Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор и постановка задач 10
1.1. Основные показатели качества железорудного сырья и кокса 10
1.1.1. Восстановимость и прочность железорудного сырья 19
1.1.2. Реакционная способность кокса 21
1.2. Влияние качества сырья на показатели доменной плавки 27
1.2.1. Влияние восстановимости и прочности железорудного сырья 27
1.2.2. Влияние реакционной способности кокса 31
1.2.3. Количественное влияние показателей качества железорудного сырья и кокса на показатели доменной плавки 33
1.2.4. Официальная методика оценки влияния технологических факторов на расход кокса и производительность доменных печей 34
1.3. Использование математических моделей доменного процесса 35
1.4. Цели и задачи исследования 40
2. Оценка характеристик железорудного сырья, определяющих его роль в доменном процессе 43
2.1. Кинетика восстановления оксидов железа в доменной печи 44
2.2. Прочность железорудных материалов 50
2.3. Температуры размягчения и плавления железорудных материалов 51
2.4. Методика исследования восстановимости железорудных материалов 51
3. Оценка характеристик кокса, определяющих его роль в доменном процессе 56
3.1. Теоретическое обоснование 56
3.2. Реакционная способность кокса и «горячая» прочность кокса 58
3.3. Методика исследования реакционной способности кокса 59
3.4. Определение реакционной способности кокса в лабораторных условиях 63
3.5. Разработка прогнозной модели оценки качества кокса 73
3.6. Выводы 79
4. Исследование влияния качественных характеристик железорудного сырья и кокса на эффективность доменной плавки 80
4.1. Расчет влияния восстановимости и «холодной» прочности железорудного сырья на эффективность доменной плавки 80
4.2. Расчет влияния реакционной способности кокса на эффективность доменной плавки 85
4.3. Расчет по двумерным математическим моделям 90
4.4. Выводы и рекомендации 102
Заключение 103
Библиографический список 106
Приложение I 121
- Количественное влияние показателей качества железорудного сырья и кокса на показатели доменной плавки
- Методика исследования восстановимости железорудных материалов
- Определение реакционной способности кокса в лабораторных условиях
- Расчет влияния реакционной способности кокса на эффективность доменной плавки
Введение к работе
Актуальность работы. Доменное производство является одним из основных звеньев металлургического передела. Эффективность доменной плавки существенно зависит от качества железорудного сырья и кокса, требования к которым становятся все более жесткими. Тенденция изменения сырьевой базы России такова, что запасы коксующихся углей и богатых руд ограничены, и в шихту вводят менее качественное сырье. Это отражается на качестве получаемого кокса и агломерата (окатышей), их физико-химических свойствах, что, в свою очередь, существенно меняет технико-экономические показатели работы доменных печей.
Расход кокса в доменной плавке как энергоносителя (источника теплоты и восстановителя) может снижаться, в основном, двумя путями. Во-первых, за счет использования экстенсивных факторов - повышение содержания железа в шихте, использование прямых заменителей кокса (природного газа, мазута, угольной пыли, восстановительного газа, в том числе колошникового с отмывкой его от диоксида углерода), увеличение температуры дутья, высокопотенциальной теплоты (использование плазмотронов) и т.д.
Во-вторых, за счет использования интенсивных факторов - повышение степени использования теплового и восстановительного потенциала газа в результате улучшения качества железорудного сырья и кокса, характеризуемого восстановимостью, прочностью, температурами размягчения и плавления для железорудного сырья, реакционной способностью и прочностью для кокса.
Резервы первого пути в значительной степени исчерпаны. Таким образом, главным резервом снижения расхода кокса и улучшения технико-экономических показателей плавки является повышение качества железорудного сырья и кокса.
