Авторы:

НИКИТИН ГЕННАДИЙ МИХАЙЛОВИЧ
ПОЛИКАРСКИЙ ВЯЧЕСЛАВ ИВАНОВИЧ
КАПБАСОВ ШАКИР КОНУРХАНОВИЧ
БЕЛЯКОВ ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ
ДАНАЕВ НАРБОТА
КАПЛУН ЛЕВ ИСААКОВИЧ
ГОРОБЦОВ ВЯЧЕСЛАВ МИХАЙЛОВИЧ
БОРАНБАЕВ БЕКМУРАТ МЕКИТАЕВИЧ
НАЗАРОВ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ
КАЛИАКПАРОВ АЛТАЙ ГИНДУЛЛИНОВИЧ
Никитин Г.М.
Поликарский В.И.
Капбасов Ш.К.
Беляков В.Н.
Данаев Н.
Каплун Л.И.
Горобцов В.М.
Боранбаев Б.М.
Назаров Н.Н.
Калиакпаров А.Г.

Патентообладатели:

КАРАГАНДИНСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ
Карагандинский металлургический комбинат

Заявитель:

Карагандинский металлургический комбинат

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ШИХТЫ, ЗАГРУЖАЕМОЙ В ДОМЕННУЮ ПЕЧЬ

Номер патента: 2022026
Номер заявки: 92 5042626


Реферат:

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.

Описание:

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 dэт;
Δ V - изменение расхода колошникового газа исследуемой шихты.


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 dэт;
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 Rе - критерий подобия Рейнольдса.

1= , (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 Rе - 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 Re; d2, Φ2 и ε2 - диаметр, коэффициент формы частиц и порозность засыпанной в печь шихты.


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 Re; 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.


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) dэт 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.


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) dэт 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;
dэт - известный диаметр частиц;
V - выход колошникового газа до загрузки шихты.


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;
dэт - известный диаметр частиц;
V - выход колошникового газа до загрузки шихты.