Інтенсифікація агломераційного процесу шляхом управління газопроникністю шару, що спікається

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КРІВЕНКО сергІй ВІКТОРОВич

УДК 622.788.36 (043.3)

Інтенсифікація агломераційного процесу шляхом управління газопроникністю шару, що спікається

05.16.02 - Металургія чорних металів

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Маріуполь - 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Приазовському державному технічному університеті Міністерства освіти і науки України, м. Маріуполь

Науковий керівник:

кандидат технічних наук, доцент Руських Володимир Петрович, Приазовський державний технічний університет, завідувач кафедрою "Металургія чавуну", доцент

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Петрушов Станіслав Миколайович, Донбаський гірничо-металургійний інститут (м. Алчевськ), проректор з учбової роботи,

професор кафедри "Металургія чорних металів" кандидат технічних наук, ст.наук.співр. Міщенко Іван Митрофанович, Донецький державний технічний університет, ст.наук.співр. кафедри "Руднотермічні процеси та маловідходні технології"

Провідна установа:

Донецький науково-дослідний інститут чорної металургії Міністерства промислової політики України (м. Донецьк)

Захист відбудеться “ 16 ” червня 2000 р. о 12⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К12.052.01 при Приазовському державному технічному університеті за адресою: 87500, м. Маріуполь Донецької обл., провулок Республіки, 7

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Приазовського державного технічного університету: 87500, м. Маріуполь, вул. Апатова, 115

Автореферат розісланий “ 11 ” травня 2000 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради докт. техн. наук, професор В.О. Маслов

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Значний вплив на показники доменного виробництва виявляє якість агломерату, який застосовується. Тому до числа головних задач розвитку чорної металургії відноситься вдосконалення агломераційного процесу. Однім з найбільш перспективних напрямків підвищення ефективності роботи аглофабрик є збільшення газопроникності і, отже, висоти шару шихти, що спікається.

АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ. Порожність і газопроникність є одними з основних факторів, які визначають висоту шару аглошихти, що спікається. Максимальну газопроникність шару можна досягнути високою якістю огрудкування вхідних шихтових матеріалів. Для вхідної аглошихти певного складу і фізико-хімічних властивостей існує оптимальне значення вологості, яку необхідно підтримувати під час огрудкування. В виробничих умовах порожність і газопроникність шару огрудкованої агломераційної шихти змінюються в широких межах. Ефективного управління процесом огрудкування важко досягнути без використання даних досліджень руху газів в шарі аглошихти.

В зв'язку з цим актуальними є роботи, направлені на подальший розвиток наукових уявлень про рух газів в шарі сипких матеріалів і створення нових способів визначення порожності і газопроникності шару аглошихти.

ЗВ'ЯЗОК РОБОТИ З НАУКОВИМИ ПРОГРАМАМИ, ПЛАНАМИ, ТЕМАМИ. Дисертаційна робота виконана на основі програм наукових досліджень кафедри металургії чавуну Приазовського державного технічного університету на 1996-1999 р.р. По результатах дисертації з ММК ім. Ілліча укладений договір на впровадження науково-технічної продукції "Розробка і впровадження автоматизованої системи управління якістю огрудкування шихти шляхом контролю газопроникності аглошихти в потоці" (тема 7/99).

МЕТА ТА ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ. Метою роботи є інтенсифікація агломераційного процесу на основі розробки нових способів визначення порожності і газопроникності шару огрудкованої агломераційної шихти в потоці, а також моделі газопроникності шару аглошихти для дослідження умов руху газів в шарі шихти будь-якого гранулометричного складу.

НАУКОВА НОВИЗНА ОТРИМАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ.

Досліджена порожність шару зернистих матеріалів по зміні концентрації контрольованої складової газу в результаті перемішування його з повітрям порожнин з використанням розробленого способу визначення порожності шару огрудкованої аглошихти в потоці.

Досліджена газопроникність шару огрудкованої аглошихти шляхом імпульсного продування повітря через шар і визначення втрат тиску в шарі на основі розробленого способу визначення газопроникності шару огрудкованої аглошихти в потоці.

Розроблена нова модель газопроникності шару, яка основана на визначенні втрат тиску газу по висоті шару, який сформований, з урахуванням гранулометричного складу огрудкованої аглошихти і властивостей газу і дозволить оптимізувати процеси укладення шихти на колосникову решітку агломашини.

