ArticlePDF Available

Экспертный модуль системы термозондов для управления загрузкой доменной печи

Authors:
  • Iron and Steel Institute of Ukraine, Ukraine, Dnipro
  • Iron and Steel Institute, National Academy of Sciences of Ukraine

Abstract

Для доменных печей, оборудованных бесконусным и конусным загрузочным устройством, при работе в разных газодинамических и топливных условиях установлены оптимальные диапазоны изменения показателей распределения газового потока. Разработан и прошел опытно-промышленное опробование экспертный модуль системы контроля температур газового потока над поверхностью шихты для управления загрузкой на двух доменных печах.
“СТАЛЬ”. № 12. 2018 г. ISSN 0038—920X 13
ДОМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО
Äоменные печи (ДП) металлургических предпри-
ятий Украины в последние годы работают в не-
стабильных топливно-сырьевых условиях, что требует
совершенствования технологических решений [1 – 4].
Современный уровень автоматизации открывает ши-
рокие возможности для гибкой адаптации применя-
емых решений к современным условиям на основе
разработки новых способов управления процессами.
В настоящей статье приведены последние разработки
управления доменной плавкой с использованием со-
временных автоматизированных средств контроля.
Для эффективного выбора и оценки режимов за-
грузки ДП необходима адекватная информация о рас-
пределении газового потока по радиусу и окружности,
которое, как правило, оценивают по показаниям стаци-
онарных термозондов и/или химическому составу газа,
получаемого с помощью газоотборных машин [5, 6].
Некоторые ДП украинских и зарубежных метал-
лургических предприятий оснащают системой зондов
для отбора проб газов с целью последующего контро-
ля их распределения над или под поверхностью засы-
пи шихты, а иногда и одновременно с определением
температур в точках контроля. В большинстве случаев
химический анализ проб газов выполняется вручную
в заводской лаборатории после их отбора в несколь-
ких точках радиуса. Этот процесс требует значитель-
ных трудозатрат и времени, поэтому анализ обычно
выполняется один раз в сутки. На некоторых ДП из-
мерения выполняют автоматизированными газоана-
лизаторами, что уменьшает трудоемкость и увеличи-
вает оперативность получения информации, однако
также осуществляются, как правило, раз в сутки [5].
Такими автоматизированными установками анализа
химического состава газов по радиусам печи и обще-
го газа перед газоочисткой оснащены только три ДП
в Украине, а также ряд зарубежных печей. С помощью
этих систем возможна оценка изменения важного по-
казателя эффективности применяемых режимов за-
грузки — степени использования восстановительной
способности газов в печи по радиусам ДП [5].
Главным недостатком зондов с отбором проб газа
при ручном химическом анализе является дискрет-
ность получения информации, это может негативно
отражаться на принятых впоследствии решениях по
УДК 669.162.24
ЭКСПЕРТНЫЙ МОДУЛЬ СИСТЕМЫ ТЕРМОЗОНДОВ
ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЗАГРУЗКОЙ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
Ю. С. Семенов1,2, Е. И. Шумельчик1,2, В. В. Горупаха1,2
1 Институт черной металлургии НАН Украины (г. Днепр, Украина),
2 ООО «Научно-техническое предприятие ДЧМ» (г. Днепр, Украина)
Для доменных печей, оборудованных бесконусным и конусным загрузочным устройством, при работе в разных газо-
динамических и топливных условиях установлены оптимальные диапазоны изменения показателей распределения
газового потока. Разработан и прошел опытно-промышленное опробование экспертный модуль системы контроля
температур газового потока над поверхностью шихты для управления загрузкой на двух доменных печах.
Ключевые слова: доменная печь, термозонд, управление загрузкой доменной печи, окатыши, пылеугольное топливо.
управлению процессом на основе полученного анали-
за газов, поскольку велика вероятность поступления
недостоверной информации как с учетом неточности
химического анализа, так и при зондировании ших-
товых материалов без соблюдения регламента отбора
проб в разнородных слоях столба шихты. Соблюдение
регламента отбора проб газа, который предусматрива-
ет введение в столб шихты зонда с четкой привязкой к
режиму загрузки, также не гарантирует однотипности
зондирования вследствие практически невозможного
учета реальной скорости схода шихты. Этот недоста-
ток нивелируется непрерывным определением хими-
ческого анализа газов автоматизированными установ-
ками, однако из-за их дороговизны они не получили
широкого применения на доменных печах Украины.
В последние годы на большинстве ДП Украины
устанавливают системы стационарных термозондов,
позволяющие получать информацию об изменении
температуры газов над поверхностью шихты в печи по
одному или нескольким диаметрам колошника в не-
прерывном режиме. Преимущества и недостатки ста-
ционарных термозондов детально освещены в работах
[6 – 9].
