Производство стали в конвертерах

15,6027

Угар раскислителей

1,5652

Всего

439,3459

Всего

439,4309

Также произведем пересчет количества ферросплавов, расходуемых на плавку, на садку конвертера:

ферромарганец 0,76352,672 т или 2672 кг;

ферросилиций 2,1899 7,665 т или 7665 кг;

феррохром 1,44255,049т или 5049 кг;

алюминий 0,0620,217 т или 217кг.

3.1 Шихтовые материалы для выплавки стали

1. Жидкий чугун подается из доменного цеха в предварительно очищенных чугуновозных ковшах с минимальным количеством шлака.

Чугун в цех должен поставляться по ТУ 107-169-00 следующего хим. состава:

Кремний 0,5-0,8

Марганец 0,4-0,6

Сера не более 0,035

Фосфор не более 0,3

Для данного расчета состав чугуна:

Кремний 0,75

Марганец 0,45

Сера 0,020

Фосфор 0,15

2. В заливочный ковш чугун сливается только по заказу машиниста дистрибутора в строго указанном количестве по весу. Взвешивание и регистрация веса наливаемого чугуна производится автоматически с использованием локальной АСУ взвешивания чугуна.

3. После налива чугуна миксеровой отбирает пробу из заливочного ковша для определения содержания кремния, марганца, серы, фосфора, а также углерода (два раза в смену), замеряет температуру чугуна в заливочном ковше термоблоком.

4. Стальной лом, используемый в конвертерной плавке, должен соответствовать требованиям ГОСТ 2787-86.

Размеры стального лома не должны превышать 300х300х1000 мм, пакетов 700х1000х2000 мм, блюминговой обрези - 400х400х850 мм. Привозной лом, пакеты, блюминговая обрезь и отходы низколегированной стали 10 - 15ХСНД должны храниться в отделении подготовки лома раздельно в специально отве-денных местах. Допускается применение недоливков длиной не более 600 мм. Запрещается использование неразделанных слитков и крупных недоливков.

5. Весь лом должен быть проверен шихтовщиком-пиротехником и обезврежен от взрывоопасных и легковоспламеняющихся предметов.

Перед отправкой лома на плавку необходимо провешивать каждый совок. Перед взвешиванием бригадир ОПЛ осуществляет ввод данных о номере совка и виде лома с использованием средств АСУ.

При неполной разгрузке совка обязательно провешивание оставшегося лома.

6. Запрещается использовать в шихту промасленную стружку, а также лом, загрязненный горюче-смазочными материалами, вредными примесями (серой или фосфором), не очищенный от резины и цветных металлов (цинка, олова, свинца, меди), не освобожденный от взрывоопасных и легко- воспламеняющихся предметов и материалов, а также снега, льда и закрытых сосудов.

7. Запрещается использовать отходы стали 10 - 15ХСНД, а также леги-рованный никелем лом при выплавке углеродистых марок стали. Указанные отходы и лом должны использоваться только при производстве соответствующих марок, легированных никелем.

8. Лом доставляется к конвертерам в совках емкостью 50 м3. При погрузке лома в ОПЛ или в копровом цехе рабочие, осуществляющие погрузку, обязаны следить, чтобы в совки не попадали лед, обледеневшие, взрывоопасные и легковоспламеняющиеся предметы, а также сосуды с закрытыми полостями.

3.2 Добавки, шлакообразующие материалы и ферросплавы

1. Для наводки шлака применяется свежеобожженная известь, удовлетворяющая требованиям ТУ 4-16-42-90 с крупностью кусков 10 - 60 мм, суммарным содержанием окиси кальция и магния не менее 88%, SiО2 не более 2%, S не более 0,06%, Р не более 0,10%, ппп не более 8%.

Длительность хранения извести в бункерах конвертерного цеха не должна превышать одних суток. Применение извести-пушонки не допускается.

2. Для разжижения шлака в процессе продувки применяется плавиковый шпат по ГОСТ 7618-83. Шпат должен быть воздушно-сухим в кусках размером не более 100 мм и с содержанием фтористого кальция не менее 75%.