Следует отметить, что некоторые используемые на практике металлургические характеристики железорудных материалов и кокса в практическом интервале изменения не коррелируются напрямую с производительностью доменных печей и удельным расходом кокса. По ним сложно прогнозировать изменение технико-экономических показателей работы доменных печей. Поэтому разработка методических основ оценки металлургических характеристик железорудного сырья и кокса, использование которых позволит объяснить и спрогнозировать изменение технико-
экономических показателей доменной плавки, является весьма актуальной задачей.
Диссертационная работа выполнена в рамках государственной бюджетной тематики (№ 01201061031), а также при поддержке Программы Президиума РАН (№ 23) и Федерального агентства по науке и инновациям (грант №02.740.11.0152).
Целью диссертационной работы является совершенствование технологии доменной плавки путем учета зависимостей между металлургическими характеристиками железорудного сырья и кокса и показателями доменного процесса.
Научная задача работы - теоретическое обоснование и разработка методических основ оценки влияния металлургических характеристик железорудного сырья и кокса на эффективность доменной плавки.
Для выполнения цели и научной задачи работы поставлены следующие задачи:
-
Анализ влияния металлургических характеристик железорудного сырья (агломерат и окатыши) и кокса, а именно восстановимости, прочности, температур начала размягчения и плавления железорудного сырья, реакционной способности и термомеханической прочности кокса, на эффективность работы современных доменных печей, используя литературные данные.
-
Определение и анализ влияния свойств исходного сырья на формирование металлургических характеристик железорудного сырья (восстановимость) и кокса (реакционная способность).
-
Определение и анализ условий формирования металлургических характеристик железорудного сырья и кокса.
-
Разработка математической модели прогнозирования металлургических характеристик кокса (расчет и прогнозирование показателей реакционной способности и термомеханической прочности кокса).
-
Анализ и прогноз основных показателей эффективности доменной плавки при изменении металлургических характеристик шихтовых материалов (восстановимость, «холодная» прочность, температуры начала размягчения и плавления железорудных материалов; реакционная способность кокса) на примере существующих доменных печей металлургических предприятий России с использованием готовых математических моделей доменного
процесса: балансовой логико-статистической модели и комплекса двумерных математических моделей.
Научная новизна. Разработана новая методика оценки влияния металлургических характеристик железорудного сырья и кокса на эффективность доменной плавки, заключающаяся в следующем: лабораторные исследования с определением металлургических характеристик железорудного сырья и кокса, аналитическое исследование влияния этих характеристик на эффективность доменной плавки с помощью математических моделей, опытно-промышленные и промышленные испытания.
Разработанные методические основы позволяют получить усовершенствованные критерии оценки металлургических характеристик сырья и объяснить механизм их влияния на реакции прямого и косвенного восстановления в доменной печи, сформулировать рекомендации по совершенствованию технологии доменной плавки.
Методика оценки влияния качественных характеристик сырья дополнена прогнозной математической моделью для комплексного исследования высокотемпературных свойств кокса, основанной на опытных либо, при отсутствии опытных, среднестатистических данных о качестве составляющих исходной шихты для коксования.
Практическая значимость. Предлагаемая методика может быть применена для решения таких практических задач, как оценка влияния металлургических характеристик новых видов сырья на показатели доменной плавки, промышленное испытание которых связано с большими материальными и финансовыми затратами.
На защиту выносятся:
-
Методика оценки влияния металлургических характеристик железорудного сырья и кокса на эффективность доменной плавки.
-
Результаты теоретических расчетов и экспериментального определения кинетических характеристик, определяющих реакционную способность кокса.
-
Прогнозная математическая модель для комплексного исследования высокотемпературных свойств кокса.
