W artykule przedstawiono możliwości określenia optymalnych stopni redukcji dla danych warunków istniejących w procesie wielkopieco- wym, wykorzystując model Ramma, który może być użyty do symulacji optymalizacji pracy wielkiego pieca. This article presents possibilities of determining optimum degrees of reduction for the given process conditions using the Ramm model as a model, which can be used to simulate optimization of iron blast furnace operation. Słowa kluczowe: wielki piec, stopnie redukcji, optymalizacja, symulacja Key words: blast furnace, degrees of the reduction, optimization, simulation.1. Wstęp. Kontrolowanie działania wielkich pie- ców w obecnych czasach stanowi bardzo duże wyzwa- nie ze względu na trudności dokonywania niektórych pomiarów. Szybkie, a przede wszystkim dokładne po- miary wszystkich mierzalnych wielkości dotyczących wsadu, parametrów procesu oraz wskaźników produk- tów decydują o oszczędnościach i jakości wytworzonej surówki. Aby końcowy wyrób mógł konkurować na teraźniejszym rynku konieczne jest wdrażanie coraz to doskonalszych i bardziej skomplikowanych systemów informatycznych dających możliwość kompleksowego zarządzania procesem wielkopiecowym. Najczęściej do zadań tych systemów należy gromadzenie danych o przebiegu procesu, a także monitorowanie i kontro- lowanie procesu. Wprowadzenie nowych urządzeń pomiarowych i zastosowanie modeli matematycznych znacznie ułatwiło kontrolę procesu wielkopiecowe- go. Jednym z kierunków na tej drodze jest rozwijanie współpracujących z operatorem modeli matematycz- nych umożliwiających o[...]

  W wielkim piecu podczas regulacji jego pracy parametrami wejściowymi następuje stan nieustalony, który się stabilizuje po pewnym czasie (5÷9 godzin). W większości przypadków podczas symulacji i modelowania pracy agregatu potrzebna jest odpowiedź układu w postaci analizy gazu na gardzieli (CO, CO2 i H2). Na podstawie obserwacji, analizy i przeprowadzonych badań oraz modelowania parametrów, które pozwalają na optymalizowanie procesu wykonano symulację zmian CO, CO2 i H2 w zależności od zmiennych parametrów obciążenia naboju koksowego R/K. Dzięki temu uzyskano odpowiedź układu (trend zmiany), który może być wykorzystywany w modelowaniu procesu wielkopiecowego. During the input parameters of the blast furnace adjustment system, a transient state takes place, which becomes stable after a certain time (about 5-9 hours). In most cases, the simulation and modeling of the blast furnace process demands the system response in form of top gas analysis (CO, CO2 and H2). On the basis of observation, analysis and testing, and also modeling parameters, which allow to optimize the process, the simulation of the top gas composition changing, which depends on various parameters of an ore/coke charge was carried out. Thus the system response (trend changes) was obtained, which can be used in modeling of the blast furnace process. Słowa kluczowe: wielki piec, optymalizacja, symulacja, gaz gardzielowy. Key words: blast furnace, optimization, simulation, top gas.1. Wprowadzenie. Dokładne sprecyzowanie moż- liwości ingerencji w wyniki pracy wielkiego pieca, przy pomocy zmiennych uwzględnianych w modelu minimalizacji zużycia paliwa [1÷7], wymaga określe- nia ich wpływu na zapotrzebowanie na koks. Do tych wielkości między innymi należą zmiany obciążenia naboju koksowego R/K, ilości i temperatury dmuchu, ilości pary wodnej, wzbogacania dmuchu w tlen dodat- kowy oraz zmiany ilości dodatku paliw zastępczych. W artykule przeprowadzono ana[...]

  W artykule przedstawiono model wskazujący na sposób ograniczenia zużycia paliwa w wielkim piecu. Warunki wsadowe wielkiego pieca nr 5 w Krakowie zmieniały się na przestrzeni ostatnich 4 lat w kierunku eliminowania grudek ze wsadu, a tym samym obniżenia bogactwa wsadu i zwiększenia jednostkowej masy żużla wielkopiecowego. The article presents an analysis of the fuel rate minimization model at different burden condition. Burden condition at the BF No 5 in Cracow Ironworks during last four years changed toward eliminations of pellets from the burden. Thus to lowering of the iron share in materials and increase the unit weight of blast furnace slag. Słowa kluczowe: wielki piec, udział grudek we wsadzie, masa żużla, zużycie paliwa Key words: blast furnace, share of pellets in burden, slag mass, fuel rate.Wstęp. Prawidłowe zestawienie wsadu do wielkiego pieca posiada podstawowe znaczenie dla jakości oraz kosztów produkcji surówki. Tworzywa ładowane do wielkiego pieca powinny zapewnić odpowiednią ilość żużla w stosunku do masy produkowanej surówki. W zależności od stosowanej technologii ilość ta może być zróżnicowana. Wpływa to na przebieg niektórych ważnych procesów w wielkim piecu, takich jak odsiarczanie surówki oraz zdolność do usuwania niektórych szkodliwych pierwiastków. Nadmierna ilość żużla wpływa niekorzystnie na efekt pracy wielkiego pieca. Wymaga to dostarczenia dodatkowych ilości ciepła potrzebnego na procesy żużlotwórcze, a w szczególności nagrzanie żużla do temperatury spustu. Ponadto, większa ilość składników żużlotwórczych obniża udział żelaza w naboju wielkopiecowym. Wpływa to niekorzystnie na spadek wydajności procesu produkcji surówki [1]. Procentowa zawartość żelaza we wsadzie oraz związana z tym ilość żużla przypadająca na 1 Mg surówki, zależą od wskaźnika "bogactwa" wsadu [2]. Dla uzyskania surówki o wymaganym składzie chemicznym niezbędne jest zapewnienie odpowiednich warunków fizykochemicznych dla właściwego prz[...]