В большинстве публикаций, посвященных кон-
тролю температур газового потока над поверхностью
шихты в ДП, приводится описание конструктивных
особенностей разных термозондов, особенностей их
охлаждения и постулируется необходимость непре-
рывного контроля температур [10, 11]. При этом прак-
тически отсутствуют сведения об исследованиях влия-
ния технологических факторов на характер изменения
температур газового потока над поверхностью засыпи
шихты, а также о способах управления распределени-
ем шихтовых материалов с использованием информа-
ции термозондов. Сложившаяся ситуация обусловила
актуальность проводимых исследований.
Показателем оценки распределения шихтовых ма-
териалов по радиусам ДП, необходимым для принятия
решений по корректировке режимов загрузки, явля-
ются рудные нагрузки по радиусу ДП. Распределение
рудных нагрузок по радиусу непосредственно связано
с распределением CO2 [4, 9, 12]. Оценка распределе-
ния рудных нагрузок по информации, получаемой
термозондами, основана на установленной исследо-
ISSN 0038—920X. “СТАЛЬ”. № 12. 2018 г.
14
ДОМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО
вателями взаимосвязи между распределением CO2 и
температурой газов над поверхностью засыпи шихты
по радиусу печи [4, 9, 12].
В публикации [8] авторами данной статьи были
освещены первые результаты исследований по рас-
сматриваемой тематике, предложены температурные
показатели распределения газового потока (K1K4),
определяемые по соотношениям температур в разных
зонах сечения печи. Показатели четырех основных ха-
рактеристик температур газового потока над поверх-
ностью шихты: развитие периферийного K1 и осевого
K2 газовых потоков, газопроницаемость промежуточ-
ной зоны K3 и ширина осевой коксовой отдушины K4.
Предложен показатель эффективности плавки e, с ис-
пользованием которого были установлены оптималь-
ные диапазоны изменения показателей распределения
газового потока для ДП-3 полезным объемом 1719 м3,
оборудованной бесконусным загрузочным устройством
(БЗУ), в условиях использования в технологии плавки
пылеугольного топлива (ПУТ) в количестве 130 кг/т
чугуна [8]. На основании анализа оптимальных диапа-
зонов изменения показателей распределения газового
потока сформулированы требования к распределению
шихтовых материалов при вдувании в горн ПУТ для ис-
следуемого объекта [8]. Распределение температур га-
зового потока над поверхностью засыпи шихты домен-
ной печи, соответствующее оптимальным диапазонам
изменения температурных показателей при вдувании
ПУТ, представлено на рис. 1.
Объектами исследований данной работы являются
ДП-3, оборудованная БЗУ, ДП-5 полезным объемом
1513 м3 и ДП-9 полезным объемом 1386 м3, оборудо-
ванные типовыми конусными загрузочными устрой-
ствами (КЗУ). Все рассматриваемые ДП оснащены че-
тырьмя охлаждаемыми азотом (ДП-3 и ДП-5) и паром
(ДП-9) термозондами украинского производства.
На первом этапе выполнены исследования по уста-
новлению оптимальных диапазонов изменения пока-
зателей распределения газового потока для трех режи-
мов работы ДП-3, предшествующих полному переходу
на ПУТ: 1 — на «безгазовой шихте» с увлажненным
дутьем (24.01 – 23.02.2016); 2 — с природным газом
(ПГ) (16.03 – 18.04.2016), 3 — с ПГ и с ПУТ (01.05 –
29.05.2016). Показатель e для периодов работы ДП рас-
считывали по алгоритму:
1. Определение показателя e для каждых суток от-
носительно средних значений суточного производства
печи и суммарного расхода топлива в рамках кален-
дарного месяца.
2. Определение с использованием принципа
скользящего среднего средних значений e за 30 сут ра-
боты печи.
3. Выбор из массива, полученного по п. 2, лучшего
периода длительностью 30 сут по максимальному зна-
чению e.
4. Определение средних значений суточного про-
изводства печи и суммарного расхода топлива в вы-
бранном по п. 3 лучшем периоде.
5. Расчет ежесуточных значений показателя e каж-
дого из исследуемых периодов относительно получен-
ных согласно п. 4 средних значений суточного произ-
водства печи и суммарного расхода топлива.