Для визначення вмісту кожної фракції по висоті шару розроблена модель розподілу гранулометричного складу огрудкованих аглошихт, яка встановлює взаємозв'язок гранулометричних складів вгорі та внизу шару з допомогою розробленої функції сегрегації аглошихти.

Для формування шару аглошихти будь-якого гранулометричного складу запропонований новий спосіб укладення гранул в елементарний обєм (циліндричне тіло) на основі рішення множин умов зіткнень гранул між собою.

Для визначення тиску газу в шарі аглошихти для кожного перетину по висоті вдосконалена модель руху газу в шарі зернистого матеріалу на основі закономірностей руху газу в ідеальному шарі.

Розроблено новий спосіб управління вологістю аглошихти, в якому якість огрудкування оцінюють по газопроникності (порожності) її шару, який формується в потоці на виході з барабану-огрудкувача.

ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ ОТРИМАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ.

Використання розроблених способів визначення порожності і газопроникності шару огрудкованої агломераційної шихти в потоці дозволяє визначати її вологість на виході з барабану-огрудкувача, при якій забезпечується оптимальні порожність і газопроникність шару аглошихти. Проведені дослідження на аглофабриці ММК ім.Ілліча показали можливість істотного поліпшення техніко-економічних показників роботи аглофабрики за рахунок управління процесом огрудкування з використанням розроблених приладів визначення газопроникності (порожності) шару огрудкованої агломераційної шихти в потоці. В результаті підвищиться продуктивність агломашини, покращиться якість агломерату і знизиться витрата твердого палива. При цьому очікуваний річний економічний ефект складе 81,1 тис. грн по одній агломашині та 973,6 тис. грн по всьому цеху.

ОСОБИСТИЙ ВКЛАД ЗДОБУВАЧА. Автор досліджував на ММК ім. Ілліча якість огрудкування та сегрегацію агломераційної шихти по висоті шару при її завантаженні на агломашину. Розроблена та досліджена модель газопроникності шару аглошихти, яка включає модель розподілу гранулометричного складу огрудкованої аглошихти по висоті шару; модель шару огрудкованої аглошихти; модель руху газу в шарі аглошихти. Розроблено та досліджено прилад визначення порожності шару огрудкованої агломераційної шихти в потоці. Розроблено та досліджено в промислових умовах прилад визначення газопроникності шару огрудкованої аглошихти в потоці. Розроблено новий спосіб управління огрудкуванням агломераційної шихти по газопроникності (порожності) її шару.

АПРОБАЦІЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДИСЕРТАЦІЇ. Основні результати і положення дисертації доповідались та обговорювались на V міжнародному конгресі доменщиків "Производство чугуна на рубеже столетий" в м. Дніпропетровську в 1999 р., науково-технічній конференції по теорії та практиці сталеплавильного виробництва, присвяченої 100-річчю зі дня народження вченого-металурга проф. Казанцева І.Г. в м. Маріуполі в 1999 р. і регіональних науково-технічних конференціях в м. Маріуполі в 1997-1999 р.р.

ПУБЛІКАЦІЇ. Основні результати дисертації викладені в 11 публікаціях: 4 статтях у наукових журналах, 1 патенті, 2 тезах доповідей на міжнародному науково-технічному конгресі, 4 тезах доповідей на регіональних науково-технічних конференціях.

СТРУКТУРА ТА ОБЄМ РОБОТИ. Складається з вступу, 4 розділів, загальних висновків і додатків. Повний обєм дисертації - 179 стор., включаючи 41 ілюстрації, 10 таблиць, 3 додатки на 9 стор., список використаної літератури (120 найменувань) на 15 стор.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ СПОСОБІВ УПРАВЛІННЯ ОГРУДКУВАННЯМ АГЛОШИХТИ ТА МЕТОДІВ МАТЕМАТИЧНОГО ОПИСУ ГАЗОПРОНИКНОСТІ ЗЕРНИСТОГО ШАРУ

Необхідною умовою високих техніко-економічних показників роботи агломашин є висока якість огрудкування вхідних шихтових матеріалів. Для управління огрудкуванням агломераційної аглошихти в якості основних критеріїв оптимальності необхідно використовувати порожність і газопроникність шару, що спікається. Точне визначення порожності і газопроникності шару огрудкованої аглошихти в потоці має велике значення, оскільки ці величини в значній мірі визначають втрати напору газів в шарі.

