Введение к работе
Значительное влияние на показатели доменного производства оказывает качество применяемого агломерата. Поэтому к числу главных задач развития черной металлургии относится совершенствование агломерационного процесса. Одним ігз наиболее перспективных направлений повышения эффективности работы аглофабрик является увеличение газопроницаемости и, следовательно, высоты спекаемого слоя шихты.
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Порозность и газопроницаемость являются одними из основных факторов, определяющих высоту спекаемого слоя аглошихты. Максимальную газопроницаемость слоя можно достичь высоким качеством окомкования исходных шихтовых материалов. Для исходной аглошихты определенного состава и физико-химических свойств существует оптимальное значение влажности, которое необходимо поддерживать во время окомкования. В производственных условиях порозность и газопроницаемость слоя окомкованной агломерационной шихты изменяются в широких пределах. Эффективного управления процессом окомкования трудно достичь без использования данных исследований движения газов в слое аглошихты.
В связи с этим актуальными являются работы, направленные на дальнейшее развитие научных представлений о движении газов в слое сыпучих материалов и создание новых способов определения порозности и газопроницаемости слоя агломерационной шихты.
СВЯЗЬ РАБОТЫ С НАУЧНЫМИ ПРОГРАММАМИ, ПЛАНАМИ, ТЕМАМИ. Диссертационная работа выполнена на основе программ научных исследований кафедры металлургии чугуна Приазовского государственного технического университета на 1996-1999 г.г. По результатам диссертации с ММК им.Ильича заключен договор на внедрение научно-технической продукции "Разработка и внедрение автоматизированной системы управления качеством окомкования шихты путем контроля газопроницаемости аглошихты в потоке" (тема 7/99).
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью работы является интенсификация агломерационного процесса на основе разработки новых способов определения порозности и газопроницаемости слоя окомкованной агломерационной шихты в потоке, а также модели газопроницаемости слоя аглошихты для исследования условий движения газов в слое шихты любого
гранулометрического состава.
-
Исследована порозность слоя зернистых материалов по изменению концентрации контролируемой составляющей газа в результате перемешивания его с воздухом пустот с использованием разработанного способа определения порозности слоя окомкованнои аглошихты в потоке.
-
Исследована газопроницаемость слоя окомкованнои аглошихты путем импульсного продувания воздуха через слой и определения потерь давления в слое на основе разработанного способа определения газопроницаемости слоя окомкованнои аглошихты в потоке.
-
Разработана новая модель газопроницаемости слоя, основанная на определении потерь давления газа по высоте сформированного слоя с учетом іранулометрического состава окомковашюи аглошихты и свойств газа и позволяющая оптимизировать процессы укладки шихты на колосниковую решетку агломашины.
-
Для определения содержания каждой фракции по высоте слоя разработана модель распределения гранулометрического состава окомкован-ных аглошихт, устанавливающая взаимосвязь гранулометрических составов вверху и внизу слоя с помощью разработанной функции сегрегации аглошихты.
-
Для формирования слоя аглошихты любого гранулометрического состава предложен новый метод укладки гранул в элементарный объем (цилиндрическое тело) на основе решения множества условий соприкосновений гранул между собой.
-
Для определения давления газа в слое аглошихты для каждого сечения по высоте усовершенствована модель движения газа в слое зернистого материала на основе закономерностей движения газа в идеальном слое.
-
Разработан новый способ управления влажностью аглошихты, в котором качество окомкования оценивают по газопроницаемости (порозности) ее слоя, формируемого в потоке на выходе из барабана-окомкователя.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ. Использование разработанных способов определения порозности и газопрошщаемости слоя окомкованнои агломерационной шихты в потоке позволяет определять ее влажность на выходе из барабана-окомкователя, при которой обеспечивается оптимальные порозность и газопроницаемость
слоя аглошихты. Проведенные исследования на аглофабрике ММК им.Ильича показали возможность существенного улучшения технико-экономических показателей работы аглофабрики за счет управления процессом окомкования с использованием разработанных приборов определения газопроницаемости (порозности) слоя окомкованнои агломерационной шихты в потоке. В результате повысится производительность агломашины, улучшится качество агломерата и снизится расход твердого топлива. При этом ожидаемый годовой экономический эффект составит 81,1 тыс. грн. по одной агломапшне и 973,6 тыс. грн. по всему цеху.
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД СОИСКАТЕЛЯ. Автор исследовал на ММК им.Ильича качество окомкования и сегрегацию агломерационной шихты по высоте слоя при ее загрузке на агломашину. Разработана и исследована модель газопроницаемости слоя аглошихты, включающая модель распределения гранулометрического состава окомкованнои аглошихты по высоте слоя; модель слоя окомкованнои аглошихты; модель движения газа в слое аглошихты. Разработан и исследован прибор определения порозности слоя окомкованнои агломерационной шихты в потоке. Разработан и исследован в промышленных условиях прибор определения газопроницаемости слоя окомкованнои аглошихты в потоке. Разработан новый способ управления окомкованием агломерационной шихты по газопроницаемости (порозности) ее слоя.
Основные результаты и положения диссертации доложены и обсуждены на V международном конгрессе доменщиков "Производство чугуна на рубеже столетий" в г. Днепропетровске в 1999 г., научно-технической конференции по теории и практике сталеплавильного производства, посвященной 100-летию со дня рождения ученого-металлурга проф. Казанцева И.Г. в г. Мариуполе в 1999 г. и региональных научно-технических конференциях в г. Мариуполе в 1997-1999 г. г.
ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты диссертации изложены в 11 публикациях: 4 статьях в научных журналах, 1 патенте, 2 тезисах докладов на международном научно-техническом конгрессе, 4 тезисах докладов на региональных научно-технических конференциях.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, общих выводов и приложений. Полный объем диссертации - 179 стр., включая 41 иллюстрации, 10 таблиц, 3 приложения на 9 стр.,
список использованной литературы (120 наименований) на 15 стр.