  artykule przedstawiono matematyczny model namiarowania tworzyw w spiekalni rud żelaza oraz opracowany na jego podstawie program komputerowy znacznie ułatwiający odpowiednie zestawienie tworzyw przeznaczonych dla produkcji spieku wielkopiecowego. Zastosowanie programu może być szczególnie ważne przy wzrastającym udziale utylizowanych za pomocą spiekania odpadów metalurgicznych w tym zawierających związki szkodliwe dla procesu wielkopiecowego. The article presents a mathematical model of the sinter plant raw material charging and developed on its basis the computer program which can greatly facilitate an adequate materials statement intended for the production of blast furnace sinter. Developed software may be particularly important upon increasing share of recycled by sintering of the metallurgical wastes containing harmful compounds for the blast furnace process. Słowa kluczowe: spiekanie rud żelaza, namiarowanie tworzyw, utylizacja odpadów poprodukcyjnych Key words: sintering of iron bearing raw materials, raw materials burdening, utilization of production wastes.Wstęp. Współczesne wielkie piece wymagają wsadów charakteryzujących się własnościami, które umożliwiają bezawaryjną i ekonomiczną jego pracę, oraz zapewnią wysoką jakość surówki żelaza. Wsad żelazodajny do wielkiego pieca powinien cechować się następującymi własnościami: - jednorodną kawałkowatością, - dobrą wytrzymałością i odpornością na ścieranie, - zawartością żelaza przekraczającą znacznie 50%, występującego w związkach o wysokiej redukcyjności, - właściwym składem chemicznym skały, płonnej co zapewni dobre własności żużla. Jednym ze sposobów przygotowania wsadu do wielkiego pieca jest proces spiekania rud na taśmie spiekalniczej. Miał rudny o ziarnach poniżej 6 mm, zmielone topniki, pył wielkopiecowy oraz koks o ziarnie poniżej 3 mm stanowi skład dla wytworzenia spieku. Mieszankę z wymienionych składników nawilża się i wstępnie grudkuje dla zwięks[...]

  Wstęp. Wysokowydajna i ekonomiczna praca współczesnych wielkich pieców jest zależna m.in. od jakości przygotowanego wsadu i koksu, stosowania paliw zastępczych wdmuchiwanych przez dysze oraz optymalnego rozkładu materiałów wsadowych i przepływających przez nie gazów. Od opracowania nowoczesnych metod sterowania gazodynamiką procesu wielkopiecowego może zależeć jego dalsza optymalizacja. We współczesnej praktyce wielkopiecowej osiągnięto znaczne sukcesy dotyczące optymalizacji procesów wymiany masy i ciepła oraz gazodynamiki. Jednak określenie optymalnych parametrów procesu nie jest jednoznaczne. W określeniu zasad rozkładu materiałów i gazów, a więc procesów wymiany masy i ciepła zachodzących w przestrzeni roboczej wielkiego pieca, duże znaczenie ma modelowanie warunków brzegowych [1]. Należy zachować analogię składu ziarnowego w modelu do rzeczywistości oraz podobieństwo sypkości drobnych ziaren w pustych przestrzeniach międzykawałkowych [2, 3]. Oprócz tego podobne powinny być warunki załadunku wsadu oraz przepływu gazu przez warstwę. W modelowaniu matematycznym i fizycznym takich procesów bardzo ważną rolę odgrywa określenie tzw. wskaźnika wolnych przestrzeni w badanym materiale (lub wskaźnika rozluźnienia), gdyż głównie od niego zależą opory przepływu przez warstwę. Określenie tego wskaźnika nie jest trudne przy założeniu, że warstwa się składa z cząsteczek o regularnym (kulistym) kształcie i jednym rozmiarze (średnicy) frakcji. Natomiast nawet segregowane pod względem ziarnistości materiały wsadowe mają różniące się kształtem i rozmiarami cząsteczki. W niniejszym artykule przedstawiono metodę określenia wskaźnika wolnych przestrzeni w realnych materiałach poprzez rozwiązanie odwrotne równania przepływu przez warstwę rzeczywistą. Zasady przepływu gazu przez warstwę. Materiały sypkie składają się z oddzielnych kawałków i cząstek o różnej wielkości i kształcie, pomiędzy którymi znajdują się wolne przestrzenie. W tych p[...]

