Творческое сотрудничество ученых ИЧМ и специалистов "Криворожстали" в развитии доменного производства
Благодаря многолетнему творческому сотрудничеству доменщиков «Криворожстали» и ИЧМ доменное производство на комбинате развивается и совершенствуется, растет уровень квалификации персонала....
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
|---|---|
| Дата: | 2008 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22245 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Творческое сотрудничество ученых ИЧМ и специалистов "Криворожстали" в развитии доменного производства / В.И. Большаков, В.А. Шеремет, И.Г. Муравьева, В.С. Листопадов // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2008. — Вип. 16. — С. 45-56. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-22245 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Большаков, В.И. Шеремет, В.А. Муравьева, И.Г. Листопадов, В.С. 2011-06-20T22:03:43Z 2011-06-20T22:03:43Z 2008 Творческое сотрудничество ученых ИЧМ и специалистов "Криворожстали" в развитии доменного производства / В.И. Большаков, В.А. Шеремет, И.Г. Муравьева, В.С. Листопадов // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2008. — Вип. 16. — С. 45-56. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. XXXX-0070 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22245 669.162.2:001.83 Благодаря многолетнему творческому сотрудничеству доменщиков «Криворожстали» и ИЧМ доменное производство на комбинате развивается и совершенствуется, растет уровень квалификации персонала. ru Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Приветствия Творческое сотрудничество ученых ИЧМ и специалистов "Криворожстали" в развитии доменного производства Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Творческое сотрудничество ученых ИЧМ и специалистов "Криворожстали" в развитии доменного производства |
| spellingShingle |
Творческое сотрудничество ученых ИЧМ и специалистов "Криворожстали" в развитии доменного производства Большаков, В.И. Шеремет, В.А. Муравьева, И.Г. Листопадов, В.С. Приветствия |
| title_short |
Творческое сотрудничество ученых ИЧМ и специалистов "Криворожстали" в развитии доменного производства |
| title_full |
Творческое сотрудничество ученых ИЧМ и специалистов "Криворожстали" в развитии доменного производства |
| title_fullStr |
Творческое сотрудничество ученых ИЧМ и специалистов "Криворожстали" в развитии доменного производства |
| title_full_unstemmed |
Творческое сотрудничество ученых ИЧМ и специалистов "Криворожстали" в развитии доменного производства |
| title_sort |
творческое сотрудничество ученых ичм и специалистов "криворожстали" в развитии доменного производства |
| author |
Большаков, В.И. Шеремет, В.А. Муравьева, И.Г. Листопадов, В.С. |
| author_facet |
Большаков, В.И. Шеремет, В.А. Муравьева, И.Г. Листопадов, В.С. |
| topic |
Приветствия |
| topic_facet |
Приветствия |
| publishDate |
2008 |
| language |
Russian |
| container_title |
Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
| publisher |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України |
| format |
Article |
| description |
Благодаря многолетнему творческому сотрудничеству доменщиков «Криворожстали» и ИЧМ доменное производство на комбинате развивается и совершенствуется, растет уровень квалификации персонала.
|
| issn |
XXXX-0070 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22245 |
| citation_txt |
Творческое сотрудничество ученых ИЧМ и специалистов "Криворожстали" в развитии доменного производства / В.И. Большаков, В.А. Шеремет, И.Г. Муравьева, В.С. Листопадов // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2008. — Вип. 16. — С. 45-56. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT bolʹšakovvi tvorčeskoesotrudničestvoučenyhičmispecialistovkrivorožstalivrazvitiidomennogoproizvodstva AT šeremetva tvorčeskoesotrudničestvoučenyhičmispecialistovkrivorožstalivrazvitiidomennogoproizvodstva AT muravʹevaig tvorčeskoesotrudničestvoučenyhičmispecialistovkrivorožstalivrazvitiidomennogoproizvodstva AT listopadovvs tvorčeskoesotrudničestvoučenyhičmispecialistovkrivorožstalivrazvitiidomennogoproizvodstva |
| first_indexed |
2025-11-24T16:27:50Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:27:50Z |
| _version_ |
1850484341654683648 |
| fulltext |
45
УДК 669.162.2:001.83
В.И.Большаков, В.А.Шеремет, И.Г.Муравьева, В.С.Листопадов
ТВОРЧЕСКОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО УЧЕНЫХ ИЧМ И СПЕЦИАЛИСТОВ
«КРИВОРОЖСТАЛИ» В РАЗВИТИИ ДОМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
Институт черной металлургии, НАН Украины,
ОАО «АрселорМиттал Кривой Рог», Украина
Благодаря многолетнему творческому сотрудничеству доменщиков «Криво-
рожстали» и ИЧМ доменное производство на комбинате развивается и совершен-
ствуется, растет уровень квалификации персонала.