-
Результаты анализа влияния металлургических характеристик сырья на показатели доменной плавки на примере промышленных предприятий России с использованием балансовой логико-статистической модели и комплекса двумерных математических моделей доменного процесса.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Восьмой международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», 27-28 октября 2009, Санкт-Петербург, Россия; The 5th International Conference on Diffusion in Solids and Liquids - DSL-2009, 24-26 June, Rome, Italy; Девятой международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», 22-23 апреля 2010, Санкт-Петербург, Россия; The 6th International Conference on Diffusion in Solids and Liquids - DSL-2010, 5-7 July, Paris, France; Межрегиональной 69-ой научно-технической конференции «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования», 25-29 апреля 2011, Магнитогорск, Россия; Научно-технической конференции, посвященной 310-летию уральской металлургии и созданию технико-внедренческого центра металлургии и тяжелого машиностроения «Проблемы и перспективы развития металлургии и машиностроения с использованием завершенных фундаментальных исследований и НИОКР», 16-17 июня 2011 г., Екатеринбург, Россия; 16 Международной конференции «Теплотехника и энергетика в металлургии», 4-6 октября 2011, Днепропетровск, Украина; The Fray International Symposium on Metals and Materials Processing in a Clean Environment: Principles, Technologies and Industrial Practice, 27 November-1 December, 2011, Cancun, Mexico.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, в том числе 5 статей в рецензируемых журналах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 145 страницах машинописного текста, включая 38 рисунков, 21 таблицу, и состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 142 источников отечественных и зарубежных авторов, и 9 приложений.
Количественное влияние показателей качества железорудного сырья и кокса на показатели доменной плавки
Институтом черной металлургии имени З.И. Некрасова НАН Украины (г. Днепропетровск) разработаны методика оценки влияния технологических факторов на расход кокса и производительность доменных печей. Подробно методика изложена в работах [15, 97-99].
Методика основана на анализе материально-тепловых балансов. Для каждого анализируемого периода производят расчеты балансов железа, шлакообразующих и газифицированных элементов с определением невязок балансов. В измеряемые исходные параметры вносят поправки. Исходными данными для расчета являются все отчетные показатели работы доменной печи. В результате расчета на персональном компьютере выдаются развернутые материально-тепловые балансы, расчетные показатели восстановительной и тепловой работы печи, а также газодинамики процесса.
Также рассмотренная выше методика была дополнена модулем прогноза показателей при изменениях параметров и условий плавки. Разработан алгоритм прогнозной оценки. Особенностью является определение расхода углерода и кокса на основе двухзонного теплового баланса с переменным значением граничной температуры зон, зависящим от условий плавки. Для установления указанного переменного значения граничной температуры зон в систему уравнений теплового баланса были введены уравнения теплопередачи по высоте столба шихты, что способствовало раскрытию «механизма» изменений.
Выполненные с помощью методики оценки реальной технологии и прогнозной методики аналитические исследования позволили авторам методики оценить влияние ряда технологических факторов на расход кокса и производительность доменных печей и определить перспективы совершенствования технологии [99]. Однако можно заметить, что аналитических исследований оценки влияния интересующих нас качественных характеристик железорудного сырья и кокса не проводилось.
Сегодня не вызывает сомнений, что прогресс достигается только там, где удается максимально внедрить современные информационные технологии. Симбиоз технологий - информационных и производственных - позволяет добиться высочайшего качества, производительности и технологичности. Стремление сохранить свою марку в условиях рыночной конкуренции вынуждает металлургов к постоянной модернизации производства.
Период технического развития металлургического производства в конце XX века характеризовался интенсивным освоением информационных технологий. Начиная с конца шестидесятых - начала семидесятых годов возможности математического моделирования и актуальность проблемы создания математических моделей претерпели коренные изменения. Это связано, прежде всего, со стремительным прогрессом вычислительной техники, с широким распространением цифровых ЭВМ и, как следствие, с возможностью реализации сложных, подробных, а значит весьма точных и содержательных математических моделей, позволяющих получать расчетным путем обширную информацию о различных процессах, протекающих в металлургических агрегатах. Поэтому вопрос изучения и освоения математического моделирования в настоящее время является весьма актуальным, так как «математическое моделирование -практически единственный метод решения научных задач особой сложности, например задач, которые возникают при создании систем централизованного управления производством» [100,101].