  Wstęp. Wielki piec jako podstawowy agregat przeznaczony do produkcji surówki żelaza, jest najbardziej z energochłonnych etapów w łańcuchu produkcyjnym stali. Również udział procesu wielkopiecowego w emisji dwutlenku węgla w tym ciągu jest znaczący i wynosi np. 69%, gdy spiekalni - 13%, koksowni - 7% oraz stalowni konwertorowej - 9% [1]. Naliczane przez Unię Europejską opłaty za przekroczenie przydzielanych limitów emisji gazów cieplarnianych mogą znacząco podnieść koszty produkcji produktów stalowych i tym samym obniżyć konkurencyjność polskich hut surowcowych na światowym rynku. Jednym ze sposobów na obniżenie emisji dwutlenku węgla podlegających opłacie jest określenie tzw. emisji procesowych. Emisje procesowe oznaczają emisje gazów cieplarnianych inne niż emisje spowodowane przez spalanie, czyli jako wynik zamierzonych oraz niezamierzonych reakcji między substancjami lub ich przekształcenie, w tym chemiczna lub elektrolityczna redukcja rud metali, termiczny rozkład i powstawanie substancji przeznaczonych do stosowania jako produkt lub surowiec [2]. Jak widać z definicji, bardzo ważne jest precyzyjne określenie ilości lub udziału emisji bez opłat, zwłaszcza w procesie wielkopiecowym. Zapotrzebowanie procesu wielkopiecowego w węgiel cząsteczkowy. Emisję dwutlenku węgla w wielkim piecu najprościej jest policzyć od strony zapotrzebowania procesów cieplnych i chemicznych na węgiel cząsteczkowy, a następnie przeliczyć go na CO2. Należy zaznaczyć, że bezpośrednio z wielkiego pieca wraz z gazem wielkopiecowym jest odprowadzany również CO (21% vol. - CO; 19% - CO2; 50% - N2, reszta H2O i H2) ale jest on wykorzystany jako paliwo gazowe do ogrzewania nagrzewnic dmuchu (wartość opałowa ok. 4 MJ/m3) i tym samym CO jest dopalane do CO2. Odzyskane cie[...]

W artykule przedstawiono skrótowo założenia i ogólną strukturę systemu komputerowego stosowanego aktualnie w ArcelorMittal. Na tym tle autorzy prezentują możliwości rozwoju tego systemu o elementy, które są aktualnie w trakcie badań, rozwoju technik i technologii, zarówno w Polsce jak i światowym hutnictwie. Prezentowane są głównie prace wykonane lub wykonywane przez autorów a dotyczące: modelo[...]

Komputerowy system wspomagania technologii wielkopiecowej wdrożony w 2005 roku nie uwzględniał możliwości dodawania do dmuchu pyłu węglowego jako paliwa zastępczego. Po uruchomieniu w ArcelorMittal instalacji aplikującej pył węglowy do pieca, wystąpiła konieczność przekonstruowania systemu. Prace wdrożeniowe zespół AGH pod kierownictwem prof. A. Łędzkiego ukończył w kwietniu 2008 r. Polegały on[...]

W latach 2002 do 2004 zespół pod kierunkiem prof. dr. hab. inż. Andrzeja Łędzkiego opracował komputerowy system wspomagania technologii wielkopiecowej. System ten jest przeznaczony dla wielkiego pieca nr 5 Mittal Steel Oddział Kraków. Po uruchomieniu systemu wdrożono instalację do wdmuchiwania PCI w ArcelorMittal. Na zamówienie koncernu Zespół AGH dokonał niezbędnych przeróbek systemu uwzględniających zmiany techniczno-technologiczne u odbiorcy, ukończone w 2008 r. Autorzy prezentują możliwości rozwoju systemu, które już zostały opracowane oraz plany rozwoju systemu związane z teoretyczno-praktycznymi pracami prowadzonymi w Katedrze Metalurgii Stopów żelaza. Between 2002÷2004 a team under professor Andrzej Łędzki developed the computer system to aid the blast-furnace technology. Thi[...]

Badania określone tematem publikacji prowadzono w celu rozszerzenia własnej bazy danych o żużle z ok. 10 % zawartością TiO2. Badania prowadzono podobnie jak w pracach [1÷5], ale na nowszych urządzeniach. Otrzymane wyniki badań pozwoliły - po przeliczeniach według właściwego algorytmu - otrzymać statystyczne funkcje niezbędne dla opracowania modelu określającego czasowe powstawanie i wydzielanie się warstwy węglikoazotków tytanu na węglowych ścianach garu wielkiego pieca. Warstwa ta jest naturalną ochroną przed nadmiernym i szybkim zużyciem drogich materiałów ogniotrwałych. The research, determined with the subject of publication were carrying out for purpose of enlarging the own data base by slags of approx. 10 % TiO2 contents. The research were conducted in similar way like at publi[...]