3. Для, регулирования температурного режима плавок могут быть использованы шлак ферросплавного производства, кокс, антрацит, каменный уголь, а также порошкообразные углеродсодержащие материалы (пылевидные отходы установок сухого тушения кокса, молотый антрацит). Я применяю газовый уголь.

4. Газовый уголь для предварительного подогрева лома должен иметь крупность 0 - 25 мм, влажность не более 9%, содержание, золы не более 25%, содержание летучих не менее 15%, а для присадки по ходу продувки - крупность 5 - 25 мм, содержание влаги не более 9%, золы и летучих не более 12% каждого.

5. Для улучшения шлакообразования применяются марганцевую руду, и шлаковый ферромарганец. Я применяю марганцевую руду.

Марганцевая руда поставляется по ТУ 107-124-90 крупностью 100 мм, с базовым содержанием марганца 53,57%, кремния 14,83%, серы 0,20%, фосфора 0,05%.

6. Для раскисления и легирования стали при выпуске плавок из конвертера применяются ферросплавы - ферромарганец, ферросилиций, феррохром, а также металлический алюминий.

Все раскислители и легирующие материалы должны удовлетворять требованиям соответствующих ГОСТов и ТУ и применяться дроблеными в кусках размером (не более 50 мм, алюминий применяется в кусках весом не более 4 кг.

7. Для науглероживания стали при выпуске применяется молотый коксовый порошок фракции 0 - 3 мм с влажностью не более 6%, поставляемый по ТУ 153-88.

3.3 Шихтовка плавки и загрузки конвертера

1. Плавки шихтуются машинистом дистрибутора и мастером конвертеров из расчета получения кратного количества слитков и окончания продувки при заданных содержании углерода и температура металла, основности конечного шлака.

2. Жидкий чугун, стальной лом расходуются в соответствии с установлен-ными нормами их расхода на тонну стали.

3. После выпуска предыдущей плавки мастер конвертеров вместе со сталеваром производят осмотр футеровки конвертера и сталевыпускного отверстия, обращая особое внимание на состояние кладки днища, и при необходимости производят подварку, торкретирование футеровки или ремонт сталевыпускного отверстия.

4. При исправной футеровке и нормальном сталевыпускном отверстии конвертер отдается под плавку по разрешению сталевара, мастера конвертеров. Запрещается отдавать конвертер под плавку при течи воды из фурмы, котла или «юбки», неудовлетворительном состоянии футеровки, сталевыпускного отверстия.

5. Вначале в конвертер загружается весь металлолом, затем 50 - 60% извести и после этого заливается чугун.

Допускается после выпуска плавки на шлак присаживать до 40% извести. Конвертер покачивают и при наличии жидкой составляющей шлака ее сливают в чашу. При оголении футеровки днища (просматриваются швы кладки рабочего слоя) последняя схема отдачи извести - обязательна.

6. Оставшуюся часть извести присаживают порциями по 2- 5 т через 40 - 60 секунд после зажигания плавки до 4 - 10 минут продувки.

Количество присаживаемой извести рассчитывается в зависимости от химического состава и расхода чугуна, марки выплавляемой стали для получения жидкоподвижного, однородного конечного шлака с основностью 2,8 - 3,5.

Разрешается отдавать известь с весов-дозаторов через открытые шиберные затворы промежуточных бункеров и заслонок течек сыпучих.

7. Стальной лом подается на плавку совками объемом 50 м3. Соотношение между легковесным ломом, пакетами и обрезью из прокатных цехов определяется распоряжением начальника цеха, исходя из наличия их на комбинате и в цехе.

Во избежание разрушения футеровки конвертера сначала загружается совок с легковесным ломом, а затем с тяжеловесным.

На плавках после торкретирования конвертера расход чугуна дополнительно сокращается на 1,5 - 3 т, а после предварительного «щадящего» нагрева -- на 4 - 7 т, при соответствующем увеличении расхода лома.