Под моделью понимается условный образ объекта исследования, конструируемый исследователем так, чтобы отобразить характеристики объекта (свойства, взаимосвязи, параметры), существенные для исследования. Математическая модель - это система математических выражений, описывающих характеристики объекта моделирования, а математическое моделирование - метод исследования процессов или явлений с помощью математических моделей и вычислительных машин.
Известно, что вид математической модели и способ ее разработки выбирают на основании априорной информации об объекте исследования [97, 100, 102,103]. Основным подходом к математическому моделированию металлургических процессов является аналитический, при котором модель строится исходя из внутренней структуры явлений, протекающих в системе. Входные и выходные параметры модели связываются друг с другом на основании универсальных законов сохранений массы и энергии, других фундаментальных физических и физико-химических закономерностей.
Доменный процесс является одним из наиболее сложных по природе и методам управления, явления доменного процесса в большинстве случаев не поддаются точному описанию. Многофакторность и многосвязность этого процесса настолько осложняют анализ получаемой о нем информации, что не всегда могут быть сделаны однозначные выводы о его состоянии и возможных изменениях. Поэтому управление доменным процессом базируется не только на точно установленных закономерностях, но и на практическом опыте доменщиков, накопленном в течение длительного периода.
Показатели качества могут представлять собой комплекс требований к поведению какого-либо измеряемого или расчетного параметра (совокупности параметров) процессов. Математический аппарат позволяет оценить достоверность и тесноту связи между параметрами с учетом динамики процесса [104-109]. Современные методики анализа процессов доменной плавки базируются на достижениях многих отраслей науки и техники. Советскими учеными (И.П. Бардин, Е.Ф. Вегман, Б.И. Китаев, З.И. Некрасов, М.А. Павлов, А.Н. Рамм, СВ. Шаврин, Ю.С. Юсфин и др.) были сформулированы основные положения теории доменной плавки. В настоящее время развитие этих положений на основе математического, физического моделирования, экспериментальных исследований осуществляется многими крупными учеными страны.
Простыми считаются балансовые модели, характеризующие начальное и конечное состояние материальных и энергетических потоков печи. При описании статики процесса балансовая модель представляет собой систему алгебраических уравнений. Балансовые модели доменного процесса описывают закономерности тепло- и массообмена в самом общем виде. В основе их лежат материальные и тепловые балансы, устанавливающие взаимосвязи между режимными параметрами процесса, показателями работы печи и показателями ее теплового состояния.
Методика исследования восстановимости железорудных материалов
В отличие от других гетерогенных процессов восстановление характеризуется образованием в начальный период реакции слоя продуктов восстановления. Дальнейший ход процесса связан с характеристикой этого слоя: при образовании: пористого слоя продуктов возможна диффузия газа-восстановителя внутрь куска, при наличии плотного слоя процесс связан с диффузией в твердой фазе.
В вюстите и магнетите диффундируют исключительно ионы железа, а ионы кислорода неподвижны. В слое вюстита восстановление до железа протекает при непосредственном контакте с газом-восстановителем, расходуются по реакциям. Диффузия в решетке соединения протекает преимущественно путем блуждания дефектов решетки. В вюстите основными дефектами являются вакансии ионов железа, которые делают возможным диффузию железа в решетке оксида, происходящей при восстановлении высших оксидов через внешне-расположенный слой вюстита от фазовой границы вюстит - газ или вюстит - железо до фазовой границы вюстит - магнетит.
При неизменной разности концентраций диффундирующих компонентов на границах слоя его толщина (или степень восстановления) возрастает, а скорость диффузии через слой (или скорость восстановления) убывает.
Для протекания процесса восстановления необходим непосредственный контакт восстановителя и оксида. Реагировать с оксидом могут только те молекулы газа-восстановителя, которые после столкновения с поверхностью тела находились на ней в течение требуемого для реакции времени.