Для первого периода величины суточного произ-
водства печи и суммарного расхода топлива, относи-
тельно которых рассчитывали показатель e (в соот-
ветствии с п. 5 алгоритма), составили 2633 т и 593 кг/т
чугуна, для второго периода — 3083 т и 559 кг/т чугуна,
для третьего — 3321 т и 561 кг/т чугуна. По среднесу-
точным показателям распределения газового потока
при e > 1,0 определили средние значения показателей
K1K4. Диапазоны изменения K1K4, принятые в
качестве рациональных, определяли согласно Ki ± σ,
где i = 1 – 4; σ — среднеквадратические отклонения
показателей от их средних значений, удовлетворяю-
Рис. 1. Рациональное распределение температур газового
потока над поверхностью засыпи по радиусу колошника
ДП-3 при использовании в технологии плавки ПУТ в количе-
стве 130 кг/т чугуна
1,85
1,75
1,65
1,55
1,45
1,89
1,02
0,82
0,75
0,79
0,89
0,96
0,87
1,35
1,25
1,15
1,05
0,95
0,85
0,75
0,65 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6
Относительная температура над поверхностью засыпи, ед.
Расстояние от оси печи, м
Осевая зона
Приосевая зона
Промежуточная зона
Периферийная зона
Таблица 1. Оптимальные диапазоны изменения показателей распределения газового потока (KminKmax)/Kср для иссле-
дуемых периодов работы ДП полезным объемом 1719 м3 с БЗУ
Показатель
распределения
газового потока
Режим работы
на «безгазовой шихте»
с увлажненным дутьем с ПГ с ПГ и ПУТ с ПУТ
K1(0,92 – 1,02)/0,97 (0,92 – 1,00)/0,96 (0,99 – 1,10)/1,04 (0,85 – 0,94)/0,89
K2(1,63 – 1,81)/1,72 (1,52 – 1,89)/1,70 (1,56 – 1,89)/1,72 (1,61 – 2,14)/1,88
K3(0,76 – 0,81)/0,79 (0,78 – 0,88)/0,83 (0,76 – 0,81)/0,78 (0,74 – 0,87)/0,80
K4(1,43 – 1,66)/1,55 (1,33 – 1,53)/1,43 (1,33 – 1,51)/1,42 (1,63 – 2,08)/1,85
“СТАЛЬ”. № 12. 2018 г. ISSN 0038—920X 15
ДОМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО
щих условию e 1,0 в анализируемой выборке [7]. В
табл. 1 представлены оптимальные диапазоны изме-
нения показателей распределения газового потока для
всех исследуемых периодов работы ДП-3, в том чис-
ле и для периода с ПУТ (11.01 – 21.11.2016), детально
рассмотренного в [8, 13, 14].
На втором этапе аналогичные исследования вы-
полнили для ДП-5 полезным объемом 1513 м3, обо-
рудованной КЗУ, того же, что и ДП-3, металлургиче-
ского завода с определением оптимальных диапазонов
изменения показателей распределения газового по-
тока по радиусу печи. Оптимальные диапазоны для
трех основных газодинамических режимов работы
ДП-5 определяли тем же методом, что и примененный
для ДП-3: на «безгазовой шихте» с увлажненным ду-
тьем (01.01 – 29.02.2016); с природным газом и ПУТ
(01.03 – 30.06.2016); с ПУТ (12.11.2016 – 18.02.2017).
Во втором исследуемом периоде работы ДП-5 расхо-
ды ПГ и ПУТ составили 15,1 м3/т чугуна и 75,3 кг/т
чугуна соответственно. В третьем периоде расход ПУТ
составил 82,0 кг/т чугуна. Для первого периода вели-
чины суточного производства печи и суммарного рас-
хода топлива, относительно которых рассчитывали
показатель e, составили 2544 т и 595 кг/т чугуна, для
второго периода — 2776 т и 584 кг/т чугуна, для третье-
го — 2748 т и 545 кг/т чугуна. В табл. 2 представлены
оптимальные диапазоны изменения показателей рас-
пределения газового потока для исследуемых перио-
дов работы ДП-5.
На третьем этапе исследования были выполне-
ны для ДП-9 другого металлургического комбината с
установлением оптимальных диапазонов изменения
показателей распределения газового потока по ради-
усу печи. В исследуемом периоде 01.01 – 30.06.2018
печь работала с использованием ПУТ от 130 до 160 кг/т
чугуна. Для исследуемого периода суточные производ-
ства печи и суммарный расход топлива, относительно
которых рассчитывали показатель e, составили 2581 т и
551 кг/т чугуна соответственно. Оптимальные показа-
тели распределения газового потока min – max/сред.