Возрождение «Криворожстали» – стального сердца Украины – после
Великой Отечественной войны началось с пуска в 1949 году доменной
печи № 1, в январе 1950 г. начала плавить чугун печь № 1, а в сентябре
1951 г. – доменная печь (ДП) № 3. Бурное развитие завода происходило в
1955–1975 г. В 1958 г. пущена крупнейшая в мире ДП–4 объемом 1719 м3,
а в 1960 г. – доменная печь № 5 объемом 2000 м3, оснащенная конвейер-
ной подачей железосодержащих материалов к скиповому подъемнику,
грохотами для отсева мелких фракций и двухконусным загрузочным уст-
ройством нового типоразмера. В последующие пять лет построены еще
две печи (№ 6 и 7) такого же объема.
В начале 1960–х годов перед доменщиками была поставлена задача
повышения производительности печей и снижения удельного расхода
кокса. Для ее выполнения в 1962 г. специалисты Института черной метал-
лургии (ИЧМ) и завода «Криворожсталь» провели кратковременную
опытную плавку с применением богатого агломерата из концентратов
глубокого обогащения, содержащих не менее 65% железа. На основании
обнадеживающих результатов этой плавки как с точки зрения увеличения
производительности и снижения удельного расхода кокса, так и с точки
зрения экономической эффективности применения такого агломерата в
доменном производстве Советы Министров СССР и УССР обязали завод
провести более длительную опытную плавку на установленном режиме. В
1964 г. такую плавку провели в печи № 7 объемом 2000 м3 на офлюсован-
ном, отсеянном от мелочи агломерате из концентратов глубокого обога-
щения Новокриворожского ГОКа (НКГОКа), содержащих не менее 65%
Fe. Под руководством акад. АН УССР 3.И. Некрасова «Криворожсталью»,
НКГОКом, Механобрчерметом и ИЧМ выполнена комплексная разработ-
ка новой технологии плавки на богатом агломерате. В 1967 г. в печи объ-
емом 2000 м3 была проведена плавка с концентрацией кислорода в дутье
30% и с применением природного газа. Производительность печи на 1%
увеличения концентрации кислорода повышалась на 2%, а коэффициент
замены кокса природным газом составил 1,05 кг/м3. Впервые обстоятель-
но был изучен весь комплекс вопросов, связанных с технологией и рабо-
той оборудования доменных печей в новом режиме. Научно–техническая
46
оценка показателей плавки позволила разработать предложения о целесо-
образности строительства кислородных блоков на заводах и широкого
внедрения кислорода для интенсификации выплавки–Чугуна. Реализация
этих предложений позволила обеспечить в 1975 г. работу 110 доменных
печей СССР с применением природного газа и 86 печей с комбинирован-
ным дутьем, обогащенным кислородом [1].
В 1967 г. построена печь № 8 объемом 2700 м3, оснащенная двумя ли-
тейными дворами, испарительным охлаждением шахты и установкой
припечной грануляции шлака [1].
Наиболее масштабным для комбината, как и для всей страны, было
строительство и пуск в 1974 г. крупнейшей в мире печи № 9 объемом
5000 м3, принципиально отличавшейся от ранее построенных печей рядом
новых технических решений: высокопроизводительной шихтоподачей с
отсевом мелких фракций, обеспечивающей автоматизированное дозиро-
вание и формирование порций различной конфигурации на главном кон-
вейере подачи шихты на колошник с шириной ленты 2,0 м; гидрофициро-
ванным клапанно–конусным двухшлюзовым загрузочным устройством с
распределительным конусом («юбкой»); круглым литейным двором с че-
тырьмя летками, двумя установками припечной грануляции шлака, со-
временной автоматизированной системой управления механизмами и тех-
нологическим процессом (АСУТП). Печь № 9, как и все головные экземп-
ляры доменных печей, построенных на «Криворожстали», создавалась по
технологическому заданию ИЧМ, и на всех этапах ученые института
обеспечивали исследование и научно–техническое сопровождение этой
печи. Проект комплекса печи № 9 был разработан Укргипромезом в со-
дружестве со специалистами комбината и многих научных и проектно–
конструкторских организаций. Технологию плавки и технологические
требования к шихтовым материалам разработал ИЧМ. Всего в проектиро-
вании, строительстве и освоении этой печи участвовало более 100 науч-
но–исследовательских и проектных институтов, а также вузов Союза,
координация этих работа была поручена ИЧМ.
