Образование настылей в доменной печи и их предупреждение

Настыли на стенах доменной печи могут образоваться как в нижних зонах печи (нижняя часть шахты, распар, заплечики), так и в верхней и средней части шахты. Настыли, образующиеся в заплечиках, как правило, не достигают больших размеров и чаще всего удаляются в процессе доменной плавки. Настыли, которые образуются в нижних и средних горизонтах шахты, могут дости­гать значительных размеров и обладать большой прочностью. Удалить такие настыли в процессе работы печи чаще всего не удается. Толщина настылей может достигать 0,7 - 2,0 метра и более. Они могут быть как односторонними, так и кольцевыми, т.е. опоясывающими кладку полностью или почти полностью.

Материал настыли чаще всего представляет конгломерат в значительной мере восстановленных и спекшихся в монолит частиц агломерата, руды с коксовой мелочью и извести. Послед­няя в отдельных случаях наблюдается в большом количестве (до 40 %). Это подтверждает мысль о постепенном образовании настылей в печи при работе на шла­ках повышенной основности. Содержание щелочей в настылях в пределах 7-14 % отмечается лишь в отдельных случаях и глав­ным образом в верхней части печи. Для настылей характерно высокое содержание железа как металлического, так и в виде оксидов, которое достигает 40-60 %, а иногда доходит до 80 %. Содержание углерода в настылях составляет 3-19 %. В отдельных случаях в местах, прилегающих к огнеупорной кладке, образуют­ся “гнезда” сажистого углерода.

Причины образования настылей в доменной печи весьма многообразны. Однако многолетний опыт экс­плуатации доменных печей дает основание утверждать, что главной причиной настылеобразования является, прежде всего, нарушение технологии ведения доменной плавки. Особенно опасен в этом случае форсированный режим при неровном ходе плавки и плавке плохо подготовленной шихты с легкоплавкой пустой породой. Вероятность образования настылей возрастает при частой работе печи с периферийным и канальным газовым потоком. При усиленном движении газа около огнеупорной кладки наблюдается чрезмерный разогрев железорудного мате­риала, его плавление при наличии в шлаковом расплаве большо­го количества оксидов железа. При последующем снижении тем­пературы происходит кристаллизация железистого шлакового расплава и сцепление застывших масс с кладкой печи. Посколь­ку образовавшаяся настыль постоянно омывается восстанови­тельным газом, то наблюдается восстановление оксидов железа до металлического железа с увеличением температуры плавления наружного слоя настыли. Поэтому последующее восстановление температурного уровня до исходного не приводит уже к плав­лению получившейся настыли.

При большом развитии канального движения газа происходит постепенное обволакивание стенок канала шлаками, которые заносятся в канал газами. Зона шлакообразования в этом случае значительно расширяется, она не имеет устойчивого горизонта по высоте слоя шихты. Жидкие фазы, увлекаемые по каналам газовым потоком, поднимаются вверх, оседают на стенках печи, образуя настыль.

Распространенной причиной настылеобразования является также переход печи с выплавки передельного чугуна на по­лучение литейного или доменных ферросплавов. Особенно велика опасность образования настылей при быстрых переходах с одного вида доменной плавки на другой. Резкое изменение теплового режима, уменьшение количества дутья и снижение интенсивности хода печи для получения высоких марок литей­ного чугуна сопровождается увеличением газов на периферии, поднятием зон высоких температур в шахте печи. Преждевремен­ное размягчение и оплавление материалов, имевших ранее более низкую температуру, приводит к плавлению шихтовых материалов непосредственно около стен печи и к созданию первичных зародышей настыли. Последующее понижение темпера­тур при обратном таком же быстром переводе печи на пере­дельный чугун фиксирует и увеличивает эти зародыши, быстро превращающиеся в настыли. Бывают случаи, когда даже вынужден­ная кратковременная остановка печи оказывается достаточной для создания прочного очага настылеобразования.

Признаки образования настылей в доменной печи.

1. Давление горячего дутья непостоянное, а его численное значение меньше, чем при нормальном ходе плавки.

2. На шомпольных диаграммах наблюдаются подстои, провалы и перекосы уровня шихты (при наличии односторонней на­стыли).

3. На диаграмме температуры периферийных газов появляются линии, не реагирующие на текущие изменения температуры газового потока.

4. На диаграмме изменения содержания диоксида углерода (СО₂) по ра­диусу (диаметру) колошника появляются горизонтальные участки со стороны образовавшейся настыли. Размер гори­зонтального участка определяется толщиной настыли.

5. Перепад температур колошникового газа по газоотводам на диаграммной ленте снижается из-за тенденции к обра­зованию канального газового потока.

6. На диаграмме давления колошникового газа появляются “верхние пики”.

Главные условия для предотвращения настылеобразования.

1. Осуществление ровного хода доменной плавки с постоян­ством всех режимных параметров плавки и соблюдением графика выпусков.

2. Отказ от частых и тем более быстрых переводов печей с выплавки передельного чугуна на литейный и обратно.

3. Систематический надзор за работой всех загрузочных устройств.

4. Действенным предупреждающим средством против настылей является загрузка периферии коксом вплоть до примене­ния “подачи” - ККРР↓.

Очистить профиль доменной печи от большой настыли, как правило, не удается. Чаще всего приходится останавливать доменную печь с ее выдувкой до горизонта воздушных фурм или до полного обнажения “пяты” настыли (до ее основания) с последующим удалением настыли взрывом.