для исследуемого периода работы (172 сут) ДП-9 по-
лезным объемом 1386 м3 с КЗУ: K1 = (0,78 – 0,90)/0,84;
K2 = (1,52 – 1,81)/1,67; K3 = (0,83 – 0,89)/0,86;
K4 = (1,26 – 1,48)/1,37. Для данного объекта исследо-
ваний величина расхода ПУТ не влияла существенно
Рис. 3. Видеокадры (а, б) экспертного модуля управления
загрузкой ДП-3 с БЗУ
Рис. 2. Рациональные распределения температур газового
потока над поверхностью засыпи по радиусу колошника
ДП-5 и ДП-9 при использовании в технологии плавки ПУТ в
количестве 82 и 145 кг/т чугуна соответственно
Таблица 2. Оптимальные диапазоны изменения показателей распределения газового потока (KminKmax)/Kср для иссле-
дуемых периодов работы ДП полезным объемом 1513 м3 с КЗУ
Показатель
распределения
газового потока
Режим работы
на «безгазовой шихте»
с увлажненным дутьем с ПГ и ПУТ с ПУТ
K1(0,83 – 0,91)/0,87 (0,65 – 0,86)/0,75 (0,64 – 0,75)/0,70
K2(1,45 – 1,85)/1,65 (1,57 – 2,11)/1,84 (1,63 – 2,42)/2,02
K2(0,76 – 0,84)/0,80 (0,79 – 0,87)/0,83 (0,73 – 0,87)/0,80
K4(0,98 – 1,54)/1,26 (1,12 – 1,46)/1,29 (1,18 – 1,93)/1,56
0,6
0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,40,40,20,0
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
Относительная температура над поверхностью засыпи, ед.
Расстояние от оси печи, м
ДП-5
ДП-9
Стенка колошника ДП-9
Стенка колошника ДП-5
а
б
ISSN 0038—920X. “СТАЛЬ”. № 12. 2018 г.
16
ДОМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО
на оптимальные диапазоны изменения температурных
показателей. На рис. 2 представлены графики распре-
деления температур газового потока над поверхностью
засыпи шихты для ДП-5 и ДП-9 при вдувании ПУТ,
соответствующие оптимальным диапазонам измене-
ния температурных показателей K1K4.
Как видно из рис. 2, на ДП-5 наблюдается более
развитая осевая коксовая отдушина при расходе сум-
марного топлива 546 кг/т чугуна, большем на 23 кг/т
чугуна, чем на ДП-9 (523 кг/т чугуна), при близких
КИПО: 0,51 на ДП-5 и 0,49 на ДП-9. Это объясняется
работой ДП-9 с большей рудной нагрузкой на колош-
нике при большем расходе ПУТ, что создает предпо-
сылки для большего попадания рудных материалов к
центру печи при ограниченных возможностях КЗУ;
кроме того, ДП-9 работает без отсева железорудных
материалов и, следовательно, с большим верхним
перепадом давления (15 кПа на ДП-5, 27 кПа на ДП-
9), что способствует ухудшению газопроницаемости и
перераспределению газового потока. Более экономич-
ный режим работы ДП-9 при менее развитой осевой
отдушине объясняется использованием кокса лучшего
качества (CSR кокса: 48,4 % на ДП-5, 52,9 % на ДП-9)
и меньшего количества известняка в шихте (50,6 на
ДП-5 и 10,5 кг/т чугуна на ДП-9).
На основании установленных оптимальных диа-
пазонов изменения температурных показателей для
технологии плавки с использованием ПУТ разработан
и прошел опытно-промышленное опробование экс-
пертный модуль системы термозондов для управления
загрузкой ДП-3 в 2016 г. и ДП-9 в 2018 г. Экспертный
модуль включает расчет, а также отображение в виде
графиков показателей распределения газового потока
и выдачу рекомендаций по корректировке режима за-
грузки в режиме реального времени при устойчивом
выходе показателей распределения из оптимального
диапазона.
На рис. 3 представлены видеокадры разработанно-
го экспертного модуля для ДП-3 при выходе показате-
лей распределения за границы оптимального диапазо-
на. Как видно из рис. 3, при устойчивом выходе (более
четырех суток подряд) температурных показателей из
оптимального диапазона их изменения технологу вы-
дается рекомендация по корректировке матрицы за-
грузки. Варианты матриц загрузки для экспертного
модуля разработаны с помощью модельной системы
ИЧМ [15]. Необходимый набор матриц загрузки вхо-
дит в блок генерации рекомендаций, являющийся со-
ставляющим элементом экспертного модуля.
Для условий ДП-9, учитывая ограниченные воз-
можности КЗУ по управлению распределением ших-
товых материалов в печи, рекомендации по корректи-
ровке режимов загрузки основаны на использовании
разных сочетаний прямых и обратных подач в цикле.
Видеокадры разработанного экспертного модуля при
выходе показателей распределения температур газо-
вого потока за границы установленного оптимального
диапазона представлены на рис. 4.
