способ определения давления шихты в шахтной печи

Формула изобретения

Способ определения давления шихты в шахтной печи, включающий измерение величины силы трения шихты о стальной зонд - контактный датчик, погруженный в печь, отличающийся тем, что измерение силы трения осуществляют одновременно несколькими по крайней мере двумя контактными датчиками, установленными под углом 9-180° относительно оси печи, сравнивают их показания и при резком уменьшении величины силы трения у одного из зондов на 8-100% его заменяют новым.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии черных металлов и может быть использовано для непрерывного контроля хода печей шахтного типа.

Известен способ контроля силы трения шихты, заключающийся во введении вертикального зонда в проплавляемые материалы с последующим замером усилия, с которым шихта затягивает зонд в печь [1].

Известен способ непрерывного контроля силы трения шихты (Q _T, кН), пропорциональной среднему боковому давлению шихты, заключающийся в присоединении верхнего конца зонда-контактного стержня к тензодатчику и выводу показаний на регистрирующий прибор [2]. Боковое давление шихты (Qб, кПа) определяют по уравнению

Qб=Q_T/dlf,

где d и l - диаметр зонда и глубина его погружения в шихту, мм;

f - коэффициент трения между зондом и шихтой.

Недостаток известного способа и устройства для непрерывного контроля силы трения шихты заключается в том, что в процессе эксплуатации происходит истирание контактного стержня и уменьшение его рабочей поверхности и, как следствие, искажение результатов контроля. Достоверность показаний существенно уменьшается при обрыве части стержня. Своевременно выявить выход контактного стержня из строя в отдельных режимах плавки бывает трудно.

Задачей изобретения является повышение надежности работы устройства и достоверности показаний контролируемого параметра, быстрое выявление его выхода из строя и своевременная замена.

Поставленная задача достигается за счет того, что измерение силы трения осуществляют одновременно несколькими, по крайней мере посредством двух, контактными датчиками, установленными друг к другу под углом 9-180° относительно оси печи, сравнивают их показания и, при резком уменьшении величины показаний у одного из зондов на 8-100%, его заменяют новым. Для предотвращения истирания зонда шихтовыми материалами, ссыпающимися из загрузочного устройства, верхняя часть его помещается в защитный чехол.

Более чем четырехлетний опыт эксплуатации устройства для непрерывной регистрации силы трения шихты о металлический стержень выявил, что минимально возможный отрыв части металлического прутка при температурах пластической деформации металла (менее 800°С) составляет 1 м - 8% рабочей поверхности зонда. Снижение показаний на максимальную величину 100% происходит при истирании защитного кожуха и стержня ссыпающимся потоком шихты с большого конуса засыпного аппарата.

Максимально возможное количество устанавливаемых устройств на печи равно числу воздушных фурм. Например, на доменной печи с 40 воздушными фурмами устройства располагают под углом 9° относительно оси печи над фурменными очагами. Однако такое количество устройств сложно в эксплуатации и не дает существенного повышения точности измерений. Минимальное количество устройств на печи должно составлять не менее двух и устанавливаться под углом 9-180° относительно оси печи. Точность измеряемой величины при этом не меняется, так как согласно законам механики грунтов, при сдвиге относительно стенки, давление равномерно распределяется по периметру шахты.

Предлагаемый способ определения давления шихты поясняется чертежом (фиг.1). Устройство для контроля силы трения шихты состоит из контактного стержня 1, подвешенного на гибкой системе тяг к тензодатчику 2 (9035 ДСТ), корпуса 3, сальника 4 и задвижки 5. Стержень 1 установлен в защитный чехол 6, предохраняющий стержень от истирания ссыпающимися из загрузочного устройства шихтовыми материалами. Оба контактных стержня проходят через патрубок 7 на расстоянии L=350 м от стенки колошника. Нижний конец стержней находится на уровне амбразуры 8 для измерения перепада давления газа. Величины сил трения с обоих устройств фиксируются на отдельных вторичных приборах КСТ (9), а разность показаний контролируемых параметров отражается на дополнительном вторичном приборе 10. Имеется световая 11 и звуковая 12 сигнализации, а также пульт 13 для снятия звукового сигнала.

Предлагаемый способ определения давления шихты реализован на доменной печи объемом 2000 м³ ОАО “Северсталь”. Два устройства для определения силы трения шихты расположены в местах стыков газоотводов с куполом (фиг.1) под углом 90° относительно оси печи. Разница в показаниях на приборе 10 не превышала 3%.

Через 4 мес. 8 дней после установки стержней показания одного из устройств резко снизились на 130 кг (9,6%). При замене дефектного зонда выявили отсутствие участка длиной 1,1 м. Контроль силы трения шихты и использование этого показателя в системе “АСУ - движение шихты” продолжились после замены обоих стержней, продолжительность установки которых на работающей доменной печи составляет 5-6 часов.

Опыт эксплуатации устройств показал, что стойкость стержня, изготовленного из рядовых марок сталей (Ст3, сталь 20) составляет 4-12 мес. с потерей каждый месяц около 3% рабочей поверхности от истирания движущимся потоком шихты. Так как величина рабочей поверхности стержня входит в алгоритм пересчета показаний силы трения шихты о металлический стержень на силу трения шихты о стенку печи [2], то в системе “АСУ - движение шихты” вводится коррекция - ежесуточное снижение рабочей поверхности на 0,1%.

Наибольший износ стержня и защитного кожуха происходит на расстоянии 0,7-2,0 м выше рабочей поверхности ссыпающимся с большого конуса потоком шихты. Для повышения стойкости стержня нижняя часть (1м) защитной трубы диаметром 114×20 мм наплавляется твердыми сплавами типа ПЛ-Н толщиной 20 мм.

Предлагаемый способ определения давления шихты в шахтной печи позволяет по сравнению с известным повысить надежность показаний контролируемой величины и получить достоверную информацию для управления ходом доменной печи.

Источники информации, принятые во внимание:

1. Сталь. 1969. №9. С.772-778.

2. Патент 2154673 РФ МПК С 21 В 7/24, F 27 B 1/28.