8. Чугун на плавку заказывается и наливается в ковш до окончания продувки предыдущей плавки, исходя из установленной нормы расхода чугуна. Колебания в химическом составе и температуре чугуна компенсируются изменением количества присаживаемого в конвертер газового угля.

9. Для корректировки теплового баланса плавки газовый уголь присаживаются после заливки чугуна на первой минуте продувки.

Не допускается присадка угля более 5 т на плавку.

10. Чугун заливается по разрешению мастера конвертеров, Продолжительность заливки должна быть не менее 3 минут. Запрещается заливать чугун при попадании в конвертер воды.

11. После заливки чугуна в конвертер устанавливается в вертикальное положение, опускается фурма и начинается продувка плавки. После простоя конвертера, замены шлангов или фурмы, необходимо убедиться в исправности фурмы путем продувки ее кислородом до входа сопла в горловину конвертера.

3.4 Режим ведения плавки

1. Продувка плавок может вестись по режимам без дожигания, с частичным или полным дожиганием отходящих газов в камине.

2. Основным режимом работы конвертеров является продувка без дожигания отходящих газов.

3. Продувка без дожигания и с частичным дожиганием является взрывоопасной, поэтому начинать ее при неисправных или неработающих газоанализаторах запрещается.

4. При любом режиме работы газоотводящего тракта температура газов на выходе из радиального газохода не должна превышать 800оС.

5. Перед началом очередной кампании, на первой плавке, определяется расстояние от головки фурмы до уровня зеркала металла. Результаты замера заносятся в журнал машиниста дистрибутора и паспорт плавки.

Дутьевой и шлаковый режим работы плавки при работе с отводом газов без дожигания

6. Продувка осуществляется через 5-сопловую фурму по ступенчатому режиму: с 1 по 7 мин. расход кислорода 1200 м3/мин., с 7 по 12 мин. - 1000 м3/мин., с 12 минуты - 1200 м3/мин.

7. Перед опусканием фурмы:

- ключ регулятора давлений, под «юбкой» ставится в положение «автоматическое», при этом регулирующие полузаслонки автоматически занимают крайнее закрытое положение, обеспечивая минимальную пропускную способность газоотводящего тракта;

- за датчиком устанавливается давление газа под «юбкой» 0,71 - 1 мм вод. ст.

8. Включение кислорода производится при входе фурмы в горловину конвертера. Фурма при поднятой «юбке» опускается до заданного положения 2,5 - 3,5 м по сельсину.

9. Если через 20 секунд после опускания фурмы плавка не «зажглась», необходимо прекратить продувку, поднять фурму, произвести покачивание конвертера и вновь повторить операции по «зажиганию» плавки.

10. Через 30 - 60 секунд после устойчивого «зажигания» плавки опускается «юбка». При достижении «юбкой» крайнего нижнего положения автоматически включается система регулирования давления.

11. Включение и работа системы регулирования давления контролируется машинистом дистрибутора по показаниям приборов, регистрирующих давление под «юбкой», состав, количество и температуру отходящих газов. При вклю-чении системы регулирования выход газов уменьшается, содержание окиси углерода увеличивается.

12. Через одну минуту после опускания «юбки» автоматически включается дожигающее устройство и зажигается факел на свече. Если через 3 минуты после включения дожигающего устройства факел на свече не загорится, то дальнейшая продувка ведется по режиму с полным дожиганием отходящих газов в камине. На протяжении всей продувки машинист дистрибутора следит за поддержанием заданного давления под «юбкой» 0,7 - 1,0 мм вод. ст.

3.5 Технология выплавки стали марки 30ХГСА

1. В течение первых 2 - 3 минут продувка ведется при положении фурмы 2,5 - 2,5 м по сельсину, после чего фурма опускается до 1 - 1,2 м. При использование угля в завалку, после заливки чугуна, длительность наводки шлака увеличивается до 3 - 5 минут.

2. На плавках с присадкой углеродсодержащих материалов (угля) с 7 по 12 минуты продувка ведется при высоте фурмы 0,8 - 1,0 м по сельсину. При «сворачивании» шлака разрешается кратковременный подъем фурмы до 0,9 - 1,1 м.