При работе экспертного модуля в режиме реаль-
ного времени необходима корректировка границ оп-
тимальных диапазонов температурных показателей
при существенных изменениях технологии доменной
плавки, в частности, после капитальных ремонтов с
шоткретированием шахты ДП и/или после замены хо-
лодильных плит системы охлаждения, замены термо-
зондов, при изменении дутьевых добавок, кардиналь-
ном изменении состава шихтовых материалов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Для доменных печей, оборудованных бесконусным и
конусным загрузочным устройством, установлены оп-
тимальные диапазоны изменения температурных по-
казателей распределения газового потока по радиусу
при работе доменных печей в разных газодинамиче-
ских и топливных условиях: при работе на «безгазовой
шихте» на увлажненном дутье, с природным газом, с
природным газом и пылеугольным топливом, с пылеу-
гольным топливом. Разработан и прошел опытно-про-
мышленное опробование экспертный модуль системы
контроля температур газового потока (системы термо-
зондов) над поверхностью шихты в доменной печи,
генерирующий корректирующие воздействия режима
загрузки при выходе показателей распределения тем-
ператур за оптимальный диапазон их изменения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Semenov Yu. S., Mozharenko N. M., Gorupakha V. V. at al.
Effect of the Fuel, Raw Materials, and Process Conditions on
the Behavior of Temperature Change in a Blast-Furnace
Lining // Metallurgist. July 2015. Vol. 59. Issue 3 – 4.
P. 290 – 299.
2. Большаков В. И., Семенов Ю. С., Шумельчик Е. И. и др. Ре-
ализация энергосберегающей технологии загрузки совре-
менной доменной печи в конъюнктурных топливно-сы-
рьевых и технологических условиях // Металлургическая и
горнорудная промышленность. 2014. № 6. С. 6 – 14.
3. Semenov Yu. S., Shumel’chik E. L., Gorupakha V. V. et al.
Monitoring Blast Furnace Lining Condition During Five
Years of Operation // Metallurgist. July 2017. Vol. 61. Issue 3
– 4. P. 291 – 297.
4. Тараканов А. К., Лялюк В. П., Кассим Д. А. и др. Согла-
сованное управление распределением шихтовых матери-
алов на колошнике и газового потока в горне доменной
печи // Сталь. 2018. № 6. С. 2 – 5.
5. Большаков В. И. Технология высокоэффективной энер-
госберегающей доменной плавки. — Киев : Наукова дум-ка,
2007. — 412 с.
Рис. 4. Видеокадр экспертного модуля управления
загрузкой ДП-9 с КЗУ
K1
“СТАЛЬ”. № 12. 2018 г. ISSN 0038—920X 17
ДОМЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО
6. Семенов Ю. С. Новые подходы в управлении загрузкой
доменной печи, оборудованной БЗУ, в современных ус-
ловиях работы // Познание процессов и развитие тех-
нологии доменной плавки: коллективный труд второго
международного симпозиума под науч. ред. докт. техн. наук,
проф. И. Г. Товаровского. Днепр : Журфонд, 2016. С. 272 –
285.
7. Большаков В. И., Семенов Ю. С., Шумельчик Е. И. и др.
Использование информации о температуре над поверх-
ностью засыпи шихты для контроля доменной плавки //
Металлургическая и горнорудная промышленность. 2015.
3. С. 2 – 7.
8. Semenov Yu. S., Shumel’chik E. I., Horupakha V. V. et al.
Using Thermal Probes to Regulate the Batch Distribution in a
Blast Furnace with Pulverized-Coal Injection // Steel in
Translation. 2017. Vol. 47. № 6. P. 389 – 393.
9. Semenov Yu. S., Shumel’shik E. I., Gorupakha V. V. et al.
Efficient management of the charging of blast furnaces and the
application of contemporary means of control over the variable
technological conditions // Metallurgist. March 2018. Vol. 61.
Issue 11 – 12. P. 950 – 958.
10. Третяк А. А., Паршаков В. М., Чемикосов М. В. и др.
Достоверность информации о распределении газового
потока по радиусу колошника доменной печи, получаемой
разными способами измерений // Черная металлургия:
Бюл. НТиЭИ. 2016. № 11. С. 34 – 40.
11. Паршаков В. М., Тахаутдинов Р. С., Бодяев Ю. А. и др.
Контроль радиального газораспределения в оборудован-
ных БЗУ доменных печах ММК с помощью многоточечных
термозондов // Сталь. 2009. № 10. С. 16 – 19.
12. Большаков В. И., Лебедь В. В. Исследование взаимосвязи
распределения температуры и химического состава газового
потока по радиусу доменной печи // Фундаментальные и
прикладные проблемы черной металлургии: сб. науч. тр.
ИЧМ НАН Украины. 2006. № 13. С. 27 – 35.
13. Podkorytov A. L., Kuznetsov A. M., Zubenko A. V. et al. Intro-
duction of Pulverized-Coal Injection at Yenakiieve Iron and Steel
Works // Steel in Translation. 2017. Vol. 47. № 5. P. 313 – 319.
14. Semenov Yu. S. Temperature Distribution of the Gas Flux in
Blast Furnaces // Steel in Translation. 2017. Vol. 47. 7.
