повышает её газопроницаемость и дренажную способность, предупреждая или устраняя тем самым загромождение горна.

Работа выполнена под руководством ст. преподавателя Ковальчика Р.В.

ВЛИЯНИЕ ГОРЯЧЕЙ ПРОЧНОСТИ КОКСА CSR НА СТОЙКОСТЬ ВОЗДУШНЫХ ФУРМ

Н.Н. Борисенко, ст. гр. МЧ – 05, ПГТУ

Для анализа использовались суммарные показатели работы трёх ДП: № 2, 4 и 5. Показатели работы ДП 6 не учитывались, так как в неё загружают привозной кокс, и свойства кокса КХП МК «Азовсталь» не оказывают влияния на её работу. ДП 3 в течение длительного времени находилась на капитальном ремонте. ДП 1 находится в аварийном состоянии. Прочность кокса после реакции характеризует его поведение в горне и заплечиках. Снижение CSR приводит к уменьшению дренажной способности коксовой насадки и способствует загромождению горна. Признаком загромождения горна являются частые прогары воздушных фурм. С увеличением CSR количество прогаров фурм должно уменьшаться. Максимальная горячая прочность CSR кокса КХП МК «Азовсталь» в первом полугодии 2008 г. была достигнута в марте – апреле. В это же время наблюдается наименьшее число сгоревших воздушных фурм. Число заменённых за 1 месяц воздушных фурм N на ДП 2, 4 и 5 связано с CSR кокса соотношением:

N = -7,123
CSR + 339, r = — 0,794. (1)

Уменьшение показателя CSR на каждый 1 % приводит к увеличению числа сгоревших за 1 месяц фурм на 3-х доменных печах на 7 – 8. Это соответствует увеличению количества сгоревших фурм по цеху на 11 – 15.

Работа выполнена под руководством ст. преподавателя Ковальчика Р.В.

РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТСЕВА МЕЛКИХ ФРАКЦИЙ АГЛОМЕРАТА ПРИ ЕГО ЗАГРУЗКЕ В СКИПЫ

Н. А. Петрухнов, ст. гр. МЧ-05, ПГТУ

Вопрос по повышению эффективности отсева мелких фракций агломерата при загрузке его в скипы на данный момент является очень актуальным в доменном производстве.

Чтобы добиться положительных результатов необходимо:

  1. Перейти на загрузку материала в скипы с помощью конвейера и отказаться от загрузки материала в скипы при помощи вагон-весов, так как при загрузке агломерата в скипы с помощью вагон-весов он подвергается дополнительным динамическим нагрузкам и в большей мере разрушается на мелкие фракции, что менее характерно для конвейерной загрузки.
  2. Контроль толщины слоя, который имеет свое оптимальное и максимальное значение, что позволяет произвести более полный отсев мелких фракций агломерата. Для которого Нопт=0,124м и Нmax=0,35м
  3. Установить время набора материала во взвешивающую воронку. Необходимо установить функциональную взаимосвязь между прогнозируемой высотой шара материала, который транспортируется по грохоту, количеством материала, что остается до набора дозы во взвешивающую воронку, прогнозируемым временем окончания дозирования материала и временем достижения шихтовым материалом заданного уровня по мере его опускания в доменной печи, а также параметрами и количеством грохотов, что работают на одну взвешивающую воронку.
  4. Выбрать параметры просеивающей поверхности и оптимальный материал для изготовления грохотов, что послужило бы более эффективному отсеву агломерата и долговременному сроку службы грохотов.

Установлено, что уменьшение содержания некондиционной фракции в шихте на каждый 1% увеличивает производительность печи на 1% и снижает удельный расход кокса на 0,5%.

Работа выполнена под руководством доц., к.т.н. В.П. Русских

 

 

ИСЛЕДОВАНИЕ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИЗОНЫ КОГЕЗИИ

С.А. Липунов, В.В. Иващук, В.Е. Васильченко,

ст. гр. МЧ-06, ПГТУ

Зона когезии образуется в результате размягчения железорудной составляющей доменной шихты. Данная зона оказывает лимитирующие влияние производительность ДП.

