Розробка цілісної теорії порозності зернистих матеріалів різного фракційного складу з різною формою часток, аналіз та фактори її змін. Вибір систем завантаження, що забезпечують формування раціональної структури осьового стовпа коксу в доменній печі.
Аннотация к работе
Структура зернистого шару і рух газів у доменних печахЗниження витрати палива в доменних печах поряд з підвищенням якості сталі і прокату є головним завданням, яке стоїть перед металургійною галуззю. Ефективність будь-яких заходів, спрямованих на підвищення техніко-економічних показників доменної плавки, може бути значно підвищена за умови раціональної організації протитечії шихти і газів у робочому просторі печі. Крім того, раціональний режим руху газового потоку і шихтових матеріалів у доменній печі сам по собі забезпечує зниження питомої витрати коксу на 20 - 30 кг/т чавуну й істотне збільшення виплавки металу при помірних капітальних витратах або практично без витрат. Організація раціонального режиму протитоку шихтових матеріалів і газів у доменній печі припускає управління їхнім розподілом, підготовку шихти за фракційним складом, механічними і фізико-хімічними властивостями, регулюванням витрати дуття з метою максимального збільшення ступеня використання відновлювальної здатності і теплової енергії доменного газу при рівному сході шихти і раціональному розподілі статичного тиску газу по висоті. Розроблені в такий спосіб математичні моделі, теоретичні положення і висновки можуть бути успішно застосовані не тільки для різних умов доменної плавки, але й для інших реакторів, робота яких заснована на фільтрації газів і рідин через зернистий шар.Проектування протитокових реакторів, управління доменними печами, підвищення ефективності їхньої роботи вимагають урахування загальних закономірностей будови зернистого шару і руху газів у міжкускових пустотах. Розрахункові значення перепадів тиску газу на окремих ділянках робочого простору і в усій доменній печі не збігаються з фактичними, розрізняється характер зміни градієнта тиску газу за результатами розрахунків і в реальних умовах. Вимагають урахування особливості будови зони розмякшення, нижньої частини доменної печі, заповненої коксом зі стікаючим розплавом, вплив нерівномірності розподілу шихти в горизонтальному перерізі робочого простору і по вертикалі. У розділі 3 «МЕТОДИ РОЗРАХУНКУ ПЕРЕПАДУ СТАТИЧНОГО ТИСКУ ГАЗУ В ЗЕРНИСТОМУ ШАРІ ПРИ РІЗНИХ УМОВАХ» удосконалено методи розрахунку перепаду тиску газу в шарі на основі рівняння Ергана при різних умовах: при переході дрібних часток у псевдозріджений стан у міжкускових порожнечах великої фракції, при русі газів через шар зі стікаючим розплавом. У розділі 5 «ЗАХОДИ З УДОСКОНАЛЮВАННЯ ПРОТИТЕЧІЇ ШИХТОВИХ МАТЕРІАЛІВ І ГАЗІВ У ДОМЕННИХ ПЕЧАХ» розроблено способи підбору і завантаження шихти у доменну піч, що забезпечують підвищення газопроникності зони розмякшення, формування розвитого осьового потоку газів і збільшення кількості газів - відновників у зоні рудного гребеня, виконаний аналіз форми і розмірів осьової зони коксу, запропонована удосконалена конструкція завантажувального пристрою з осьовим технологічним отвором у великому конусі і рухомими плитами у міжконусному просторі.Основний результат роботи - рішення крупної актуальної науково-технічної проблеми розробки теорії порозності шару доменної шихти і встановлення нових закономірностей руху і розподілу статичного тиску газів по висоті доменної печі для удосконалювання керування шихто-і газорозподілом у доменній печі за допомогою нових завантажувальних пристроїв, способів підбору і завантаження шихти, що забезпечує при мінімальних витратах підвищення ефективності й економічності виробництва чавуну в сучасних умовах. Новий метод розрахунку дозволяє визначати перепад тиску газу в шарі при переході дрібної фракції в пустотах між великими кусками в псевдозріджений стан. Для врахування нерівномірності розподілу дрібної фракції по висоті введена поправка в розрахункове значення коефіцієнта опору, що враховує співвідношення товщини шарів залізорудних матеріалів і коксу в різних радіальних зонах доменної печі. Серед нових завантажувальних пристроїв різних конструкцій при установці на доменній печі середнього обєму найкоротший термін окупності капітальних витрат - близько 9 місяців - має засипний апарат з осьовим технологічним отвором у великому конусі, що забезпечує формування безперервного осьового стовпа коксу. Застосування способів завантаження, що забезпечують збільшення інтенсивності газового потоку в рудному гребені, на доменних печах №3 і 4 МК «Азовсталь», обладнаних лотковим БЗП, забезпечило зниження витрати коксу на 14,3 - 16,5 кг/т чавуну.