В 1978 г. на печи № 9 после ее капитального ремонта внедрены реко-
мендации по рациональному режиму загрузки с маневрированием распре-
делительным конусом и по параметрам комбинированного дутья. В
результате реализации этих и других научно–технических разработок во
второй половине 1978 и в 1979 г. суточная производительность печи дос-
тигла 10200 т, расход кокса уменьшился до 436 – 470 кг/т чугуна. Эти по-
казатели были получены благодаря применению программы загрузки,
состоящей из четырех подач РРКК 6 и одной КК 0 при массе железоруд-
ных материалов в подаче 95 т; расходе дутья – 8300 – 8400 м3/мин, темпе-
ратуре — 1150 °С; содержании кислорода в дутье – 29,5%; перепаде дав-
ления от фурм до колошника – 172 – 177 кПа; расходе природного газа –
105 –110 м3/т чугуна; теоретической температуре горения — 2090 – 2130
°С; доле окатышей в железорудной части шихты – 25 – 30%, основности
47
шлака (CaO/SiO2) 1,2 ((цифры 6 и 0 – обозначают положение распредели-
тельного конуса – «юбки». В положении «6» траектории движения шихты
при загрузке в печь приближаются к защитным плитам колошника, а в
положении «0» кокс загружается в осевую зону печи). Опыт освоения пе-
чи объемом 5000 м3 показал, что решающим фактором обеспечения эф-
фективной и устойчивой работы этого крупного агрегата стала реализация
возможностей управления радиальным и окружным распределением ших-
ты на колошнике в сочетании с рациональным дутьевым режимом. Ана-
лиз результатов работы крупнейшей в мире доменной печи по прошест-
вии более тридцати лет с момента ее пуска позволяет рассмотреть это со-
бытие не с точки зрения сиюминутных успехов и неудач, а оценить его
значение для развития доменного производства в нашей стране.
В 1980 г. в процессе модернизации печи № 9 установлено бесконус-
ное загрузочное устройство лоткового типа фирмы «П. Вюрт». Начался
новый этап разработки технологии загрузки, оборудования и систем
управления распределением шихты и газов [2]. По методике, разработан-
ной ИЧМ, впервые в мировой практике выполнены широкомасштабные
предпусковые испытания работы оборудования, систем управления и рас-
пределения шихты в печи № 9. Результаты исследований позволили ис-
ключить отказы, связанные с пуском сложного комплекса оборудования,
и ускорить освоение агрегата. После пуска печи выполнены исследования
и совершенствование режимов работы БЗУ, впервые опробован и внедрен
оригинальный способ управления окружным распределением шихты, раз-
работана и реализована методика определения начальной скорости схода
шихты с лотка и определены рабочие угловые позиции лотка для заданно-
го уровня засыпи. Благодаря этим разработкам был поставлен на расчет-
ную основу выбор рациональных программ загрузки шихты.
На печи № 9 освоена система «Спиротерм», дающая возможность
вести плавку с использованием информации о температуре поверхности
засыпи, регулировать распределение газового потока на колошнике, ход и
тепловое состояние агрегата. Выполнен комплекс работ по разработке
АСУТП, внедрение которой позволило сэкономить от 1 до 3% кокса.
Впервые создана и успешно прошла промышленную проверку система
непрерывного бесконтактного измерения температуры чугуна на выпуске
с использованием ЭВМ, уточнены математическое описание процесса и
алгоритм управления тепловым состоянием печи. В каждый последую-
щий капитальный ремонт на печи проводили модернизацию с целью со-
вершенствования конструкции и обеспечения высокой надежности агре-
гата. Так, при реконструкции в 1983 г. на печи № 9 число воздушных
фурм увеличили с 36 до 42, уменьшили угол наклона заплечиков, с 4,4 до
5 м углубили горн, при этом цилиндрический кожух горна заменили ко-
ническим.
Первое отечественное БЗУ с распределителем «воронка–склиз», раз-
работанное ВНИИметмашем и Уралмашзаводом, в 1982 г. было установ-
48
лено и освоено на печи № 6. Практика показала, что из всех испытанных
вариантов наиболее эффективна многокольцевая загрузка шестипорцион-
ным циклом с подачей одной порции в осевую зону колошника. Результа-
том исследований, проведенных ИЧМ вместе с персоналом цеха № 1 за
три года эксплуатации БЗУ, стало уменьшение расхода кокса на 12 кг/т
чугуна по сравнению с работой печи с типовым загрузочным устройст-
вом. Повышение эффективности управления распределением шихты по-
зволило стабилизировать технологический процесс, улучшить степень
использования газов, освоить рациональные режимы работы распредели-
теля и клапанных механизмов БЗУ [3]. В 1987 г. после комплексных ис-
пытаний аналогичное устройство было установлено на печи № 4 [4].
После пуска печи № 9 комбинат «Криворожсталь» стал крупнейшим
металлургическим предприятием Украины. В 1978 г. выплавлено 12,6
млн. т металла, что составило 11,2% от производства чугуна в СССР и
более 20% чугуна, выплавленного в Украине. Комбинат снабжал сорто-
вым прокатом народное хозяйство всех союзных республик и экспортиро-
вал металлопрокат в 40 стран мира [4].
В создание и развитие доменного производства «Криворожстали»
внесли существенный вклад руководители завода и доменных цехов:
Ф.Ф.Рязанов, Н.С.Галатов, А.И.Бородулин, В.Д.Гладуш, В.А.Сацкий,
П.Г.Нетребко, И.И.Дышлевич, В.А.Шатлов, И.Т.Хомич, Н.М.Омесь и др.