Для проведения данной работы была построена модель доменной печи полезным объемом 2002м3 в масштабе 1:15 с применением моделирования. Для определения крупности загружаемой шихты был применен принцип автомодельности при этом средняя крупность шихты составила 10мм.

За иследуюмую функцию был принят перепад давления газа. Аргументами в этом случае были приняты:
высота корня зоны когезии в периферийной, промежуточной, центральной зонах; lк.о. высота коксовых окон; hз.к толщина зоны когезии.

ΔР = ƒ(,,, lк.о., hз.к);

Для проведения экспериментов был выбран план Хартли (На5) для пяти факторов. При проведении опытов изменяли конфигурацию зоны когезии, меняя ее положение по высоте, изменяли толщину зоны когезии, высоту коксовых окон. После проведения экспериментов и расчета коэффициентов регрессии и отсева незначимых коэффициентов получили уравнение:

ΔР=137,69+13.97hз.к+17,84*+11,59*

+16,28*-17,92-22,92;

Анализируя полученые результаты можно сделать следующие выводы:

  • толщина зоны когезии оказывает самое значительное влияние, на газопроницаемость данной зоны, с увеличением ее толщины газопроницаемость уменьшается;
  • наиболее влиятельным взаимодействием факторов оказалось взаимодействие высоты корня зоны когезии на периферии и промежуточной зоне;
  • для устойчивой газопроницаемости зоны когезии необходимо чтоб высота корня в периферийной зоне составляла от 8,5 до 14м (60-100%) в промежуточной от 3 до 6м (20-40%) а в центре от 10 до 14м (70-100%);
  • данная функция равна минимальному значению тогда когда высота корня зоны когезии на периферии максимальна (14м), в промежуточной зоне минимальна (1м), в центральной зоне максимальна (14м), а толщина зоны когезии минимальна (0,5м).

    Работа выполнена под руководством доц. к.т.н. Русских В.П.

    МЕТОДИКА РАССЧЕТА КОНФИГУРАЦИИ ЗОНЫ КОГЕЗИИ

    С.А. Липунов, ст. гр. МЧ-06, ПГТУ

    Зона когезии ограничивает производительность. Поэтому необходим постояный контроль за данной зоной. Для этого была создана методика определения конфигурации зоны когезии.

    Методика заключается в определении высоты нижней ступени теплообмена для периферийной промежуточной и центральной зон () по формуле (1), с последующим построением графика нижней ступени теплообмена для каждой из зон, в следствии чего можно определить положение зоны когезии в каждой зоне при известных температурах размягчения материалов.


    (1)

     

    где — теплоемкость материала; — плотность материалов; — коэффициент теплопередачи теплоты от газа шихте;
    — порозность шихтових материалов под зоной когезии;

    — количество тепла требуемое для образования одного килограмма чугуна;
    – средняя разность температур между чугуном и шлаком в интервале температур от 9000С до теоретической температуры горения; — объем материалов идущих на образование одного килограмма чугуна; высота зоны когезии равная трети полезной высоты печи; — отношение водяных эквивалентов шихты и газов.

    Работа выполнена под руководством доц. к.т.н. Русских В.П.

    Анализ вариации гранулометрического состава СЫПУЧИХ материалов с использованием статистического распределения Вейбулла

    Л.С. Эрлих, ст. гр. МЧ-07, ПГТУ

    Получены аналитические формулы для различных способов определения эквивалентных диаметров и показателей однородности сыпучего материала, описываемого распределением Вейбулла. Выбор способа оценки полидисперности сыпучего материала зависит от того, влияние каких фракций нужно учесть в большей степени.

    Применительно к коксу, рассчитанные способами средневзвешенным dэ = 49,7 мм и средних масс dэ = 53,3 мм, наиболее близки к моде dм = 50,9 мм. Для окомкованной аглошихты наиболее близки к моде dм = 2,3 мм, рассчитанные способами среднелогарифмическим dэ = 3,4 мм и по удельной поверхности частиц dэ = 1,8 мм. В способе анализа по удельной поверхности частиц при β < 1, характеризующее низкое качество окомкования, дисперсия аналитически не рассчитывается, а при расчете по дискретной формуле – близка к нулю.