P. 473 – 477.
15. Semenov Yu. S., Shumel’chik E. I., Vishnyakov V. I. et
al. Model system for selecting and correcting charging
programs for blast furnaces equipped with a bell-less charging
apparatus // Metallurgist. January 2013. Vol. 56. Issue 9 – 10.
P. 652 – 657.
View publication statsView publication stats
... Далі, з метою поширення методики використання інформації термозондів для управління розподілом шихти для ДП з використанням в технології плавки великих витрат ПВП, дослідження були виконані для ДП №9, обладнаної КЗП, (корисний об'єм 1386 м 3 ) Дніпровського металургійного комбінату (м. Кам'янське) з встановленням оптимальних діапазонів зміни показників розподілу газового потоку по радіусу печі [116]. ДП №9 в досліджуваному періоді 01.01-29.10.2018 ...
... Більш економічний режим роботи ДП №9 при менш розвиненій осьовій віддушини пояснюється використанням коксу кращої якості (CSR коксу на ДП №5 -48,4%, на ДП №9 -52,9%) і значно меншою кількістю вапняку в шихті (на ДП №5 -50,6, на ДП №9 -8,5 кг/т чавуну). На підставі встановлених оптимальних діапазонів зміни температурних показників для технології плавки з використанням ПВП розроблений і пройшов досліднопромислове випробування експертний модуль системи термозондів для управління завантаженням: для ДП №3 з БЗП у 2016 р. і для ДП №9 з КЗП у 2018 р. [116]. Експертний модуль включає розрахунок і відображення у вигляді графіків показників розподілу газового потоку і видачу рекомендацій щодо коригування режиму завантаження в режимі реального часу при стійкому виході показників розподілу з оптимального діапазону. ...
... Для умов ДП №9, з огляду на обмежені можливості КЗП з управління розподілом шихтових матеріалів в печі, рекомендації щодо коригування режимів завантаження засновані на використанні різних комбінацій прямих і зворотних подач в циклі [116]. На рис. ...
Book
Full-text available
У книзі представлено результати досліджень на доменній печі, обладнаній сучасним безконусним завантажувальним пристроєм, після її реконструкції, а саме: дослідження перед задувкою печі, особливості вибору задувочної шихти, налаштування параметрів роботи завантажувального пристрою. Представлено результати створення та реалізації модельної системи для підтримки прийняття рішень по вибору і коригуванню програм завантаження, використання модельної системи націлене також на навчання технологічного персоналу в умовах освоєння нового завантажувального пристрою. Розроблено та реалізовано новий підхід до вибору енергоефективних режимів завантаження при використанні багатокомпонентної шихти змінної якості, а також в перехідних дуттєвих режимах і в умовах відсутності природного газу і пиловугільного палива при роботі печі зі збільшеною кількістю водяної пари в дутті. Використання представлених у книзі режимів завантаження при освоєнні пиловугільного палива дозволили забезпечити експлуатаційну стійкість системи охолодження і безаварійну роботу досліджуваної доменної печі. Представлено результати досліджень по використанню інформації засобів контролю розподілу температур газів у колошниковому просторі для прийняття обґрунтованих рішень з управління завантаженням печі шихтовими матеріалами. Представлено результати досліджень впливу технологічних факторів на характер зміни температур футерівки по висоті печі протягом п'яти років її експлуатації в різних технологічних умовах, з визначенням граничних значень температур, що дозволяють діагностувати стан футерівки: її знос, або формування захисного гарнісажу. У книзі представлені результати задувок доменних печей після їх тривалої зупинки із застосуванням нових удосконалених підходів, які дозволили безаварійно вивести печі на робочі показники. Для вчених-металургів і широкого кола інженерно-технічних працівників металургійної промисловості, аспірантів, докторантів, а також викладачів і студентів металургійних ВНЗ. The book presents the results of research on the blast furnace, equipped with a modern bell-less top, after its reconstruction, namely: studies before the furnace blowing, features of the selection of the inlet charge, setting the parameters of the BLT. The results of the creation and implementation of a model system to support decision-making on the selection and adjustment of charging programs are presented, the use of a model system is also aimed at training technological personnel in terms of mastering a new BLT. A new approach to the selection of energy-efficient charging modes using a multicomponent charge of varying quality, as well as in transitional blast regimes and in the absence of natural gas and pulverized coal during operation of the furnace with an increased amount of steam in the blast, has been developed and implemented. The use of the charging modes presented in the book during the development of pulverized coal allowed to ensure the operational durability of the cooling system and trouble-free operation of the investigated blast furnace. The results of research on the use of information from the means of controlling the temperature distribution of gases in the top furnace space for making informed decisions on the management of the furnace charging with raw materials are presented. The results of studies of the influence of technological factors on the nature of the change in lining temperature along the height of the furnace during five years of its operation in various technological conditions, with the determination of temperature limits, which allow to diagnose the condition of the lining: its wear, or the formation of protective skull are presented. The book presents the results of blasting of blast furnaces after their long shutdown with the use of new improved approaches, which allowed trouble-free to bring the furnace to work performance. For scientists, metallurgists and a wide range of engineering and technical workers of the metallurgical industry, graduate students, doctoral students, as well as teachers and students of metallurgical universities.