3. При проведении плавок с вводом углеродсодержащих по ходу продувки 85 - 80% всего количества извести должно быть отдано не позднее 6 минут от начала продувки.

4. Марганцевую руду рекомендуется присаживать в начале продувки с первой порцией извести и порциями с 7 по 12 минуты продувки.

5. При избытке тепла по ходу продувки допускается присадка извести порциями не более 500 кг, и не позднее, чем за 3 минуты до конца продувки.

7. При появлении значительных выносов металла из конвертера (заметалливание «юбки», фурмы, горловины), разрешается кратковременный до 1 минуты подъем фурмы выше заданного на 0,5 - 1,0 м. При выплесках шлака разрешается опускание фурмы и уменьшение расхода кислорода до 900 м3/мин. Пре необходимости прекратить продувку и скачать шлак.

8. Во избежание перегрева и переокисления металла в последние 2 - 3 минуты продувки, рекомендуется опускать фурму на 200 - 300 мм ниже рабочего уровня.

9. Момент окончания продувки определяется по количеству израсходованного кислорода, показаниям газоанализаторов и прибора, регистрирующего выход дымовых газов по рекомендации АСУ плавкой, а также ориентируясь на предыдущие плавки.

10. Содержание окиси углерода в отходящих газах в период интенсивного обезуглероживания должно быть в пределах 50 - 70%.

11. Продувка заканчивается следующим образом:

а) при содержании окиси углерода в дымовых газах более нуля подать пар на свечу, снизить расход кислорода до 600 м3/мин, т. е. перейти на режим с полным дожиганием газов. При снижении содержания окиси углерода до нуля поднять «юбку» и прекратить продувку. При выходе из строя газоанализаторов длительность заключительного периода при интенсивности 600 м3/мин должна быть не менее 30 - 40 секунд;

б) при отсутствии окиси углерода в дымовых газах продувка прекращается без снижения интенсивности дутья;

в) при автоматическом (сработала блокировка) или вынужденном немедленном подъеме фурмы должен автоматически подаваться пар на свечу. «Юбка» поднимается после погасания на свечи.

12. По окончанию продувки производится повала конвертера, отбор проб метала и шлака и замер температуры металла термоблоком. Ложка для отбора проб металла и шлака должна быть сухой и чистой.

13. Проба металла раскисляется в ложке чистой алюминиевой проволокой Ш 3 - 4 мм из расчета получения в пробе 0,1 - 0,25 % алюминия и заливается и металлический стаканчик. Проба не должка иметь шлаковых включений, признаков усадочной раковины и трещин. Проба конечного шлака отбирается с ручки ложки. Отобранные пробы охлаждаются и немедленно отправляются в экспресс-лабораторию. Запрещается присадка в пробу металла других раскислителей и материалов.

14. В пробе металла определяется содержание марганца, серы, фосфора, хрома, никеля и меди.

В пробе шлака определяется содержание кремнезема, окиси кальция, закиси железа, окиси магния (основность подсчитывается при заполнении паспорта плавки контролером ОТК).

15. Режим окончания продувки должен обеспечивать получение достаточно жидкоподвижного, без кусков не растворившейся извести шлака с основностью 2,8 - 3,5 и содержанием закиси железа до 28%.

16. В случаях, когда продувка прекращена при недостаточной температуре металла, высоком содержании углерода, фосфора или серы, производится додувка плавки. На плавке должно быть не более одной додувки на температуру фосфор, серу и шлак, продолжительностью не более 2 минут. Количество додувок на углерод и их продолжительность не регламентируется.

Додувка плавки производится при следующем положении фурмы:

а) при додувке на углерод и температуру, фурма должна быть в положении конца продувки (1,0 - 1,3 м по сельсину);

б) при додувке на фосфор, серу и шлак с расходом кислорода 1200 м3/мин, высота фурмы увеличивается на 0,5 м по отношению к ее положению в конце продувки, а при додувке с расходом кислорода 600 м3/мин. положение фурмы не меняется.