    Значение вариации крупности кусков кокса для способа расчета по удельной поверхности завышено и равно 2,3 мм/мм. Наиболее объективными являются способы расчета вариации средневзвешенный V = 0,3 мм/мм и средних масс V = 0,6 мм/мм. Для окомкованной аглошихты способ средних масс приводит к завышенному значению V = 1,3 мм/мм. Наиболее объективными являются способы расчета вариации средневзвешенный V = 0,7 мм/мм и среднелогарифмический V = 0,7 мм/мм. На значение вариации, рассчитанной среднелогарифмическим способом, не влияет диапазон крупности частиц сыпучего материала.

    Наиболее объективными способами оценки полидисперсности доменного кокса является средневзвешенный, для окомкованной аглошихты – среднелогарифмический. Способ расчета по удельному диаметру для металлургических шихт не применим.

    Работа выполнена под руководством доц., к.т.н. Кривенко С.В.

    Экономическая эффективность обогащения воздуха кислородом в процессе спекания агломерата

    Д.В. Савченко, ст. гр. МЧ-06, ПГТУ

    Самая низкая эффективность аглопроцесса получена для существующей на большинстве металлургических комбинатов технологии спекания агломерата без предварительного подогрева шихты и использования кислорода для обогащения воздуха.

    Для применяемой технологии производства агломерата с использованием предварительного подогрева аглошихты теплом горячего возврата получен один из наименьших экономических эффектов Эгод = 40,9 млн. грн/год. Однако качество производимого агломерата по крупности намного ухудшается (выход годного ВГ уменьшился на 21 %абс). В результате при выплавке чугуна суммарный экономический эффект аглодоменного производства может снизиться за счет ухудшения газодинамики доменной печи.

    При спекании подогретой до температуры 80 °С шихты без использования кислорода для обогащения воздуха целесообразно к исходной шихте добавлять ≈ 3 % топлива с низкой температурой зажигания, которое позволяет существенно увеличить производительность аглопроцесса на ΔП = 121,6 % лишь за счет повышения качества агломерата. По сравнения со спеканием подогретой до 80 °С шихты без активированного торфа экономический эффект увеличился в ≈ 2 раза.

    При одновременном использовании предварительного подогрева шихты более 100 °С, обогащения кислородом воздуха и снижения температуры зажигания топлива с сохранением прочности гранул связующим веществом получены наилучшие результаты по производительности аглопроцесса ΔП = 205,3 % с хорошим качеством агломерата ВГ = 77,8 %. Экономический эффект при этом наибольший Эгод = 134,9 млн. грн/год. Однако в промышленных условиях он может быть ограничен пропускной способностью транспортного оборудования аглофабрики.

    Работа выполнена под руководством доц., к.т.н. Кривенко С.В.

    Влияние интенсивности горения топлива на структуру агломерата

    Н.А. Иванченко, ст. гр. МЧ-07, ПГТУ

    Целью исследований является изучение структуры агломерата одного химического состава и повышение его прочности за счет оптимизации продолжительности взаимодействия минералов и распределения температур по высоте слоя интенсификацией процесса горения топлива шихты.

    Для различных спеканий изменяли содержание кислорода во всасываемом в слой воздухе [О2]в, содержания в шихте основного твердого топлива [К]ш, бентонита [Б]ш. При этом определяли время спекания τсп, выход годного агломерата ВГ (фракции крупнее 10 мм), барабанную пробу БП и относительное увеличение производительности ΔП. Кроме того, для некоторых спеканий определяли химсостав агломерата.

    Оптимальная структура агломерата соответствует технологиям спекания, обеспечивающим согласования скоростей перемещения зоны горения топлива и нагрева шихты под ней отходящими газами. В структуре агломерата преобладают мелкие микропоры крупностью менее 2 мкм.