Незважаючи на численні дослідження вітчизняних і зарубіжних фахівців, виникають проблеми в визначенні порожності і газопроникності шару огрудкованої агломераційної шихти в потоці. Тому великий інтерес представляє розробка нових способів дослідження шару аглошихти, які усунуть недоліки відомих методик.

Аналіз умов руху газів в шарі аглошихти з допомогою математичного моделювання відкриває нові можливості для управління агломераційним процесом. Однак, виникають складнощі при розрахунковому визначенні характеристик поліфракційного шару сипкого матеріалу. В зв'язку з цим зроблено висновок про необхідність розробки універсальної методики для розрахунку параметрів руху газів в шарі агломераційної шихти з урахуванням зміни її гранулометричного складу по висоті.

РОЗДІЛ 2. ДОСЛІДЖЕННЯ ШАРУ ОГРУДКОВАНОЇ АГЛОМЕРАЦІЙНОЇ ШИХТИ

Ефективне управління огрудкуванням агломераційної шихти можливо лише на основі аналізу комплексу параметрів, що характеризують якість її огрудкування, і структури шару, завантаженого на агломашину.

В результаті досліджень на аглофабриці ММК ім. Ілліча встановлені значні коливання масової вологості, масового гранулометричного складу, порожності шару, еквівалентного діаметру гранул огрудкованої агломераційної шихти. Вологість аглошихти змінювалася в межах 5,02...7,36%; еквівалентний діаметр гранул - 1,34...2,10 мм; порожність шару - 30,83...46,56%. Середнє значення масової вологості склало 6,48% і середньоквадратичне відхилення - 0,6%; еквівалентного діаметру гранул - 1,69 мм і 0,17 мм; порожності шару - 36,43% і 4,61%, відповідно. Максимум порожності шару аглошихти відповідав вологості 6,3%.

В результаті досліджень зміни масового гранулометричного складу по висоті шару агломераційної шихти встановлено, що існуючий на ММК ім.Ілліча спосіб укладення шихти на стрічку агломашини забезпечує сегрегацію гранул сипкого матеріалу по висоті шару. В результаті сегрегації гранул згори вниз вміст фракцій +10 мм збільшувався від 8% до 26%, а фракцій 2-3 мм зменшувався від 12% до 9%. Фракція 5-7 мм розподілялася по висоті шару приблизно рівномірно.

Для опису зміни масового гранулометричного складу по висоті шару агломераційної шихти розроблена функція

(1)

де m=D_i/D₀ - відношення i-го діаметру гранул аглошихти до діаметру найбільшої гранули D₀=12 мм;

(Н) - функція сегрегації аглошихти

, (2)

k₁; ; ; k₂; k₃ - емпіричні коефіцієнти, отримані в результаті апроксимації експериментальних даних;

H_r =Н_i/Н_сл - відношення висоти i-ого рівня до висоти шару агломераційної шихти, мм/мм;

f_в(m) і f_н(m) - функції розподілу масових гранулометричних складів аглошихти вгорі та внизу шару, відповідно.

Функція сегрегації агломераційної шихти встановлює взаємозв'язок розподілів масових гранулометричних складів аглошихти вгорі та внизу шару по його висоті. Коефіцієнти k₁, k₂ і k₃ в вираженні (2) знаходять так, щоб відхилення еквівалентних діаметрів гранул аглошихти по висоті шару, отриманих в результаті розрахунків по функції сегрегації, від даних досліджень, було не більш 0,5-1%.

РОЗДІЛ 3. ДОСЛІДЖЕННЯ ГАЗОПРОНИКНОСТІ ШАРУ ОГРУДКОВАНОЇ АГЛОШИХТИ

Для дослідження параметрів шару агломераційної шихти, які характеризують рух газу в ньому, розроблені способи визначення порожності і газопроникності шару аглошихти в потоці.

Спосіб визначення порожності агломераційної шихти в потоці, який пропонується, заснований на вимірі концентрації контрольованої складової газу в розробленому приладі (рис. 1). Аглошихту подають безупинно в вимірювальну камеру робочого приладу та змішують з контролюючим газом, що подається в неї додатково. В результаті зсипання сипкого матеріалу повітря порожнин змішується з контролюючим газом. При цьому, поточна концентрація контрольованої складової газу зміниться. Концентрації контрольованої складової газу в камерах 3 і 11 вирівнюють. По положенню регулювального органу та на основі градуіровочної характеристики приладу розраховують порожність шару агломераційної шихти.