Максимальная скорость восстановления определяется количеством молекул газа, столкнувшихся с твердым телом. Адсорбированные молекулы газа вступают в реакцию с оксидами железа. Если процесс восстановления лимитируется химической реакцией, то реакционная поверхность перемещается внутрь куска линейно, а относительная толщина восстановленного слоя должна увеличиваться линейно со временем.
Если процесс восстановления лимитируется диффузией газа-восстановителя в пористых слоях, то по С.Т Ростовцеву, критерием является где к - константа скорости химической реакции; D - коэффициент диффузии газа через поры; а - удельная поверхность пор; /? - удельный объем пор.
При малых значениях S ( 0,1) процесс идет в кинетическом режиме, т.е. скорость восстановления лимитируется скоростью химической реакции. При больших значениях S ( 40) считают, что режим процесса -диффузионный, общая скорость процесса восстановления лимитируется подводом газа-восстановителя к реакционной поверхности. Промежуточным значениям S соответствует переходная область. При низких температурах восстановления для процесса характерным является кинетический режим, а при высоких - диффузионный. В реальном процессе происходит переход из одного режима в другой.
Кратко рассмотрим влияние различных факторов на скорость восстановления. Взаимосвязь скорости диффузии и температуры зависит от вида диффузии: для свободной диффузии газа в газовой среде и крупных порах скорость ее возрастает, а в мелких порах даже замедляется.
Влияние давления на скорость процесса восстановления в большей степени зависит оттого, какой этап является лимитирующим. Внешняя диффузия подчиняется законам свободной диффузии, поэтому ее скорость не зависит от давления. Для железорудных материалов, в которых большинство пор доступно газу-восстановителю, повышение давления должно ускорять восстановление в той мере, в какой увеличение градиента концентрации в слое восстановленных продуктов влияет на скорость восстановления. Для железорудных материалов, в которых велика доля пор малого размера, с повышением давления и снижением длины свободного пробега молекул большая поверхность становится доступной воздействию восстановителя, вследствие чего влияние давления должно быть более резким.
Повышение до определенного предела расхода газа-восстановителя значительно ускоряет процесс восстановления. Изменение состава газа-восстановителя должно по-разному влиять на скорость восстановления материалов с различной структурой. Увеличение интенсивности диффузионного обмена в объеме пор при повышении содержания водорода в восстановительной смеси должно в большей мере ускорять восстановление тех материалов, в которых имеется большее число пор, недоступных воздействию монооксида углерода.
Кроме структуры, на скорость восстановления влияют размер куска и его минералогический состав. Чем больше размер куска, тем длительнее процесс восстановления.
Для расчета достигнутой в лабораторном опыте восстановимости сол, определяемой по убыли веса Am, используются уравнения Для расчета восстановления в «сухой» зоне доменной печи коэффициент к" (предэкспоненциальный множитель константы скорости реакции восстановления вюстита) подбирается (в соответствии с концепцией балансовой логико-статистической модели) из условия получения в аналоге расхода кокса 400 кг/т. Стартовое значение этого коэффициента равно 1,005-0,4+0,711-0,6=0,829 см/с, где 0,4 и 0,6 - доли окатышей и агломерата в аналоге, а финишное, обеспечивающее к = 400 кг/т - 0,630. Такое расхождение можно признать несущественным, тем более, что по крайней мере частично его можно объяснить наличием мелочи в шихте (Мш), ухудшающей макро- и микрораспределение газового потока. Первое (макрораспределение), характеризуемое коэффициентом цг (относительное количество газа, «обрабатывающее» руду), является независимым параметром. Второе (микрораспределение) характеризуется образованием труднодоступных для газов объемов. Его можно было бы учесть с помощью сложной функции ХМШ) - сомножителя к". Очевидно, что в рабочем интервале МШДМШ) 1,0 и ее учет привел бы к сближению указанных значений к". Известно, что отклонение содержания мелочи в шихте от некоторого среднего значения на 1% приводит к изменению расхода кокса (К) на 0,5% и производительности печи (П) на 1%. Поэтому целесообразно воспользоваться методикой отклонения и выбрать ДМШ) так, чтобы в аналоге она была равна 1, а в других вариантах обеспечивала бы указанные изменения К и П.