    Технология производства агломерата, используемая на большинстве металлургических предприятий СНГ, обеспечивает непрочную структуру агломерата, содержащую в значительном количестве крупные микропоры размером 2 – 70 мкм.

    Наилучшие результаты по производительности аглопроцесса с сохранением хорошего качества агломерата получены при одновременном использовании подогрева шихты и обогащения кислородом воздуха.

    Работа выполнена под руководством доц., к.т.н. Кривенко С.В.

    Изучение скорости осаждения шламобетонитовых смесей.

    Е.Г. Нестеров, М.И. Босенко, А.С. Сазонов

    ст. гр. МЧ-08, ПГТУ

    Осаждение тонких сталеплавильных шламов протекает медленно, а вода, поступающая в оборот, плохо осветляется, что приводит к необходимости использования больших шламонакопителей или прудов-осветлителей.

    Бентонит относится к классу коллоидных глин, состоящих в основном из минералов группы монтмориллонита Al1,67Mg0,33·[(OH2)Si4O10]0,33·Na0,332О)4. При растворении в воде он образует 70-90 % коллоидных частиц размером менее 1,5 мкм, способствующих ускорению слипания взвешенных в воде частиц и выпадению их в осадок. В металлургии используется при производстве окатышей.

    Исследования скорости осаждения проводились со смесью включающей 10 г. шлама и бентонит, содержание которого повышали с 0 до 10 г., а также на чистом бентоните по следующей методике. После приготовления навески её засыпали в стеклянный сосуд, затем заливали 500 мл воды, полученную смесь тщательно размешивали. После чего засекали время начала осаждения. Конец осаждения определяли по наявности ярко выраженного осадка, причем жидкость должна быть прозрачной, то есть через сосуд должно было быть видно посторонние предметы. Также измеряли скорость осветления. Конец осветления определяли по наявности чистой воды над осадком.

    Кроме этого время осажденния чистого бентонита (10 г. бентонита на 500 миллитров воды) составило 10 мин., а осветления 50 мин.

    Однако по мере увеличения концентрации бентонита в смеси набллюдалось ухудшения качества осадка (осадок становился подвижным и легко переходил во взвешеное состояние) особенно ярко ето наблюдалось в смесях с 8-10 гр. бентонита, а также в чистом бентоните. Даный процес почти не наблюдался при содержании бентонита 0-4 г. А при содержании от 5-7 г. имел промежуточный характер.

    Работа выполнена под руководством ст. преподавателя Безверхого И.В.

     

     

    Определение оптимального состава шламобетонитовых смесей.

    Т.А. Верцман, А.В. Горелов, Н.О. Байшер

    ст. гр. МЧ-07, ПГТУ

    Использование сталеплавильной пыли и шламов в аглошихте упрощает и удешевляет процесс её переработки, однако использование больших объёмов чрезмерно комкующихся шламов ухудшает процессы окомкования шихты, её газопроницаемость и спекаемость, что приводит к снижению производительности агломашин и качества агломерата.

    Производство окатышей из сталеплавильной пыли и шламов технически сложно и обладает рядом существенных недостатков.

    Прочность брикетов также оказывается недостаточной для эффективного использования в доменном производстве, что отрицательно сказывается на ходе доменной плавки.

    Бентонит же, напротив, увеличивает комкуемость агло-шихты, а также прочтость брикетов

    Так как характер кривых осаждения и осветвления довольно схож в иследуемом диапозоне, то для определения оптимального составо использовали кривую осаждения

    Стоимость бентанита принимали на уровне 380,0 грн/т.


    Определение расхода бентонита для достижения максимальной экономической эфективности его введения

    Таким образом, оптимальное соотношение шлама (в пересчете на сухой шлам) и бентонита составит 1/0,25, при этом образуется достаточно плотный осадок, а время осаждения уменьшается на 42 % с 60 до 35 минут, а осветления на 16%.

    Работа выполнена под руководством ст. преподавателя Безверхого И.В.