Для виміру газопроникності шару огрудковану аглошихту безупинно зсипають з барабану-огрудкувача в завантажувальний бункер приладу (рис.2). В вимірювальну камеру приладу визначення газопроникності шару подають агломераційну шихту і повітря з постійними витратами. Клапан розвантажувального вузла відкривається періодично. При закритому клапані розвантажувального вузла шар аглошихти в завантажувальному бункері перешкоджає проходженню повітря назовні. При цьому тиск в вимірювальній камері максимальний та залежить від газопроникності шару.

Попередні іспити приладу визначення газопроникності шару огрудкованої агломераційної шихти в потоці були проведені в лабораторії кафедри металургії чавуну Приазовського державного технічного університету. Для сипкого матеріалу крупністю 0 - 1 мм перепад тиску газу в шарі Р=264,8 Па; а крупністю 1 - 4 мм -Р=137,3 Па.

В результаті досліджень газопроникності шару огрудкованої агломераційної шихти на аглофабриці ММК ім. Ілліча з допомогою приладу визначення газопроникності шару шихти встановлено, що перепад тиску газу в шарі Р змінювався від 21 Па до 94 Па. Висота завантажувального бункера прибору дорівнює 0,21 м, витрата повітря від спонукача витрати - 510^-3 м³/с. Встановлена екстремальна залежність показань розробленого приладу від масової вологості аглошихти.

Розроблений новий спосіб управління огрудкуванням агломераційної шихти на основі приладу визначення газопроникності її шару. Якість огрудкування аглошихти регулюють зміною витрати води, яка подається в барабан-огрудкувач, з метою отримання максимальної газопроникності вхідного шару агломераційної шихти на агломашині.

РОЗДІЛ 4. РОЗРОБКА ТА ПРОМИСЛОВЕ ДОСЛІДЖЕННЯ МОДЕЛІ ГАЗОПРОНИКНОСТІ ШАРУ ОГРУДКОВАНОЇ АГЛОШИХТИ

Розроблена модель газопроникності шару огрудкованої агломераційної шихти призначена для визначення характеристик її шару по висоті. Вона включає опис розподілу гранулометричного складу аглошихти по висоті шару; формування шару агломераційної шихти і розрахунок руху газу в шарі.

Вхідними технологічними параметрами є дані розсіву проб аглошихти по висоті шару; висота покладеного шару і витрата газу через нього. В результаті розрахунків для кожного перетину по висоті шару агломераційної шихти визначають масовий і кількісний гранулометричні склади; еквівалентний діаметр гранул; порожність; вільну площу поперечного перетину шару; загальний периметр каналів, їхній радіус і кількість; фактичну швидкість руху і густину газу в каналах; число Рейнольдса; коефіцієнт опору; тиск газу.

На основі даних розсіву проб агломераційної шихти по висоті шару визначалися масова частка в шихті грудок кожного класу крупності та їхній еквівалентний діаметр. Масовий гранулометричний склад шихти та його зміна по висоті шару, в результаті сегрегації гранул при завантаженні аглошихти на спікальні візки агломераційної машини, описувалися по методиці, наведеної в розд. 2. По кількості і масовій частці гранул самого великого діаметру розраховувалася кількість і частка гранул з діаметром D_i, які припадають на одну найбільшу.

Модель шару огрудкованої агломераційної шихти призначена для формування шару шляхом укладення кулястих гранул в просторі. Гранули містилися в елементарний обєм в тривимірній системі координат знизу вверх по рівням і по шарам з назовні всередину (рис. 3) та вибиралися з масиву таким чином, щоб дотримувався отриманий розподіл гранулометричного складу по висоті шару. Укладення гранул здійснювалося з рішення систем рівнянь зіткнення з іншими гранулами до тих пір, доки середня висота сформованого шару досягне заданої Н_сл.

Сформований в циліндричному тілі шар аглошихти перетинався (n-1) площинами, паралельними його основі так, щоб отримати n рівних по висоті елементарних шарів з висотою Н. Перепад тиску P_i визначався згори вниз в кожному елементарному шарі, який уявлявся однаковими циліндричними трубками кількістю N_К. Радіус R_К і кількість N_К каналів визначалися з рішення системи

(3)

де S_св - вільна площа, яка отримана при перетині шару аглошихти площиною, м²;

L - загальний периметр циліндричних каналів, м.