Определение реакционной способности кокса в лабораторных условиях
Как показано в главе 1 на основании литературного обзора, важнейшей металлургической характеристикой железорудного материала его является температурный интервал размягчения, т.е. температуры начала и конца размягчения. Температурный интервал размягчения определяет местоположение и форму зоны когезии, которая, в свою очередь, в значительной степени определяет газодинамический режим работы доменной печи, т.е. ее производительность.
Двумерная математическая модель доменного процесса [133] позволяет рассчитать местоположение и форму зоны когезии (т.е. ее профиль) на основе определенных в лабораторной установке по ГОСТ 26517-85 температур размягчения и плавления с учетом степени восстановления железорудного материала и неравномерности распределения по радиусу доменной печи.
Как показано в работе [133], факторы, влияющие на местоположение и форму зоны когезии, можно разделить на четыре основные группы: 1) распределение шихты по радиусу колошника; 2) местоположение фурменного очага; 3) температура фурменного очага; 4) восстановимость и температуры размягчения и плавления железорудной части шихты. При этом факторы 1-3 определяются особенностями профиля доменной печи и технологией доменной плавки в конкретных шихтовых и дутьевых условиях, а факторы 4-ой группы являются металлургической характеристикой железорудного материала (агломерата или окатышей). На основании анализа работ [133-137] можно предложить следующий способ анализа влияния температур размягчения и плавления железорудного материала на профиль зоны когезии. 1. Определение в лабораторных условиях температур начала размягчения и плавления железорудного материала по ГОСТ 26517-85. 2. Расчет с помощью двумерной математической модели местоположения и формы зоны когезии. Возможно также определение температур размягчения и плавления расчетным путем, например, по методике, предложенной в работе [138]. Данный способ вписывается в общую концепцию разрабатываемой методики анализа влияния металлургических свойств железорудных материалов на эффективность доменной плавки.
Для всесторонней оценки качества железорудного сырья (агломерат, окатыши) проведен расчет значений температур начала размягчения и плавления (расплавления) на примере шихт доменной печи № 6 ОАО «НТМК» и доменной печи № 10 ОАО «ММК». Согласно работе [138], нами получены уравнения зависимости температур начала размягчения и плавления шихты от степени восстановления железа.
Для расчета нами использованы прогнозные физико-химические модели [138-140], позволяющие учесть влияние компонентов химического состава железорудных материалов и их соотношений.
Температура размягчения материала, являясь одной из характеристик металлургических свойств, дает некоторое представление об условиях первичного шлакообразования. Температуры размягчения и плавления агломератов зависят от минерального состава, основности (количества извести) сформированной структуры материала, а также от газовой фазы (окислительной или восстановительной) при нагреве. Появление ферритов кальция способствует переводу зоны размягчения в температурный интервал 1200-1250 С.
В работе [141] показано, что с ростом основности агломерата от 0,6 до 1,6 температура начала размягчения возрастает до максимума. Интервал температур размягчения также увеличивается и достигает максимального значения при основности 1,8-2,0.
По данным [142] температура размягчения и плавления окатышей зависит от количества пустой породы (S1O2) и флюсующих добавок (СаО) в шихте. Чем больше суммарное количество указанных окислов в шихте, тем ниже температуры размягчения и плавления. При увеличении их содержания с 12 до 18 % температура размягчения снижается на 100 С.
Как правило, эти температуры для окатышей выше, чем для руд и агломератов, что связано с обогащением концентратов и уменьшением количества пустой породы.
