Автоматизация работы мартеновской печи

Автоматизация управления тепловой работой современной мартеновской печи — необходимый элемент прогресса стале­плавильного производства. Автоматизация позволяет упрос­тить и облегчить труд сталевара и повышает технико-экономические результаты работы, способствуя снижению удельного расхода топлива, повышению производительности печи и увеличению ее стойкости.

Почти все мартеновские печи СНГ оборудованы контроль­но-измерительными и регулирующими приборами и устройства­ми для полного автоматического контроля и регулирования тепловой работы.

Контролю и автоматическому регулированию подвергаются следующие основные операции:

1. Подача топлива в печь и горение топлива. В зависи­мости от периода (завалка, плавление, кипение) автомати­чески поддерживается определенный расход топлива. Если отдельные элементы печи (свод, верхние ряды насадок реге­нераторов) чрезмерно перегреваются, подача топлива авто­матически уменьшается.

В соответствии с изменением количества подаваемого в печь топлива изменяется расход воздуха. Соотношение между расходом топлива, воздуха и кислорода поддерживается та­ким, чтобы обеспечить полное сгорание топлива в рабочем пространстве печи.

2. Поддержание на определенном уровне давления газов в
рабочем пространстве печи. Если давление в рабочем прост­
ранстве печи возрастает (оно непрерывно замеряется под
сводом) и газы через гляделки и неплотности начинают вы­
бивать из печи, то регулирующий шибер в борове автомати­
чески поднимается, если давление падает, то шибер опус­
кается, сопротивление возрастает и давление повышается.
Обычно давление под сводом составляет 19,6—23 Па.

3. Перекидка клапанов. При нагреве одной пары насадок
и охлаждении другой, а также при нагреве свода наступает
момент, когда целесообразно изменить направление движения
газов. Этот момент определяют специально проводимыми
предварительными исследованиями. На основании полученных
результатов автоматику печи настраивают так, что подача
топлива и воздуха в одну пару насадок автоматически прек­
ращается и они направляются в другую пару насадок.

Перекидка клапанов в периоды, когда шихта хорошо восп­ринимает тепло, а следовательно, насадки и свод не пере­греваются, осуществляется каждые 20—30 мин. По мере на­грева металла перекидки учащаются и перед выпуском пере­кидка клапанов происходит через каждые 3—5 мин.

4. Распределение продуктов сгорания между насадками
регенераторов. Чтобы не допускать неравномерного нагрева
газового и воздушного регенераторов, количество горячих
продуктов сгорания, направляемых в тот или иной регенера­
тор, автоматически регулируется с помощью специального
шибера, устанавливаемого в воздушном борове (борове от
воздушного регенератора).

Разработан и успешно эксплуатируется ряд схем регули­рования тепловой работы печи.

Разрабатывают схемы для автоматического контроля сте­пени усвоения шихтой тепла в каждый данный момент плавки (мгновенное теплоусвоение), количества накопленного ших­той тепла от начала плавки, скорости выгорания углерода, концентрации углерода (и других примесей) в любой момент плавки, коэффициента полезного теплоиспользования, а так­же методы непрерывного замера температур металла и других параметров работы печи. Знание величины теплоусвоения позволит автоматически регулировать скорость завалки в соответствии с накоплением тепла шихтой, а также автома­тически определять оптимальную тепловую нагрузку в раз-

398

399

личные периоды плавки; знание величины скорости выгорания углерода в каждый данный момент позволит оценивать ход плавки и даст данные для регулирования процесса горения. Знание величины других параметров позволит в большей сте­пени автоматизировать управление работой печи. Однако на практике увеличение производительности мартеновских печей и улучшение технико-экономических показателей их работы в большинстве случаев лимитируется возможностями самой печи и организацией производства в цехе. Поэтому улучшение ор­ганизации производства дает даже больший эффект, чем вне­дрение схем комплексной автоматизации их работы.

§ 8. ТЕПЛОВОЙ И МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНСЫ МАРТЕНОВСКОЙ ПЛАВКИ

Основные статьи себестоимости мартеновской стали (расход металлической шихты и расход топлива на 1 т жидкой стали) определяются тепловыми и материальными балансами. Данные расчетов баланса одной из плавок в 50-т печи по скрап-процессу приведены в табл. 8, а 185-т печи по скрап-рудному процессу при работе без продувки ванны кислоро­дом — в табл. 9.

На основе данных, приведенных в табл. 8 и 9, можно сделать следующие выводы:

1. Выход жидкой стали при скрап-рудном процессе (по отношению к массе чугуна и скрапа) значительно выше, чем при скрап-процессе, что обусловлено восстановлением желе­за из заваливаемой в печь железной руды.

2. Из атмосферы печи поступает кислорода значительно больше при скрап-процессе (при скрап-рудном процессе основное количество кислорода на окисление примесей по­ступает с заваливаемой железной рудой).

3. Общее количество образующегося за плавку шлака при скрап-рудном процессе больше, чем при скрап-процессе.

4. Мартеновская печь является очень несовершенным теп­
ловым агрегатом, лишь небольшая доля общего прихода тепла
расходуется полезно — на нагрев металла и шлака. Значи­
тельное же количество тепла уносится дымовыми газами и
теряется (следует при этом иметь в виду, что часть тепла,
уносимого из рабочего пространства газами, возвращается с
нагретым в регенераторах воздухом и газом).

400

Таблшц а 8. Материальны! а тепловой балансы плавка при основном мартеновском скрап-процессе¹