В разработке новых технологий и оборудования, выполнении исследова-
ний и реализации их результатов на предприятии активное участие при-
нимали ученые ИЧМ: 3.И.Некрасов, А.В.Праздников, В.И.Большаков,
Н.А.Гладков, В.Л.Покрышкин, А.Г.Ульянов, Н.М.Можаренко, Е.Е.Гаври-
лов и др. В настоящее время руководство комбината и ИЧМ сохраняют
традицию творческого сотрудничества производственников и ученых в
развитии технологий и повышении эффективности выплавки чугуна [3,4].
Доменное производство «Криворожстали» по выпуску чугуна не име-
ет аналогов в Украине и является крупнейшим в мире производителем
этой продукции. В настоящее время на комбинате действуют два домен-
ных цеха. В цехе № 1 – пять печей суммарным полезным объемом 10419
м3, три разливочные машины, склад холодного чугуна, депо ремонта чу-
гуновозных ковшей, отделение приготовления огнеупорных масс. В со-
став цеха № 2 входят крупнейшая в Украине доменная печь полезным
объемом 5000 м3, четыре разливочные машины, склад холодного чугуна,
припечные грануляционные установки, ТЭЦ, система замкнутого водо-
снабжения, развитая железнодорожная сеть. Работу печи № 9 обеспечи-
вают кислородный блок и аглофабрика НКГОКа.
На комбинате планомерно реализуется программа реконструкции и
модернизации доменного производства. В октябре 2000 г. состоялось вто-
рое рождение печи № 6, она фактически была построена заново. На этом
агрегате внедрено немало новых технических решений: микропроцессор-
49
ная техника для контроля технологического режима, управления меха-
низмами загрузки и воздухонагревателями; система автоматического кон-
троля тепловых нагрузок холодильников горна и верхней лещади; система
замера перепада давления охлаждающей воды для контроля прогара воз-
душных фурм; система автоматической корректировки массы шихтовых
материалов. На этой печи установили типовой двухконусный засыпной
аппарат с увеличенной приемной воронкой, металлические конвейеры
отсева мелочи агломерата и окатышей. Литейный двор оборудовали более
мощными пушками для закрытия чугунных леток; осуществили реконст-
рукцию воздухонагревателя с использованием блочной насадки. Домен-
ная печь № 5 после капитального ремонта была задута в мае 2002 г. Здесь
также установили воздушные фурмы со стальным стаканом, футерован-
ным изнутри; реконструировали коллектор подачи охлаждающей воды на
фурмы; установили металлические конвейеры отсева мелочи агломерата и
окатышей на шихтоподаче; внедрили тиристорные преобразователи для
управления лебедками главного подъема, конусов загрузочного устройст-
ва, конвейеров агломерата и аглогрохотов; усовершенствовали бункеры
добавок, использовали новые компактные грохоты, весовые воронки и
систему управления.
В апреле 2003 г. после восстановительного ремонта задута печь № 1,
где заменили охладительные элементы и огнеупорную футеровку шахты,
отремонтировали шихтоподачу. После капитального ремонта с реконст-
рукцией в это же время начала выдавать чугун печь № 7. На этом агрегате
внедрили загрузочное устройство с лепестковым распределителем шихты,
разработанное на «Криворожстали»; холодильные плиты новой конструк-
ции; воздушные фурмы с тангенциальным подводом природного газа и
утолщенным телом; систему испарительного охлаждения шиберов горя-
чего дутья воздухонагревателей; реконструировали бункерную эстакаду,
увеличив число бункеров добавок; установили программно–технический
комплекс на основе микропроцессорной техники фирмы «Аллен Бредли»;
внедрили систему контроля разгара лещади по тепловым нагрузкам и
контроля прогара воздушных фурм; тиристорные преобразователи для
управления лебедками главного подъема, конусами загрузочного устрой-
ства, конвейерами агломерата, подъемниками коксовой мелочи и агломе-
рата; усовершенствовали систему управления электродвигателями грохо-
тов агломерата, окатышей, добавок путем преобразования частоты пита-
ния.
Благодаря устойчивой и прибыльной работе комбината в 2000 – 2002
гг. были выделены средства на капитальный ремонт печи № 9. Однако
надо было добиться, чтобы из–за ее остановки не сократились объемы
производства. Выполнив модернизацию и восстановление четырех печей
цеха № 1, комбинат подготовил исходные позиции для ремонта. В 2002 г.
было выплавлено более 6 млн. т чугуна и 6,9 млн. т стали, произведено
более
50
6 млн. т проката, получено более 800 млн. грн. прибыли. На восстановле-
ние и обновление основных средств направлено 770 млн. грн., а в 2003 г. –
около 1 млрд. грн. В общей сложности с 1974 по 2003 г. на печи № 9 было
получено 78,8 млн. т чугуна [5].
