Автоматизация процесса выплавки стали в 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 прост­ранстве печи возрастает (оно непрерывно замеряется под сводом) и газы через гляделки и неплотности начинают вы­бивать из печи, то регулирующий шибер в борове автомати­чески поднимается, если давление падает, то шибер опус­кается, 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 прек­ращается 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 регенера­тор, 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 различные периоды плавки; знание величины скорости выгорания углерода в каждый момент времени позволит оценивать ход плавки и даст данные для регулирования процесса горения. Значение величины других параметров позволит в большей степени автоматизировать управление работы 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.

Перспективы развития мартеновского производства.  

Двухванные печи

В 1984г. около 60% всего производства стали в стране приходилось на сталь, выплавленную в мартеновских печах. Современное мартеновское производство характеризуется вы­сокой концентрацией мощностей в крупных цехах, основное количество мартеновской стали выплавляют в печах емкостью 300-400 т и более. Тем не менее, среди действующих в на­стоящее время мартеновских печей имеется определенное число построенных 40-50 лет тому назад агрегатов малой емкости, характеризуемых невысокой производительностью и низкими технико-экономическими показателями. В ближайшие годы будет выведена из эксплуатации большая часть мало­производительных печей, однако определенное число крупных высокопроизводительных мартеновских цехов, оснащенных современным оборудованием, будет обеспечивать потребности нашей страны в металле еще некоторое время.

Традиционный мартеновский процесс будет совершенство­ваться в направлении улучшения технико-экономических по­казателей работы печей (экономия металлошихты и добавоч­ных материалов, повышение стойкости сводов и других эле­ментов кладки) в результате оптимизации теплового и тех­нологического режимов плавки, конструктивных изменений и внедрения современных систем и средств автоматического контроля и управления плавкой. Широкое распространение методов внепечной обработки стали должно обеспечить повы­шение качества металла и использование мартеновских печей для производства дорогой стали высококачественных марок. Одновременно техническая мысль работает над изысканием новых технически и экономически целесообразных процессов плавки в агрегатах, которые могли бы быть установлены в уже существующих зданиях мартеновских цехов. Из многих такого рода предложений практически реализованы два, а именно: а) установка на месте старых мартеновских печей дуговых сталеплавильных печей; б) реконструкция работаю­щих мартеновских печей на двухванные. Второй путь в усло­виях СССР получил широкое развитие. В 1984 году производ­ство стали, выплавляемой в двухванных печах на металлур­гических заводах СССР, достигло - 15 млн.т.