Загальний периметр визначався як сума довжин кіл, утворених при перетині гранул площиною.

Вільна площа, отримана при перетині сформованого шару аглошихти в циліндричному тілі площиною, дорівнює

S_св , м², (4)

де - площа поперечного перетину (основи) циліндричного тіла, м²;

k_п - кількість гранул, що перетнуті;

- площа утвореної при перетині гранули площиною кола, м².

Для розглянутих умов приймали, що шар огрудкованої агломераційної шихти є ізотермічним. Перепад тиску газу в кожному елементарному шарі визначався на основі закономірностей руху газу в ідеальному шарі. Для визначення коефіцієнта опору використовувалася формула Блазиуса

, (5)

де А і n - емпіричні коефіцієнти, за допомогою яких здійснюється настройка моделі.

Загальний перепад тиску газу в шарі аглошихти, який сформований, дорівнює сумі перепадів в кожному елементарному шарі.

На основі отриманих раніше результатів досліджень на ММК ім. Ілліча (див.розд. 2 і 3) проведено апробування розробленої моделі газопроникності шару огрудкованої агломераційної шихти для розрахунку втрат тиску газу в шарі сипкого матеріалу, завантаженого в потоці. При цьому враховувалося, що при завантаженні аглошихти в бункер прибору зміна гранулометричного складу по висоті сформованого шару не відбувалася, а також, що питома витрата повітря по висоті бункера різна.

Радіус циліндричного тіла для укладення гранул в шар прийнято R_ц=12,5 мм; висота - відповідала висоті завантажувального бункера Н_сл=Н_б=210 мм. Сформований шар розбивався на 100 елементарних шарів. Температура повітря по висоті шару постійна і дорівнює відповідному значенню для нормальних умов Т = 293 К. Атмосферний тиск - 101300 Па (для нормальних умов). Задана витрата повітря через шар дорівнює 510^-3 м³/с.

По результатах досліджень приладу визначення газопроникності шару огрудкованої агломераційної шихти в потоці були визначені коефіцієнти в формулі Блазиуса А=36,4 і n=0,847, які відповідають мінімальній похибці розрахунків. агломераційний шихта газопроникність інтенсифікація

Отримано, що вологості для максимумів радіусів каналів і числа Рейнольдса, мінімумів загального периметру каналів, їхньої кількості, коефіцієнта опору, тиску співпали. Масова вологість для максимуму розрахованої газопроникності співпала з отриманою в результаті досліджень розробленого приладу, проведених на агломераційній фабриці ММК ім. Ілліча, і склала W=6,7%. Вологість для максимуму газопроникності більше приблизно на 0,3%, ніж вологість для максимуму порожності, так як при цьому більше еквівалентний діаметр гранул агломераційної шихти. Значення вибіркового коефіцієнта кореляції склало r_B=0,82 при порівнянні результатів моделювання з даними проведених досліджень.

З допомогою розробленої моделі досліджена газопроникність шару огрудкованої агломераційної шихти, покладеної на спікальні візки агломашини, на основі раніше проведених досліджень на ММК ім. Ілліча. (див. розд. 2)

Висота циліндричного тіла, який формується, Н_сл = 240 мм. Прийнята витрата повітря через шар аглошихти дорівнює Q=0,37 м³/(м²с). Отримані залежності розрахованих технологічних параметрів по висоті шару (рис. 4). Результати моделювання газопроникності шару з достатньою точністю узгоджуються з результатами досліджень.

При дослідно-промислових дослідженнях на ММК ім. Ілліча руху газів в шарі агломераційної шихти з допомогою розроблених способів показана можливість поліпшення техніко-економічних параметрів роботи агломашини за рахунок поліпшення газопроникності шару аглошихти.

ВИсновки

1. З аналізу літературних джерел і стану агловиробництва встановлено, що існують проблеми в визначенні порожності та газопроникності шару огрудкованої аглошихти в потоці. Крім того, виникають складнощі при розрахунку параметрів руху газів в шарі огрудкованої аглошихти з урахуванням зміни її гранулометричного складу по висоті.