17. В зависимости от длительности додувок и содержании углерода в металле плавка додувается по одному из следующих режимов:

а) при продолжительности додувки более 2 минут и содержании углерода более 0,20%, установить расход кислорода 600 м3/мин. После зажигания плавки опустить «юбку» и продуть в течение 40 секунд с интенсивностью 600 м3/мин, после чего увеличить расход кислорода до 1200 м3/мин.

Примечание. При ожидаемой длительности додувки более 5 минут, после перевода системы на режим без дожигания включить дожигающее устройство;

б) при продолжительности додувки менее 2 минут и содержании углерода более 0,20% плавки додувается при поднятой в верхнее положение «юбке» (с дожиганием газов и расходе кислорода 600 м3/мин.);

в) при содержании углерода менее 0,20%, плавки додуваются при поднятой в верхнее положение «юбке» (с дожиганием отходящих газов) и расходе кислорода 1200 м3/мин независимо от продолжительности додувки.

18. После додувки плавки любой продолжительности отбираются повторно пробы металла и шлака для экспресс-анализа и производится замер температуры металла. Додувки являются отклонением от нормальной технологии процесса и должны отмечаться ОТК в паспорте плавки с указанием причин.

19. При перегреве металла плавка охлаждается присадкой чистого мелкого лома. Разрешается охлаждение присадкой извести или путем выдержки плавки в конвертере с обязательным повторным замером температуры металла.

Плавки с недостаточной температурой металла додуваются до температуры не ниже середины интервала для данной марки стали.

20. Слив металла из конвертера производится только после получения экспресс-анализа.

3.6 Выпуск плавки

1. Ковш для приема стали должен быть тщательно очищен от настылей и остатков металла, шлака, глины, мусора, хорошо просушен. Допускается подавать под плавку ковш с незначительными чистыми остатками металла от предыдущей плавки в виде скрапины на дне ковша.

2. Ковш с новой футеровкой под выпуск углеродистой качественной спокойной и легированной стали подается только после разливки не менее одной плавки других марок стали.

3. Состояние и чистота ковша проверяются контролером ОТК и мастером конвертеров до начала слива плавки и результаты записываются в паспорт.

4. К сливу плавки разрешается приступать при наличии свободного крана и состава у разливочной площадки.

5. Во время выпуска следить за струей металла и, перемещая сталевозную тележку, не допускать попадания струи на стенку ковша. Выпуск металла производить через сталевыпускное отверстие, обеспечивающее организованную струю и длительность выпуска не менее 3 минут на первой кампании плавок после перефутеровки и 4 минут - на последующих.

6. Разрешается проводить обработку стали твердым н шлакообразующими смесями на основе извести (отсева извести) -- 3 - 6 кг/т; плавикового шпата - 1,3 - 1,6 кг/т. По окончании выпуска плавки осуществляется отсечка шлака (быстрым подъемом конвертера при появлении шлака).

7. Во время выпуска стали перед появлением шлака в ковш рекомендуется присаживать отсев извести.

8. По окончании выпуска плавки конвертер поворачивается и оставшийся шлак сливается через горловину в шлаковую чашу. Допускается оставление конечного шлака, загущение его присадкой до 40% извести от общего расхода на плавку с обязательным сливом жидкой составляющей в чашу (загущение конечного шлака обязательно при выплавке стали с промежуточным укачиванием шлака, и при оголении футеровки днища).

Для наводки шлакового гарнйссажа, разрешается присадка углерод-содержащего материала порциями по 0,3 - 0,5 т, но не более 1,5т) и до 5 т извести с последующим покачиванием конвертера.

7.9. Рекомендуется, при наличии свободной крышки в разливочном пролете выпуск стали из конвертера осуществлять с отсечкой шлака (печного).

3.7 Раскисление стали

1. Раскисление и легирование стало марганцем, кремнием, хромом, алюминием, в ковше.

Раскислители и легирующие добавки расходуются только по весу из расчета получения заданного содержания элементов в готовой стали.