... Определение рациональных диапазонов изменения показателей распределения интенсивности газового потока для ДП №5 с КЗУ осуществлялось для трех основных газодинамических режимов работы печи: при работе на «безгазовой шихте» с увлажненным дутьем (01.01-29.02.2016), при работе с природным газом и ПУТ (01.03-30.06.2016) и при работе с ПУТ после шоткретирования шахты (12.11.2016-18.02.2017) [116]. ...
... Далее, с целью распространения методики использования информации термозондов для управления распределением шихты для ДП с использованием в технологии плавки больших расходов ПУТ, исследования были выполнены для ДП №9, оборудованной КЗУ, (полезный объем 1386 м 3 ) Днепровского металлургического комбината (г. Каменское) с установлением оптимальных диапазонов изменения показателей распределения газового потока по радиусу печи [116]. ДП №9 в исследуемом периоде 01.01-29.10.2018 ...
... На основании установленных оптимальных диапазонов изменения температурных показателей для технологии плавки с использованием ПУТ разработан и прошел опытнопромышленное опробование экспертный модуль системы термозондов для управления загрузкой: для ДП №3 с БЗУ в 2016 г. и для ДП №9 в 2018 г. [116]. Экспертный модуль включает расчет и отображение в виде графиков показателей распределения газового потока и выдачу рекомендаций по корректировке режима загрузки в режиме реального времени при устойчивом выходе показателей распределения из оптимального диапазона. ...
Book
Full-text available
The book presents the results of research on the blast furnace, equipped with a modern bell-less top, after its reconstruction, namely: studies before the furnace blowing, features of the selection of the inlet charge, setting the parameters of the BLT. The results of the creation and implementation of a model system to support decision-making on the selection and adjustment of charging programs are presented, the use of a model system is also aimed at training technological personnel in terms of mastering a new BLT. A new approach to the selection of energy-efficient charging modes using a multicomponent charge of varying quality, as well as in transitional blast regimes and in the absence of natural gas and pulverized coal during operation of the furnace with an increased amount of steam in the blast, has been developed and implemented. The use of the charging modes presented in the book during the development of pulverized coal allowed to ensure the operational durability of the cooling system and trouble-free operation of the investigated blast furnace. The results of research on the use of information from the means of controlling the temperature distribution of gases in the top furnace space for making informed decisions on the management of the furnace charging with raw materials are presented. The results of studies of the influence of technological factors on the nature of the change in lining temperature along the height of the furnace during five years of its operation in various technological conditions, with the determination of temperature limits, which allow to diagnose the condition of the lining: its wear, or the formation of protective skull are presented. The book presents the results of blasting of blast furnaces after their long shutdown with the use of new improved approaches, which allowed trouble-free to bring the furnace to work performance. For scientists, metallurgists and a wide range of engineering and technical workers of the metallurgical industry, graduate students, doctoral students, as well as teachers and students of metallurgical universities. В книге представлены результаты исследований на доменной печи, оборудованной современным бесконусным загрузочным устройством, после ее реконструкции, а именно: исследования перед задувкой печи, особенности выбора задувочной шихты, настройки параметров работы загрузочного устройства. Представлены результаты создания и реализации модельной системы для поддержки принятия решений по выбору и корректировке программ загрузки, использование модельной системы нацелено также на обучение технологического персонала в условиях освоения нового загрузочного устройства. Разработан и реализован новый подход к выбору энергоэффективных режимов загрузки при использовании многокомпонентной шихты переменного качества, а также в переходных дутьевых режимах и в условиях отсутствия природного газа и пылеугольного топлива при работе печи с увеличенным количеством пара в дутье. Использование представленных в книге режимов загрузки при освоении пылеугольного топлива позволили обеспечить эксплуатационную стойкость системы охлаждения и безаварийную работу исследуемой доменной печи. Представлены результаты исследований по использованию информации средств контроля распределения температур газов в колошниковом пространстве для принятия обоснованных решений по управлению загрузкой печи шихтовыми материалами. Представлены результаты исследований влияния технологических факторов на характер изменения температур футеровки по высоте печи в течение пяти лет ее эксплуатации в различных технологических условиях, с определением предельных значений температур, позволяющие диагностировать состояние футеровки: ее износ, или формирование защитного гарнисажа. В книге представлены результаты задувок доменных печей после их длительной остановки с применением новых усовершенствованных подходов, которые позволили безаварийно вывести печи на рабочие показатели. Для ученых-металлургов и широкого круга инженерно-технических работников металлургической промышленности, аспирантов, докторантов, а также преподавателей и студентов металлургических вузов.