2. В результаті досліджень на аглофабриці ММК ім. Ілліча встановлені значні зміни технологічних параметрів огрудкованої аглошихти. Масова вологість аглошихти змінювалася в межах 5,02…7,36%; еквівалентний діаметр гранул - 1,34…2,10 мм; порожність шару - 30,83...46,56%. Середнє значення масової вологості аглошихти склало 6,48% і середньоквадратичне відхилення - 0,6%; еквівалентного діаметру гранул - 1,69 мм і 0,17 мм; порожності шару - 36,43% і 4,61%, відповідно. Зміна розрідження в колекторі спікання склала від 500 до 900 мм. вод. ст. при висоті завантаженого на агломашину шару шихти 260 мм.

3. Встановлено також, що при сегрегації по висоті шару аглошихти від верху до низу вміст фракцій +10 мм змінювався від 8% до 26%, а фракцій 2 - 3 мм - від 12% до 9%; еквівалентний діаметр гранул - від 1,9 мм до 2,2 мм.

4. В результаті досліджень газопроникності шару огрудкованих аглошихт з використанням розробленого способу визначення газопроникності шару в потоці на аглофабриці ММК ім. Ілліча встановлено, що оптимальна вологість аглошихти склала 6,7%; середній перепад тиску в шарі висотою 210 мм склав - 49,29 Па і середньоквадратичне відхилення - 19,03 Па. При збільшенні еквівалентного діаметру гранул від 1,46 мм до 2,00 мм перепад тиску зменшувався від 94 Па до 21 Па.

5. З допомогою розробленої моделі газопроникності шару досліджений шар огрудкованих аглошихт, який сформований при використанні способу визначення газопроникності шару. Встановлено, що для шару радіус циліндричних каналів змінювався від 0,585 мм до 1,066 мм; їхня кількість - від 61115 м^-2 до 156863 м^-2; фактична швидкість повітря - від 0,485 м/с до 0,603 м/с; число Рейнольдса - від 39,0 до 62,7; коефіцієнт опору - від 1,20 до 1,78.

6. В результаті моделювання шару шихти, покладеної на аглострічку, для умов ММК ім. Ілліча отримано, що по висоті шару для агломераційних шихт, що досліджувалися, порожність змінювалася від 25% до 60%; радіус циліндричних каналів - від 0,5 мм до 2,6 мм; їхня кількість - від 30558 м^-2 до 458366 м^-2; фактична швидкість повітря - від 0,6 м/с до 1,4 м/с; число Рейнольдса - від 65 до 265; коефіцієнт опору - від 5,0 до 15,0. Середня фактична швидкість повітря склала 0,9 м/с при його витраті через шар 0,37 м³/(м²с).

7. Встановлено, що максимуми радіусів каналів, числа Рейнольдса та мінімуми кількості каналів, коефіцієнта опору відповідають однаковим горизонтам шару шихти: 145 мм для шихти №1; 70 мм-№2; 75 мм - №3. Горизонт шару, відповідний мінімуму коефіцієнта опору, розміщений на 7 - 15 мм нижче горизонту, відповідного максимуму порожності. Тобто, при завантаженні шихти на агломашину в результаті сегрегації гранул по крупності на різних горизонтах шару існує гранулометричний склад, відповідний максимальній порожності і газопроникності шару.

8. В результаті дослідно-промислового іспиту розробленого способу управління процесом огрудкування встановлено, що середнє значення еквівалентного діаметру гранул аглошихти збільшилося з 1,69 мм до 1,85 мм; порожності шару - з 36,43% до 40,0%. Середнє значення розрідження в колекторі спікання знизилося з 7151 Па до 6877 Па. При цьому швидкість руху аглострічки збільшилася з 2,3 м/хв до 2,4 м/хв; продуктивність агломашини збільшилася з 102,0 т/г до 103,6 т/г.

9. При впровадженні нового способу управління газопроникністю шару аглошихти, що спікається, продуктивність агломашини підвищиться на 1,5% при одночасному зниженні витрати палива на 1%. Очікуваний річний економічний ефект складе 81134,9 грн по одній агломашині і 973618,7 грн по всьому цеху.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗДОБУВАЧА ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ:

1. Русских В.П., Кривенко С.В., Кривенко О.В. Способ и система управления качеством окомкования агломерационной шихты // Вестник Приазов. гос. техн. ун-та: Сб.науч.тр.- Мариуполь, 1998.- Вып. 6. - С.11-14.

