Корнілов Богдан Володимирович, к.т.н., Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-5544-3023. E-mail: balesan2209@gmail.com

Чайка Олексій Леонідович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0003-1678-2580

Лебідь Віталій Васильович, к.т.н., Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0003-3938-3785

Шумельчик Євген Ігорович, к.т.н., ст.д., Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-5350-6425

Москалина Андрій Олександрович, к.т.н., Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-9552-2853

АНАЛІЗ ТЕПЛОВОЇ РОБОТИ ГОРНУ ТА ПОДУ ДОМЕННИХ ПЕЧЕЙ УКРАЇНИ РІЗНОЇ КОНСТРУКЦІЇ

Анотація. Метою роботи є дослідження сучасних шляхів підвищення експлуатаційної надійності горна та поду доменних печей, які значною мірою визначають тривалість кампанії доменної печі. В статті виконано аналіз способів підвищення стійкості горну і поду, наведено результати аналізу теплової роботи та розпалу футерівки металоприймачів доменних печей різної конструкції. Визначено сучасні напрямки конструювання металоприймача доменних печей. Показано, що сучасна методологія конструювання горнів доменних печей розробляє два основних напрямки: використання узгодженої комбінації вогнетривких матеріалів із системою охолодження; використання комбінації зносостійких матеріалів на основі вуглецю та кераміки. Однак, навіть вдосконалення конструкції та системи охолодження металоприймача не дозволяє повною мірою забезпечити збільшення тривалості кампанії. Для оцінки ресурсу роботи печі необхідним є забезпечення регулярного автоматизованого контролю розпалу футерівки горну та поду.

В Україні при відновлювальних ремонтах доменних печей було віддано перевагу конструкції металоприймачів із застосуванням “керамічного стакану”. На сьогоднішній день системи моніторингу теплової роботи та розпалу горна впроваджено на 10 доменних печах з використанням розробленої ІЧМ НАНУ системи автоматичного контролю “Горн”. Реалізація безперервного контролю над розпалом горну на доменних печах дозволила оцінити ефект застосування керамічного стакану. Оцінено величину теплових втрат горну та витрати коксу на їх компенсацію. Розроблено методику і моделі визначення теплового стану та зносу футерівки металоприймача на базі комбінування калориметричного та термометричного методів контролю. Зіставлення теплових втрат металоприймача в системі охолодження доменних печей дозволяє кількісно оцінювати теплову роботу контрольованих зон та печі в цілому. Показано, що питома величина теплових втрат металоприймача на одиницю об’єму доменної печі може слугувати інтегральним параметром. Встановлено, що величина питомих теплових втрат на одиницю об’єму доменної печі з керамічним стаканом складає ~0,4-0,7 кВт/м3, що значно менше, ніж доменних печах без нього (~0,9-1,1 кВт/м3). Керамічний стакан дає економію коксу близько 1 кг/т чавуну.

Ключові слова: металоприймач, моніторинг, теплові втрати, “керамічний стакан”, витрата коксу.

Посилання для цитування: Корнілов Б. В., Чайка О. Л., Лебідь В. В., Шумельчик Є. І., Москалина А. О. Аналіз теплової роботи горну та поду доменних печей України різної конструкції. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2021. Вип. 35. С. 55-68. (In Ukrainian).