Article
Full-text available
Under the conditions of unstable qualitative and quantitative compositions of charge materials, we propose an approach to the selection of programs of bell-less top (BLT) charging. It is based on the reduction of the number of working angular positions of the tray and on the shifts (from batch to batch) of the conditional geometric ridges along the radius of the furnace top. A positive experience of realization of this charging program is shown by an example of blast furnace No. 3 at the Enakievo Iron & Steel Works. We discuss the main specific features of mounting of stationary temperature probes with positive temperature coefficient (PTC) on the blast furnaces, as well as the specific features of temperature distributions along the radius of the furnace for various consumptions of the reduced fuel. The relationship between the temperature over the surface of charge bed and the content of pellets in the charge is established.
Article
Full-text available
The distribution of the temperature variation of the gas flux in the peripheral zone over the height (from the bosh to the upper levels of the shaft) and the temperature above the charge surface over the furnace radius was investigated in 2006 at a blast furnace at Metinvest Holding LLC, in various conditions: with gas-free charge and a wet blast; and with natural gas and/or pulverized-coal injection.
Article
Full-text available
Experience with stationary thermal probes above the batch in blast furnaces is discussed. The influence of the incoming batch on the readings of the thermal probes is investigated. On the basis of the thermal- probe data, requirements on the batch distribution are formulated for blast furnaces with pulverized-coal injection.
Article
Full-text available
The introduction of pulverized-coal injection at Yenakiieve Iron and Steel Works in 2016 is described. The state of the lining of the blast-furnace shaft and hearth is analyzed. Requirements regarding the charging conditions are proposed so as to improve the durability of the cooling system and ensure accident- free furnace operation.
Article
Full-text available
Changes in lining temperature for the shoulders, bosh, and shaft, their mean-square deviation with respect to furnace surroundings, and also overall thermal loads of the cooling system for blast furnace No. 3 at the Enakievo Metallurgical Plant are analyzed for five years of operation: from December 2011 to September 2016. Limiting values of temperature are established that point to partial or complete shaft lining wear. Features are revealed for the effect of blast-furnace smelting production conditions on the change in blast-furnace lining temperature. The furnace well condition is evaluated.
Article
Full-text available
Results are presented from an analysis of the temperature of the lining in the shaft and bosh of a blast furnace over a 2.5-year campaign. It is shown that changes in the temperature of the lining over the height and about the circumference of the furnace are affected by changes in the parameters of the raw materials and the smelting process. For example, lining temperature is affected by changes in the charging program, the amount of manganese-bearing materials in the charge, the number of closed tuyeres and their locations, the quality of the charge materials, the chemical and component-by-component composition of the iron-ore-bearing part of the charge, and the distribution of the components of the charge across the furnace.
Реализация энергосберегающей технологии загрузки современной доменной печи в конъюнктурных топливно-сырьевых и технологических условиях // Металлургическая и горнорудная промышленность
  • В И Большаков
  • Ю С Семенов
  • Е И Шумельчик
  • Др
Большаков В. И., Семенов Ю. С., Шумельчик Е. И. и др. Реализация энергосберегающей технологии загрузки современной доменной печи в конъюнктурных топливно-сырьевых и технологических условиях // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2014. № 6. С. 6 -14.
Согласованное управление распределением шихтовых материалов на колошнике и газового потока в горне доменной печи // Сталь
  • А К Тараканов
  • В П Лялюк
  • Д А Кассим
  • Др
Тараканов А. К., Лялюк В. П., Кассим Д. А. и др. Согласованное управление распределением шихтовых материалов на колошнике и газового потока в горне доменной печи // Сталь. 2018. № 6. С. 2 -5.
Технология высокоэффективной энергосберегающей доменной плавки. -Киев : Наукова дум-ка
  • В И Большаков
Большаков В. И. Технология высокоэффективной энергосберегающей доменной плавки. -Киев : Наукова дум-ка, 2007. -412 с.
Новые подходы в управлении загрузкой доменной печи, оборудованной БЗУ, в современных условиях работы // Познание процессов и развитие технологии доменной плавки: коллективный труд второго международного симпозиума под науч. ред. докт. техн. наук, проф. И. Г. Товаровского. -Днепр : Журфонд
  • Ю С Семенов
Семенов Ю. С. Новые подходы в управлении загрузкой доменной печи, оборудованной БЗУ, в современных условиях работы // Познание процессов и развитие технологии доменной плавки: коллективный труд второго международного симпозиума под науч. ред. докт. техн. наук, проф. И. Г. Товаровского. -Днепр : Журфонд, 2016. С. 272 -285.