Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Надежность и долговечность работы доменных печен в настоящее время ограничивается сроком службы футеровки горна и лещади, что в свою очередь связано с особенностям» двух основных видов разрушения этих зон доменной печи. Первый из них связан с износом самих углеродистых блоков за счет проникновения чугуна, щелочей, цинка через поры и микротрещины. В областях, куда проникает чугун, возникает "'охрупченный слой" с резко пониженными прочностными свойствами. Разрушение блока в этом случае связано с многократно повторяющимся процессом образования и скалывания "охрупченных слоев". Происходит это в основном на стыке стенок горна и летали.
Вторым видом разрушения футеровки лещади является всплытие углеродистых блоков без их повреждения в случае проникновения чугуна в стык между рядами. Этот вид разрушения происходит в случае горизонтального размещения блоков и приводит к исчезновению целых рядов. Поэтому для решения проблемы повышения эксплуатационной надежности и увеличения продолжительности кампании доменньи печей, большое значение имеет контроль за физико-механическим состоянием кладки: наличием трещин (их величиной), настыли (ее толщиной), рабочим профилем лещади и горна, изменением объемов перерожденного углерода, гарнисажа.
Главным преимуществом такого контроля является своевременное выявление участков износа футеровки и наличия гарнисажа в лещади, объема и профиля перерожденного углерода, по которым можно прогнозировать динамику разгара и, как следствие, обеспечивать оптимальную и безопасную работу печи.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Разработка методики ультразвукового контроля за состоянием кладхи доменной печи, позволяющей управлять процессом поддержания ее горна и лещади.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА основных результатов полученных автором в ходе решения поставленных задач заключается в том, что разработаны:
возможность управлення технологическим процессом поддержания горна и
лещади доменной печи;
» новый метод восстановления кладки горна и лещади, на основе результатов ультразвуковой диагностики при задувке доменной печи, после полугодового простоя, с застывшем металлом;
» номограмма определения поступления титана в шихте, содержания его в чугуне и шлаке, необходимой температуры чугуна на выпуске;
комплекс математических моделей, позволяющий определять по скорости распространения ультразвука и времени прохождения ультразвуковой волны показатели, характеризующие состояние кладки горна и лещади доменной печи (фактические размеры футеровки, наличие настыли, температуру рабочей поверхности кладки, ее размыв, величину гарнисажного слоя, наличие трещин, их количество на единицу площади, глубину проникновения влаги, процентное содержание влага, цинка);
математическая модель взаимосвязи времени прохождения ультразвука в массивном теле ( лещадь и тд.) с температурным распределением в нем;
методика ультразвукового контроля горна и лещади доменной печи.
способ и алгоритм управления состоянием горна и лещади доменной печи;
номограмма определения поступления титана с шихтой, содержания его в чугуне и шлаке, необходимой температуры чугуна на выпуске;
метод восстановления кладки горна и лещади, на основе результатов ультразвуковой диагностики при задувке доменной печи, после полугодового простоя, с застывшем металлом;
математические связи скорости распространения (времени прохождения)
ультразвука с фнэко-механнчеекнмн характеристиками огнеупорной кладки горна и лещади;
методика ультразвукового контроля за состоянием горна и лещади доменном печи:
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Предложена и реализована новая методика коїпроля за состоянием горна и лещади доменной печи, позволяющая своевременно определять участей износа футеровки, измерять температуру рабочей поверхности кладки, установить' наличие участка перерожденного зтлеродз гарнисажа, затвердевшего металла и определять их объемы, оценить наличие трещин, их величину и количество на единицу площади футеровки, остаточную величину кладки, процентное содержание цинка, влаги и фронт ее распространения; разработан и опробован алгоритм управления толщиной гарниеажного слоя, реализация которого на доменных печах №7 и 10 АО "ММК", позволила выработать ряд рекомендаций по использованию титаносодержащих материалов в шихте и работе фурм; кроме того, оперативный контроль за состоянием горна и лещади доменной печи № 10 позволил продлить ее кампанию на 1 год и 4 месяца.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты докладывались и обсуждались:
на межгосударственной научно-технической конференции "Проблемы развития металлургии Урала на рубеже XXI века" /Магнитогорск, 1996 г./; на международном конгрессе доменщиков /Магнитогорск, 1997 г./;
на всеросийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Перспективные материалы: получение и технологии обработки" /Красноярск, 1998 г./;
на техническом совете АО "ММК";
на семинарах МГТУ металлургического факультета;
материалы диссертации изложены в шести статьях и докладах.
Результаты исследований прошли апробацию и внедрение в доменное
производство АО "ММК".
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пята глав, заключения, списка используемой литературы из 127 наименований. Работа изложена на 173 страницах машинописного текста, включая 69 рисунков, приложение (23 таблицы и 5 рисунков).