2. По химсоставу ферросплавы должны удовлетворять требованиям соответствующих ГОСТов и ТУ. Мастеру конвертеров должен быть известен химсостав применяемых ферросплавов.

Запрещается применение ферросплавов с неизвестным химсоставом и смешанных между собой.

3. Вводимые в ковш ферросплавы должны быть сухими, в кусках не более 50 мм, алюминий - в кусках не более 4 кг.

4. Науглероживание стали производится коксовым порошком. Присадка коксового порошка в ковш производится по команде мастера при появлении зеркала металла в ковше и заканчивается при наполнении ковша на 1/2 высоты. При науглероживании металла в ковше одновременно с коксом присаживается 20 - 50% алюминия, расходуемого на плавку. Запрещается присадка коксового порошка на дно ковша до начала выпуска плавки.

5. Присадку ферросплавов начинать после наполнения металлом 1/5 ковша и заканчивать до наполнения его на 2/3 высоты, при этом особое внимание обращать на равномерность поступления в ковш ферросплавов, не допуская их закозления и попадания в шлак. Запрещается присадка ферросплавов через окисленный первичный шлак.

6.Ферросилиций вводят в ковш под струю металла. На дно ковша давать ферросилиций запрещается. Одновременно вводят ферромарганец и феррохром. Алюминий вводят в ковш после ввода кремния.

3.8 Внепечная обработка стали в ковше

1. Обработка нейтральными газами обязательна для сталей всех марок. Для продувки металла в ковше применяется аргон или азот и фурмы со щелевыми соплами.

2. Продувка осуществляется при рабочем давлении нейтрального газа в 4 - 6 атм и расходе 50 - 80 м3/час.

3. При поступлении ковша с металлом на установку сталевар установки внепечной обработки стали производит обязательную предварительную трехминутную продувку одной фурмой, замер температуры, окисленности и отбор пробы.

4. В зависимости от полученных данных о температуре, окисленности и химсостава стали определяется: длительность основной продувки, необ-ходимость в корректировке окисленности, доводке стали по химсоставу и температуре.

5. Основная продувка осуществляется одной или двумя фурмами, при поднятом, либо опущенном положении теплоэкарнирующего зонта.

6. Длительность основной продувки определяется исходя из значений температуры ковшевого расплава после предварительной продувки.

7. Величина снижения температуры стали при продувке под теплоэкранирующим зонтом составляет:

— продувка через одну форму 1,2 - 1,5оС в минуту;

— продувка через две фурмы.2,0 - 2,5оС в минуту.

8. Разрешается охлаждать сталь прокатной заготовкой из расчета, что ввод одной 5,5-метровой штанги приводит к охлаждению:

Таблица 23 - Охлаждение стали при вводе прокатной заготовки

Сечение заготовки, мм	Вес заготовки, кг	Снижение температуры, оС
80х80	275	2
150х150	965	4
200х150	1287	6

9. Для усреднения химсостава и температуры жидкой стали, в случае применения охладителя, длительность обработки нейтральными газами должна быть не менее 6 минут при продувке одной фурмой и 4 минуты при продувке двумя фурмами.

10. Определение окисленности металла в ковше обязательно.

11. Замер окисленности производится после предварительной продувки металла при погружении сменного блока УКОС-Т в расплав на глубину 0,3 - 0,5 м и выдержке его в течение 17 - 25 сек.

12. В случаях превышения активности кислорода в расплаве следует производить корректировку окисленности стали: либо путем продувки ков-шевого расплава через фурмы со щелевыми соплами, либо за счет ввода алюминия в расплав, количество которого определяется по номограммам, либо за счет присадки раскислителей.

13. Для снижения окисленности стали продувка осуществляется через фурмы с щелевыми соплами. Длительность такой продувки определяется из расчета уменьшения окисленности металла.

14. В случае невозможности требуемого снижения окисленности стали за счет продувки корректировку окисленности производить путем ввода в ковшевой расплав чушкового алюминия на глубину 0 5 - 1,0 и ниже уровня шлака или алюминиевой проволоки. Ввод алюминия производится после прекращения продувки и подъема фурмы. При этом один килограмм введенного алюминия снижает окисленность расплава на 0,0001%.