В разные годы в должности начальника цеха № 2 трудились извест-
ные и уважаемые не только на комбинате, но и в стране доменщики: в
1973 г., т.е. еще в период строительства печи № 9, П.Г.Нетребко, с 1978 по
1981 г. – И.Т.Хомич, в 1995 г. – А.Г.Шидловский. Нынешний начальник
цеха № 1 Г.П.Костенко управлял работой печи № 9 с 1997 г. С октября
1999 г. цехом руководит В.С. Листопадов. Потомственный металлург, он
возглавил коллектив в 29 лет, доказав на деле свою профессиональную
компетентность, высокую квалификацию и ответственность.
Весь коллектив цеха № 2 активно участвовал в подготовке и проведе-
нии ремонта печи № 9. Прежде чем руководство комбината приняло ре-
шение о дате остановки печи, расчетом определили остаточную толщину
футеровки лещади. Теплотехнические расчеты, подтверждены ультразву-
ковой диагностикой на еще действующей печи в дальнейшем инструмен-
тальными измерениями износа кладки металлоприемника непосредствен-
но в печи во время ремонта. Они показали, что защитная футеровка горна
исчерпала свой ресурс, а дальнейшая эксплуатация печи стала опасной. 14
мая 2003 г. ее остановили. Капитальный ремонт планировался не только
как обновление агрегата, но и как его модернизация. Особое внимание
уделяли вопросам экологической безопасности. Ремонт припечных грану-
ляционных установок, реконструкция аспирационных установок собст-
венно печи и шихтоподачи позволят значительно уменьшить выбросы
пыли и вредных веществ в атмосферу [6].
После 30 лет эксплуатации печи № 9 во ремонта многое было выпол-
нено впервые, разработана новая стратегия его проведения. Руководством
комбината по предложению ИЧМ в планы включены мероприятия, позво-
лившие без увеличения стоимости ремонта поднять технический уровень
печи до мирового. В их числе – новая конструкция горна на углеродистых
блоках отечественного производства, первый в Украине и СНГ профиле-
мер поверхности засыпи шихты, система контроля разгара горна и про-
гнозирования шлакового режима, автоматизированная система управле-
ния доменной плавкой и другие. Новые технические решения, в которых
сконцентрированы результаты научных разработок и опыт эксплуатации
больших печей, подготавливались в 2001 – 2002 гг., а результаты переда-
ны Укргипромезу для реализации в проекте реконструкции печи № 9
[4,6].
В мае – сентябре 2003 г. сотрудниками ИЧМ НАН Украины и комби-
ната выполнены комплексные исследования состояния оборудования за-
грузочного устройства (БЗУ), футеровки и системы охлаждения после
выдув печи на капитальный ремонт, анализ ее работы за кампанию 1989 –
2003 гг., оценка особенностей новой технологии интенсивной выдувки и
51
остановки агрегата. Принципиально новым в технологии выдувки в мае
2003 г. стал высокий уровень форсировки. Выдувка прошла при устойчи-
вом технологическом состоянии печи, без остановок и горения воздуш-
ных фурм. Концентрация высоких температур в нижней зоне благодаря
выбору рациональных газодинамических параметров и высокой темпера-
туре фурменной зоны способствовала обеспечению требуемых темпера-
тур под колошником. Результаты исследования состояния оборудования
БЗУ дали возможность уточнить межремонтные сроки ответственных де-
талей, наметить мероприятия по увеличению сроков службы узлов уст-
ройства. Установлены причины повышенных тепловых нагрузок на холо-
дильники верхней лещади, ускоренного выхода из строя муллитового ста-
кана. Эти недостатки устранены в новой конструкции металлоприемника.
На куполе печи № 9 впервые в отечественной практике установлены
радиолокационные измерители уровня, предназначенные для прямого
измерения профиля поверхности засыпи на колошнике, скорости схода
шихты и других параметров, необходимых для управления распределени-
ем шихты и газового потока.
14 ноября завершился 180–суточный ремонт. За время третьей кампа-
нии работы печи с 1989 по 2003 г. выплавлено 31,6 млн. т чугуна. 13,5
года непрерывной работы уникального плавильного агрегата даже по ми-
ровым меркам – значительный срок. Сегодня печь № 9 стабильно выплав-
ляет 8–9 тыс.т металла в сутки при расходе кокса менее 465 кг/т чугуна.
Началось освоение новых средств контроля процесса и системы автомати-
зированного управления загрузкой. Применение этих систем послужит
стимулом и средством для разработки и применения более совершенных
режимов работы шихтоподачи, для реализации оптимальных программ
управления распределением шихтовых материалов в печи, в которых ис-
пользованы результаты выполненных при загрузке печи исследований.
Проектным заданием предусматривалось выплавлять в печи 4,0 млн. т
чугуна в год или 11200 т/сут. при расходе сухого (скипового) кокса 386
кг/т чугуна. Это предполагалось при работе печи на шихте, состоящей из
дробленого и отсеянного от мелочи (фракция 0–5 мм не более 4%) агло-
мерата НКГОКа основностью 1,81 ед. в количестве 60% и окатышей Сев-
ГОКа с основностью 0,35 ед. – 40%. Выход шлака при проектном содер-
жании железа в шихте был предусмотрен 395 кг/т чугуна. На печи пред-
полагалось применять комбинированное дутье с температурой 1400 °С и
концентрацией кислорода 35%. Предусмотрена работа в режиме высокого
давления газа в рабочем пространстве печи с давлением на колошнике 2,5
ати [7].