2. Русских В.П., Кривенко С.В. Повышение газопроницаемости спекаемого слоя аглошихты // Вестник Приазов. гос. техн. ун-та: Сб. науч. тр. - Мариуполь, 1999. - Вып. 8. - С.15-17.

3. Пат. 24673 Укр., МКИ G 01 N 15/08. Способ и устройство определения порозности / Власюк Ю.Н., Кривенко С.В., Кривенко О.В., Русских В.П. - №97063251; Заявл. 27.06.97; Опубл. 04.08.98 - 2 с.

4. Русских В.П., Кривенко С.В., Кривенко О.В. Разработка и промышленное исследование прибора определения газопроницаемости слоя окомкованной аглошихты в потоке. - Производство чугуна на рубеже столетий: Труды V Международного конгресса доменщиков. - Днепропетровск: Пороги, 1999. - С.115-116.

5. Тарасов В.П., Сирота В.И., Кривенко О.В., Кривенко С.В. Улучшение качества окомкования аглошихты в барабане-окомкователе. - Производство чугуна на рубеже столетий: Труды V Международного конгресса доменщиков. - Днепропетровск: Пороги, 1999. - С.118-120.

6. Русских В.П., Кривенко С.В., Кривенко О.В. Исследование газопроницаемости слоя аглошихты // Придніпровський науковий вісник - 1998. - № 96(163). - С.6-8.

7. Русских В.П., Кривенко С.В., Кривенко О.В. Модель газопроницаемости слоя шихты // Придніпровський науковий вісник - 1998.- № 95(162). - С.27-29.

8. Русских В.П., Кривенко С.В. Моделирование распределения гранул по высоте слоя на аглоленте - Металлургия. Тезисы докладов V региональной научно-технической конференции, Мариуполь, Приазов. госуд. техн. ун-т, 1998, С.8.

9. Русских В.П., Кривенко С.В. Алгоритм укладки гранул в слой и определения его газопроницаемости - Металлургия. Тезисы докладов V региональной научно-технической конференции, Мариуполь, Приазов. госуд. техн. ун-т, 1998, С.11.

10. Русских В.П., Тарасов В.П., Кривенко С.В., Кривенко О.В. Новые способы определения порозности и газопроницаемости слоя окомкованной аглошихты - Тезисы докладов научно-технической конференции по теории и практике сталеплавильного производства, посвященной 100-летию со дня рождения ученого-металлурга проф. Казанцева И.Г. Мариуполь, Приазов. госуд. техн. ун-т, 1999, С.24.

11. Тарасов В.П., Кривенко О.В., Кривенко С.В. Регулирование качества окомкования аглошихты за счет оптимального соотношения количеств комкующих и комкуемых фракций - Металлургия. Тезисы докладов VI региональной научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения ученого-металлурга Казанцева И.Г. Мариуполь, Приазов. госуд. техн. ун-т, 1999, С.48.

АНОТАЦІЯ

Крівенко С.В. Інтенсифікація агломераційного процесу шляхом управління газопроникністю шару, що спікається. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.02 - металургія чорних металів. - Приазовський державний технічний університет, Маріуполь, 2000.

Дисертація присвячена питанням підвищення продуктивності агломераційних машин та зниження витрати палива за рахунок покрашення газопроникності шару шихти, що спікається. Розроблені нові способи визначення порожності і газопроникності шару аглошихти в потоці. Розроблена нова модель газопроникності шару з урахуванням гранулометричного складу аглошихти та властивостей газу по висоті шару. Розроблений новий спосіб управління огрудкуванням аглошихти на основі приладу визначення газопроникності шару аглошихти в потоці.

Ключові слова: шихта, гранулометричний склад, газопроникність, вологість, укладка гранул, порожність, моделювання.

ANNOTATION

Krivenko S.V. Intensification of mix sintering process by way of control by gas-penetrance of sintering layers. - Manuscript.

The dissertation for the award of the degree of candidate of technical sciences on the speciality 05.16.02 - metallurgy of ferrous metals, Priazovsky state technical University, Mariupol, 2000.