15. Продолжительность продувки после введения алюминия должна быть не менее двух минут, после чего проводится замер температуры и окисленности.

16. Доводку стали по химическому составу (углерод, марганец, сера, фосфор, кремний) разрешается производить после получения экспресс-анализа ковшевой пробы.

Количество и порядок присадки ферросплавов и шлакообразующих, материалов определяется сталеваром по внепечной обработке стали и согласовывается со сменным мастером конвертеров.

17. Присадка ферросплавов осуществляется под действующую фурму и в область, свободную от шлака, порциями по 50 - 200 кг при заглублении фурмы на 0,5 - 1,5 м и расходе нейтрального газа 15 - 20 м3/час.

18. После окончании ввода ферросплавов и алюминия производится усреднительная продувка длительностью не менее 3 минут одной фурмой и 2 минут двумя фурмами.

19. При получении температуры стали после предварительной продувки на нижнем пределе доводка по химическому составу не производится, а плавка выдается на разливку.

20. В качестве углеродсодержащих материалов применяется пыль УСТК и коксик (фракции 0 - 3 мм).

21. Доводка осуществляется за счет вдувания углеродсодержащего материала через фурму с внутрифурменным эжектором или присадки углеродсодержащего материала в свободную от шлака околофурменную зону.

22. Перед подачей углеродосодержащего материала рекомендуется шлак в ковше загущать известью.

23. Вдувание углеродсодержащего порошка осуществляется с интенсивностью 80 - 150 кг в минуту.

Следует учитывать, что вдувание 45 кг углеродсодержащего материала увеличивает содержание углерода в стали на 0,01%.

24. Присадка углеродсодержащего материала в околофурменную зону осуществляется порциями по 50 - 100 кг, при условии заглубления фурмы не более 1,5 м и расходе нейтрального газа 15 - 20 м3/час.

25. После окончания отдачи углеродсодержащего материала производится усреднительная продувка нейтральным газом длительностью не менее одной минуты.

26. По окончании операции доводки стали по химическому составу, температуре и корректировки окисленности плавка выдается на разливку.

3.9 Разливка стали МНЛЗ

1. МНЛЗ криволинейного типа

В машинах криволинейного типа (рис. 1) жидкая сталь из промежуточного ковша попадает в дугообразный (радиальный) кристаллизатор, в котором формируется изогнутый по определенному радиусу слиток. По выходе из кристаллизатора слиток, перемещаясь по дуге, проходит зону вторичного охлаждения и затем попадает в тянуще-правильную клеть, обеспечивающую движение слитка и одновременно его выпрямление. После клети слиток, перемещаясь в горизонтальном направлении, попадает в зону резки.

Рис. 1. Схема МНЛЗ криволинейного типа:

/ -- промежуточный ковш; 2 -- радиальный кристаллизатор; 3 -- вторичное охлаждение; 4 -- слиток; 5- тянуще-правильная клеть

Радиус изгиба технологической оси криволинейных МНЛЗ определяют по формуле

R= (30--40) b,

где b -- толщина слитка, м.

Высота МНЛЗ криволинейного типа, близкая по величине к радиусу изгиба, значительно меньше высоты вертикальных МНЛЗ.

2. Технология разливки

После окончания разливки предыдущей плавки МНЛЗ готовят к следующей разливке. В эту подготовку входят следующие операции: выведение из машины конца отливавшегося слитка; очистка и проверка стенок кристаллизатора и его положения относительно оси; проверка форсунок вторичного охлаждения и осмотр оборудования; введение затравки в кристаллизатор и заделка зазора между головкой затравки и кристаллизатором асбестом и огнеупорной глиной.

Перед началом разливки устанавливают нагретый промежуточный ковш в заданное положение над кристаллизатором, открывают подачу воды на кристаллизатор и вторичное охлаждение.