На основании принятых в технологическом задании на строительство
ДП–9 условий плавки выполнены расчеты показателей ее работы (табл. 1)
при использовании богатого агломерата с содержанием железа 56–57% и
окатышей с содержанием железа 60–62% и основностью 0,35–0,62. Эти
52
показатели достаточно близки к показателям работы печи в существую-
щих условиях (табл. 1).
Данные табл.1 позволяют количественно сравнить проектные, мате-
риальные и тепловые параметры плавки с текущими показателями работы
печи на многокомпонентной шихте. По проекту печь должна была про-
плавлять агломерат (60%) и окатыши (40%) суммарным расходом 1689,9
кг/т чугуна. При этом в печь вносится 946,47 кг железа на 1 т чугуна, что
соответствует содержанию 56,0% железа в шихте. Проектное производст-
во чугуна (11200 т/сут.) должно обеспечиваться при интенсивности плав-
ки по руде, равной 11200х1,6899/24=778,29 т железосодержащих материа-
лов в час. Интенсивность по коксу должна составлять при этом
11200х0,3836/24=179,02 т/час. Средняя рудная нагрузка должна быть рав-
на 1689,9 : 383,62 = 4,41 ед.
Таблица 1 – Проектные и текущие расчетные показатели плавки
Варианты №
п.п
.
Показатели
Раз-
мер–
ность
Проект-
ный
Текущий
1 Производство т/сут. 11200 9871,7
Кокс кг/т чуг. 383,62 423,70
Агломерат « 1013,53 1325,3
Окатыши « 675,69 289,24
Шлак обогащенный « – 66,30
Скрап « – 56,30
2
Ра
сх
од
м
ат
е-
ри
ал
ов
Сырой флюс « – 36,17
Расход нм3/т
чуг.
920,90 1098,6
Кислород % 35,0 30,7
Природный газ нм3/т
чуг. 158,76 93,53
Влага % 1,0 3,03
Д
ут
ье
Температура 0С 1400 1096
3
Теоретическая темпер. у фурм 0С 2075 2125
потери тепла Z ккал/кг 90,36 96,92
теплосодержание
колошникового
газа
W « 66,74 56,98
4
Те
пл
о
расход тепла на 1
кг чугуна
« 2320,44 2265,51
В настоящее время (текущий) печь проплавляет многокомпонентную
шихту (табл.1) с общим расходом рудных 1681,0 кг/т чуг., которая вносит
в печь железа 944,52 кг/т чуг., что соответствует концентрации железа в
53
шихте 56,18%, практически не отличается от проектных условий. Харак-
терной особенностью шихты текущего состава является присутствие в
ней шлака и скрапа доменного, содержащих заметное количество метал-
лического железа (61,1 кг Feмет. на 1 т чугуна), что обеспечивает экономию
24,9 кг/т кокса. Текущее производство печи составляет 9871,7 т/сут.
(88,1% от проектного) при интенсивности плавки по руде 691,43 т/час и
174,28 т/час по коксу. Рудная нагрузка на кокс составляет 3,967 ед. В печь
подается 56,1 кг/т антрацита. С его учетом интенсивность плавки по твер-
дому топливу составляет 197,35 т/час, а рудная нагрузка 1681 : 479,8 = 3,5.
Заметное различие в текущих показателях плавки в сравнении с проект-
ными при практически равном содержании железа в шихте обусловлено, в
первую очередь, различием физических характеристик шихты [8].
Разница в величине порозности проектной и современной шихты ~7,5%.
Проектная шихта существенно более газопроницаема, порозность её заметно
выше, а с учетом более высокой её однородности по составляющим компонен-
там можно при меньшем количестве дутья, при высоком качестве образующе-
гося горнового газа и меньшей скорости его движения в столбе шихты, обеспе-
чить активное развитие восстановительного процесса и высокую степень ис-
пользования газа. При текущем состоянии плавки вследствие бóльшей неодно-
родности шихты, ввиду её многокомпонентности, и заметно меньшей её газо-
проницаемости требуется большее раскрытие осевой и периферийной отду-
шин, что требует увеличения расхода дутья и, следовательно, горнового газа,
стимулирующих рациональную скорость схода шихты, но при меньшей степе-
ни использования тепловой и химической энергии газа.