The dissertation is devoted to questions of sintering machines productivity increase and fuel expenditure reduction improvement of gas-penetrance of layer of sintering mix. New method of definition fractional void and gas-penetrance of mix layer in flow are worked. New model of layer gas-penetrance with calculation of sintering mix granulometric composition and gas qualities on layer height are worked. New method of control by sintering mix palletising is worked on the basis of devise of definition of gas-penetrance of mix layer in flow.

Key words: mix, granulometric composition, gas-penetrance, moisture, granule packing, fractional void, modelling.

АННОТАЦИЯ

Кривенко C.В. Интенсификация агломерационного процесса путем управления газопроницаемостью спекаемого слоя. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.02 - металлургия черных металлов. - Приазовский государственный технический университет, Мариуполь, 2000.

Диссертация посвящена вопросам повышения производительности агломерационных машин и снижения расхода топлива за счет улучшения газопроницаемости спекаемого слоя аглошихты.

Проведен обзор литературных источников по состоянию математического описания гранулометрического состава сыпучего материала и его изменения по высоте слоя при сегрегации; газопроницаемости изотермического зернистого слоя; существующих способов управления окомкованием аглошихты и определения порозности (газопроницаемости) слоя.

Приведена методика и результаты исследований качества окомкования аглошихты и структуры ее слоя для условий аглофабрики ММК им.Ильича.

Для описания изменения гранулометрического состава по высоте слоя аглошихты разработана функция сегрегации, которая устанавливает взаимосвязь распределений гранулометрического состава аглошихты вверху и внизу слоя по его высоте.

Разработан новый способ определения порозности слоя аглошихты в потоке, сущность которого заключается в определении объема воздуха в слое сыпучего материала. Аглошихту ссыпают в измерительную камеру рабочего прибора и смешивают с подаваемым в нее дополнительно контролирующим газом. Выравнивая концентрации контролируемых составляющих газа в измерительных камерах рабочего и компенсационного прибора, по положению регулирующего органа судят о порозности слоя.

Разработан новый способ определения газопроницаемости слоя окомкованной аглошихты в потоке и новый способ управления окомкованием аглошихты на его основе. Через слоя шихты в загрузочном бункере прибора пропускают воздух с постоянным расходом и по давлению в измерительной камере судят о газопроницаемости слоя. Приведены результаты исследований газопроницаемости слоя окомкованной аглошихты на аглофабрике ММК им. Ильича с помощью разработанного прибора.

Разработана модель газопроницаемости слоя сыпучего материала, которая состоит из описания гранулометрического состава аглошихты по высоте слоя; модели слоя аглошихты и модели движения газа в слое. Исходными технологическими параметрами являются данные рассева проб аглошихты по высоте слоя; высота уложенного слоя и расход газа через него. В результате расчетов для каждого сечения по высоте слоя аглошихты определяют массовый и количественный гранулометрические составы; эквивалентный диаметр гранул; порозность; свободную площадь поперечного сечения слоя; общий периметр поперечного сечения каналов, их радиус и количество; фактическую скорость движения и плотность газа в каналах; число Рейнольдса; коэффициент сопротивления; давление газа.

На основании данных рассева проб аглошихты по высоте слоя определялись массовая доля в шихте комков каждого класса крупности и их эквивалентный диаметр. По количеству и массовой доле гранул самого большого диаметра рассчитывалось количество и доля гранул i-го диаметра, приходящихся на одну большую.

Модель слоя окомкованной аглошихты предназначена для формирования слоя путем укладки гранул в пространстве. Гранулы размещались в элементарный объем в трехмерной системе координат снизу вверх по уровням и по слоям снаружи внутрь. Гранулы выбирались из массива таким образом, чтобы соблюдалось полученное распределения гранулометрического состава по высоте слоя.

Сформированный слой пересекался (n-1) плоскостями, параллельными его основанию так, чтобы получить n равных по высоте элементарных слоев. Каждый полученный слой представлялся состоящим из одинаковых цилиндрических каналов. Перепад давления при пропускании газа через каждый элементарный объем определялся по основному уравнению движения газа в идеальном слое.

Приведены результаты исследований модели для условий аглофабрики ММК им. Ильича.

Ключевые слова: шихта, гранулометрический состав, газопроницаемость, влажность, укладка гранул, порозность, моделирование, оптимизация.

Підп. до друку 12.04.2000 Офсетний друк. Тираж 100. Замовлення № 81

ПДТУ, 87500, Маріуполь, провулок Республіки, 7

Размещено на Allbest.ru

...