DOI: 10.52150/2522-9117-2021-35-55-68

Перелік посилань

  1. Миттад Й. Прогресс в области огнеупорной футеровки горнов доменных печей. Сталь. 2005. № С. 20-22.
  2. Петке Ю., Штисович Т., Силвен П. Новая концепция футеровки горна и лещади доменной печи комбината Зальцгиттер Флахшталь. Сталь. 2005. № 7. С. 27-31.
  3. Ковальски В., Люнген Х. Б., Штриккер К. П. Стойкость доменных печей: современный уровень, развитие и мероприятия по продлению кампании. Черные металлы. 1999. № С. 26-35.
  4. Вильмс Э., Янг Й., Люнген Г. Б., Петерс М., Шмеле П. Удлинение кампании доменной печи – факторы, влияющие на стойкость футеровки горна. Черные металлы. № 6. С. 35-48.
  5. Noort , Ruoff I., Schmidt K., Stolwijk C., Stralen J. V. Modernization and Reline of Hoogovens № 7 Blast Furnace. Iron and Steel Engineer. 1994. Vol. 71. № 10. р. 29-34.
  6. Новые концепции в конструкции футеровки и систем охлаждения доменных печей. Новости черной металлургии за рубежом. 1997. № C. 19-26.
  7. Stewart , Titterington B., James E. T. Blast Furnace Hearth Design and Operation for Long Campaign Life. Proceedings of 3rd Eurp. Iron. Congress, Belgium. 1996. p.p. 248-256.
  8. Хебель Р., Хилле Ф. Футеровка горна доменной печи и концепция охлаждения. Черные металлы. 2008. № С. 39-45.
  9. Большаков В. И., Бородулин А. В., Листопадов В. С., Чайка А. Л., Сохацкий А. А., Швачка А. И. Контроль суммарной величины тепловых потерь с охлаждающей водой на печах доменного цеха и их практическое приложение. Сб. научных трудов международной научно-практической конференции Творческое наследие В. Е. Грум-Гржимайло“, посвященная 150-летию со дня рождения Владимира Ефимовича Грум-Гржимайло» − Екатеринбург, 26-28 марта, 2014. С. 74-
  10. Sadri A., Gebski P., Rampersad A., Marinelli P., Doro E. Comparing the accuracy of Acousto Ultrasonic-Echo (NDT), Finite Element Analysis (FEA), and Drilling, when obtaining a blast furnace refectory lining wear profile. Iron and Steel technology, 2010, p. 70-81.
  11. Харламов Д. А., Коберник О. П., Ансимов А. А. Методы контроля разгара огнеупорной футеровки в промышленных печах. Фундаментальные исследования, 2013. № 6. C. 877-879
  12. Кудинов Г. А. Охлаждение современных доменных печей. Москва : Металлургия, 1988. 256 с.
  13. Гаврилов Е. Е., Ульянов А. Г., Канаев В. В., Можаренко Н. М. Диагностирование состояния футеровки металлоприемника доменной печи по тепловым нагрузкам. Сталь. 1987. № С. 13-15.
  14. Васильев П. Г., Левченко В. Е., Алпаев Н. Е., Шульга А. В. Ультразвуковой контроль износа футеровки шахты доменной печи. Металлургическая и горнорудная промышленность. 1992. № С. 3–5.
  15. Пинчук Д. А., Панчоха Г. В., Канаев В. В., Можаренко Н. М. Современные методы контроля остаточной толщины футеровки металлоприемника доменной печи. Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр., 2005. Вип. С. 247-253.
  16. Панчоха Г. В., Канаев В. В. и др. Система оперативного промышленного контроля состояния износа футеровки металлоприёмника ДП№5 ОАО “Северсталь”. Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства. Материалы первой международной научно–технической конференции. г. Череповец. ЧГУ. 1998. С. 18–20.
  17. Чайка А. Л., Сохацкий А. А., Панчоха Г. В., Цюпа К. С., Шостак В. Ю., Корнилов Б. В. Совершенствование конструкции шахты и металлоприемника доменных печей при использовании пылеугольного топлива. Экология и промышленность. 2014. № С. 28-35.
  18. Чайка А. Л., Лебедь В. В., Корнилов Б. В., Шумельчик Е. И., Кариков С. А., Сафонов С. Е. Реализация комплекса моделей длительного и энергосберегающего производства чугуна на доменных печах Украины. Сталь. 2021. № С. 15-18 https://doi.org/10.3103/S0967091221030025
  19. Чайка А. Л., Корнилов Б. В., Лебедь В. В., Набока В. И., Сафонов С. Е., Мандра В. В., Глущенко Е. Л. Автоматизированный контроль тепловых потерь в системе охлаждения и оценка расхода кокса на их компенсацию на доменных печах ПАО “Запорожсталь”. Сталь. 2020. № С. 11-13.