Следует подчеркнуть, что проектными условиями предусмотрена
предельная температура дутья (14000С) при концентрации кислорода 35%
и расходе природного газа 150–160 нм3/т.час, что должно было обеспечить
нормальное стабильное состояние низа печи, в частности, горна вследст-
вие постоянства теоретической температуры газа у фурм на оптимальном,
по современным представлениям, уровне равном 20750С. Текущие усло-
вия плавки при расходе природного газа не более 100 нм3/т час и нагреве
дутья 1000–11000С обеспечивают достаточную интенсивность плавки и
объем производства за счет роста концентрации кислорода в дутье до 30–
32%. Это требует регулирования нагрева горна путем подачи 3% и более
расхода пара при неизбежном увеличении теоретической температуры у
фурм до 2100–21500С. Необходимость работы печи при высокой Тф обу-
словлена, вероятно, использованием в шихте 60–80 кг антрацита/т чуг. ,
условия эффективного использования которого в доменной шихте еще
недостаточно изучены [7,8].
Сравнение проектных и текущих показателей плавки (табл.1) показы-
вает заметное различие в величинах расхода углерода на процесс и сго-
рающего у фурм углерода кокса и, следовательно, величин степени пря-
мого восстановления (0,2864 против 0,3686 ед.), вызванное значительным
различием в расходах природного газа и нагрева дутья. Вследствие того
54
выход высокоактивного горнового газа на 1 кг Сф в проектной плавке со-
ставляет 6,6882 нм3, а в текущей – 5,3929 нм3, в то время как на тонну чу-
гуна количество его в первом случае 1373,7 нм3, а в текущей плавке воз-
растает до 1477,11 нм3. Это приводит к тому, что степень использования
газа в печи в текущей плавке на многокомпонентной шихте получается
заметно меньшей. Одной из причин механизма этого является разница в
порозности проектной и текущей многокомпонентной шихты, приводя-
щей к заметному различию в скоростях газа в столбе шихты и, следова-
тельно, к различию в использовании его энергии. Следует при этом под-
черкнуть, что из–за различия в технологических условиях, при многоком-
понентной шихте сложнее реализовать рациональное, более эффективное
распределение материалов в печи, чем при проектных условиях [8].
Численные значения показателей теплового баланса обеих плавок
(табл. 1) свидетельствуют о меньшем расходе тепла на выплавку 1 кг чугу-
на при использовании многокомпонентной шихты 2265,51 ккал) против
проектной плавки (2320,41 ккал). Это обусловлено в текущей плавке:
меньшими затратами тепла на диссоциацию оксидов ввиду меньшей окис-
ленности всей шихты и наличии бóльшего количества в ней металлического
железа; лучшими условиями (меньшей теплоте) шлакообразования; мень-
шим теплосодержанием отходящего колошникового газа, обусловленным
низкой температурой и меньшей его теплоемкостью. Обращают на себя
внимание заметные расходы тепла при текущей плавке на разложение кар-
бонатов (известняк 23,17 ккал) и испарение влаги (вероятно, за счет разви-
тия реакции водяного газа – 9,4 ккал ввиду подачи в печь большого количе-
ства пара). Этих расходов тепла, вероятно, можно было бы избежать.
Проектные показатели и параметры плавки доменной печи № 9 прогрес-
сивны, реальны (исключая температуру дутья 14000С), они могут обеспечи-
вать высокий уровень современной технологии доменной плавки. Опыт ра-
боты ДП–9 показывает, что при выполнении технологических и шихтовых
условий, предусмотренных в проекте, после усовершенствований системы
загрузки, контроля и управления возможно превышение проектной произво-
дительности печи, а освоение современных приемов управления распределе-
нием шихты и прогрессивных параметров комбинированного дутья может
обеспечить уменьшение расхода кокса ниже запланированного уровня.
В таблице 2 представлены показатели работы доменной печи № 9.
Условием увеличения производительности печи является: получение агло-
мерата с проектным содержанием Fe, высокой горячей прочностью и низким
содержанием кремнезема; получение богатых (SiO2 до 3,5%) неофлюсован-
ных окатышей с управляемой за счет магнезии долей и свойствами вюс-
титного расплава; применение кокса с горячей прочностью 60%; исполь-
зование в печи углеродсодержащих добавок рационального состава и
свойств, в том числе ПГ, ПУТ, антрацита и др. В сложившихся в настоя-
щее время условиях плавки наиболее эффективным способом совершен-
ствования технологии плавки является разработка новых методов реали-
55
зации рационального распределения шихтовых материалов с использова-
нием современных средств автоматизированного контроля распределения
шихты и газов в печи.