Расчет влияния реакционной способности кокса на эффективность доменной плавки
Окислительно-восстановительные процессы, протекающие в фурменном очаге доменной печи, также оказывают существенное влияние на технико-экономические показатели доменной плавки, в связи с чем подбор оптимальных значений параметров дутья остается актуальной задачей. Существующий программный модуль расчета кинетических характеристик дутья, диаметра и количества воздушных фурм, позволяющий в рамках балансовой логико-статистической модели находить оптимальные соотношения дутьевых параметров. В качестве исходных данных используются расход, давление, плотность дутья, давление колошникового газа, полученные в модели расчетные данные по теоретической температуре горения, составу и выходу горнового газа.
Диаметр фурм является одним из факторов, влияющих на длину фурменного очага, с помощью которого можно компенсировать влияние других параметров фурменной зоны и приводить, например, в соответствие активизацию центра нижней части доменной печи при пониженной интенсивности доменной плавки. Таким образом, программный модуль в составе балансовой логико-статистической модели позволяет в рамках текущих расчетов технико-экономических показателей доменной плавки эффективно исследовать и оптимизировать параметры фурменного очага горения, что позволяет существенно расширить анализ и контроль работы доменных печей.
Расчетным путем при помощи использования балансовой логико-статистической модели доменного процесса и комплекса двумерных математических моделей доменного процесса показано влияние восстановимости и «холодной» прочности, температур начала размягчения и плавления железорудного сырья, реакционной способности кокса на технико-экономические показатели доменной печи. Очевидно, что повышение значений восстановимости и «холодной» прочности железорудного сырья, либо снижение значения реакционной способности кокса является экономически целесообразным и позволит улучшить эффективность доменного процесса.
С целью всестороннего изучения влияния качества железорудного сырья и кокса на технико-экономические показатели работы доменной печи определяли корреляционную связь между данными, получаемыми при лабораторном испытании реакционной способности кокса и расчете восстановимости железорудного сырья, и производительностью доменной печи и удельным расходом кокса на тонну чугуна. При выполнении данных исследований производительность доменной печи и удельный расход кокса приводили к определенным параметрам плавки по количеству вдуваемого природного газа и кислорода, температуре нагрева дутья, сернистости и зольности кокса.
Представленная диссертационная работа посвящена решению вопросов, связанных с влиянием металлургических характеристик составляющих доменной шихты на технико-экономические показатели работы доменной печи. В результате выполнения работы получены следующие основные научные и практические результаты. 1. Предложена методика оценки влияния металлургических свойств железорудного сырья и кокса на эффективность доменной плавки, которая заключается в следующем: лабораторные исследования с определением металлургических характеристик железорудного сырья и кокса, аналитическое исследование влияния этих характеристик на эффективность доменной плавки с помощью математических моделей, опытно-промышленные и промышленные испытания. 2. На основе анализа закономерностей формирования восстановимости железорудного сырья и реакционной способности кокса в лабораторных условиях изучены их кинетические особенности, позволившие в первом приближении спрогнозировать состав отходящего из слоя газа при различных температурах процесса. 3. Методика оценки влияния металлургических характеристик сырья дополнена прогнозной математической моделью для определения высокотемпературных свойств кокса, основанной на зависимости между качественными характеристиками углей и кокса. 4. На основе анализа эффективности доменной плавки (на примере промышленных предприятий России) при изменении восстановимости и «холодной» прочности железорудного сырья с использованием балансовой логико-статистической модели доменного процесса получены теоретические зависимости и даты рекомендации по использованию железорудного сырья с показателями восстановимости и «холодной» прочности выше 80 %. 5. На основе анализа эффективности доменной плавки (на примере промышленных предприятий России) при изменении реакционной способности кокса с использованием балансовой логико-статистической модели доменного процесса получены теоретические зависимости и даны рекомендации по использованию кокса с показателем реакционной способности менее 30 %. 6. Выполнен анализ влияния температур размягчения и плавления железорудного сырья на местоположение и форму зоны когезии с учетом степени восстановления железа в объеме печи с использованием комплекса двумерных математических моделей доменного процесса. Установлена возможность учета качественного влияния характеристик размягчения на местоположение и форму зоны когезии в условиях радиальной неравномерности с учетом профиля доменной печи.