Табл. 2 – Показатели работы печи № 9 в среднем за год
Показатели Про-
ект 1976 1978 1981 1990 2005 2006
Выплавка чугуна, млн.т 4,0 3,28 3,25 3,35 3,445 2,614 3,254
Среднесуточное производст-
во, т 11200 9164 9804 9293 9503 7468 8855
расход дутья,
м3/мин. 7120 7978 7959 7460 7645 6788 7947
давление, ати 3,91 3,85 3,87 3,78 3,22 3,63
температура, 0С 1400 1271 1131 1123 1075 1102 1028
Дутьевой
режим
содержание О2,% 35,0 26,9 29,9 29,1 29,9 25,8 28,3
Расход природного газа, м3/т 157,0 101,0 108,7 114,0 116 88,3 64,4
Расход кокса, кг/т 386 477 471 471 473 427,4 462,2
Давление газа под колошни-
ком, ати 2,50 2,29 2,05 2,12 1,82 1,28 1,72
по руде, т/м3
сутки 3,302 3,634 3,380 3,310 2,633 3,097 Интенсив-
ность плав-
ки по коксу, т/м3
сутки 0,875 0,922 0,874 0,899 0,638 0,819
Рудная нагрузка, т/т кокса 3,75 3,90 3,86 3,66 3,73 3,40
Содержание железа в шихте,
Fe,% 54,41 53,59 54,11 54,45 54,48 55,13 55,35
Si 0,70 0,80 0,90 0,88 0,87 0,80 0,87
Мп 0,90 0,92 0,69 0,66 0,37 0,30
Состав чугуна
S 0,041 0,041 0,040 0,021 0,023 0,022
Выход шлака, кг/т 395 399 390 444 404 418 423
Количество замененных фурм,
т.ч. сгор. 360 435 298 428 137 175
Простои,% ед. 0,5 2,7 2,79 3,16 1,90 4,84 4,09
Тихий ход,% Н.д 0,73 0,67 0,30 13,77 31,62
Содержание СО в колошнико-
вом газе,% 23,0 19,4 20,5 21,5 19,9 Н.д. Н.д.
Освоение проектной мощно-
сти,% 100,0 82,0 81,3 33,8 84,3 65,4 81,35
Работа доменных печей «Криворожстали» постоянно сопровождается
учеными ИЧМ. Здесь проводятся исследования, разрабатываются новые
технологии, создаются, осваиваются и совершенствуются новые машины
56
и системы автоматизированного контроля и управления [5]. Благодаря
многолетнему творческому сотрудничеству доменщиков «Криворожста-
ли» и ИЧМ доменное производство на комбинате развивается и совер-
шенствуется, растет уровень квалификации персонала, сотрудники Ин-
ститута всегда получают поддержку и помощь в проведении исследова-
ний, разработке и внедрении новых технологий и способов управления
процессом доменной плавки. Надеемся, что сотрудничество комбината
«АрселорМиттал Кривой Рог» и Института черной металлургии НАН Ук-
раины будет развиваться и приносить успехи в повышении эффективно-
сти производства.
1. Некрасов З.И. Освоение работы доменной печи объемом 5000 м3 завода
«Криворожсталь» и пути достижения её проектной мощности. Доклад на НТС
МЧМ СССР, 1975. – 30 с.
2. Большаков В.И. Теория и практика загрузки доменных печей. М.: Металлур-
гия, 1990. – 256 с.
3. Освоение на доменной печи объемом 2000 м3 первого отечественного беско-
нусного загрузочного устройства и технологии плавки с его использованием /
В.Д.Гладуш, И.И.Дышлевич, В.И.Большаков, В.Л.Покрышкин и др. // Сталь,
1985, № 11. – С. 7–13.
4. Доменное производство «Криворожстали». Монография под ред. чл.–корр.
В.И.Большакова. ИЧМ–Криворожсталь. Дн–ск. 2004. – 378 с.
5. Большаков В.И., Шеремет В.А. Развитие доменного производства «Криво-
рожстали» // Сталь, 2004, № 6. – С. 14–17.
6. В.И.Большаков, В.А.Шеремет, В.С.Листопадов. Совершенствование обору-
дования и технологии на сверхмощной доменной печи // Металлургическая и
горнорудная промышленность. 2006, № 6. – С.85–89.
7. Сравнительная оценка проектных и существующих показателей доменной
печи № 9 объемом 5000 м3 / В.И.Большаков, Н.А.Гладков, И.Г.Муравьева,
В.С.Листопадов // Металлургическая и горнорудная промышленность, 2007,
№ 5.– С. 10–15.
8. Взаимосвязи показателей плавки в условиях применения многокомпонентной
шихты / В.И.Большаков, Н.А.Гладков, Н.Г.Иванча и др. // Фундаментальные и
прикладные проблемы черной металлургии. Сб. тр. ИЧМ. Вып. 13. 2006. – С.
15–26.
Сведения об авторах:
Большаков Вадим Иванович, член-корреспондент НАН Украины,
докт.техн.наук, профессор, Заслуженный деятель науки и техники, директор
Института черной металлургии НАН Украины
Муравьева Ирина Геннадиевна, канд.техн.наук, ученый секретарьИнститута
черной металлургии НАН Украины
Шеремет Владимир Александрович, канд.техн.наук, глава администрации по
производству, ОАО «АрселорМиттал Кривой Рог», Украина
Листопадов Владислав Станиславович, канд.техн.наук, начальник доменного
цеха №2 ОАО «АрселорМиттал Кривой Рог», Украина
|