Промежуточный ковш наполняют металлом на высоту 0,4-- 0,6 м и затем, открывая стопор, начинают подавать металл в кристаллизатор. После заполнения кристаллизатора до заданного уровня (200--300 мм от верха) включают двигатели тянущих валков; одновременно автоматически включается механизм возвратно-поступательного движения кристаллизатора. Длительность заполнения кристаллизатора до начала вытягивания слитка должна обеспечить образование толстой корочки затвердевшего металла и ее прочное сцепление с затравкой.

Скорость вытягивания плавно повышают до заданного значения в течение 2 мин. В течение всей разливки скорость вытягивания и уровень металла в кристаллизаторе стараются поддерживать постоянными, с дополнительными тепловыми потерями температура металла, разливаемого на машинах непрерывного литья, должна быть на 20--40° С выше температуры при разливке в изложницы. Скорость разливки и температура металла тесно связаны между собой. Их подбирают опытным путем в зависимости от сечения слитка и марки разливаемой стали. Увеличение скорости разливки обеспечивает рост производительности установки. Однако при значительном увеличении скорости разливки корочка затвердевшего металла при выходе слитка из кристаллизатора будет слишком тонкой и это может привести к ее разрыву и остановке разливки.

Скорость разливки (скорость вытягивания слитка) для квадратных слитков сечением 150 х150 мм составляет 4--6 м/мин. Металл в кристаллизатор подают «под уровень» с помощью удлиненных составных стаканов, конец которых погружен в металл на глубину 50--100 мм (рис. 2 б). Подачу осуществляют вертикальной струей.



Рис.2. Способы подачи металла в кристаллизатор:

а -- открытой струей; б -- под уровень вертикальной струей; / -- кристаллизатор; 2 -- промежуточный ковш; 3 -- стакан; 4 -- составной стакан для подачи металла под уровень; 5 -- защитный слой шлака

Разливка под уровень предотвращает окисление и разбрызгивание струи металла и уменьшает его охлаждение, снижает пораженность слитка поверхностными продольными трещинами.

При отливке круглых, квадратных и прямоугольных слитков, характеризуемых малым отношением ширины к толщине, металл подают в кристаллизатор через один стакан, как правило, вертикальной струей по оси кристаллизатора.

При движении слитка вниз возможен разрыв корочки слитка и ее зависание на стенках кристаллизатора вследствие прилипания стали к стенкам и трения о стенки кристаллизатора. Чтобы избежать разрывов корочки, кристаллизатору сообщают возвратно-поступательное движение, а на стенки вовремя разливки подают смазку. При совместном движении слитка и кристаллизатора вниз корочка упрочняется, что уменьшает вероятность ее разрыва. При подъеме кристаллизатора становятся доступными для смазки участки стенок, которые затем оказываются залитыми жидким металлом. Смазка предотвращает налипание стали на стенки кристаллизатора и уменьшает трение при скольжении слитка. Для уменьшения окисления металла и предотвращения образования заворотов окисленной корочки в верхней части кристаллизатора при разливке легированных сталей на поверхности металла создают защитные покрытия в виде слоя жидкого шлака. Жидкий шлак обычно получают в результате сгорания вводимых в кристаллизатор порошкообразных экзотермических смесей. При разливке под слоем шлака и графита смазку на стенки кристаллизатора не подают.

При подаче металла в кристаллизатор нельзя допускать перерывов струи и резкого изменения количества подаваемого металла. Перерыв струи вызывает образование спаев (поясов) на слитке. При изменении расхода металла возникают колебания уровня металла в кристаллизаторе и вследствие этого ужимины на поверхности слитка.

На качество слитка существенное влияние оказывает режим вторичного охлаждения. Интенсивность его зависит от скорости разливки, сечения слитка и свойств разливаемой стали (склонности к образованию трещин). Обычно расход охлаждающей воды увеличивают при увеличении скорости разливки.

При чрезмерной интенсивности вторичного охлаждения вследствие больших термических напряжений в слитке возникают внутренние трещины. В связи с этим применяют «мягкое» охлаждение -- на поверхность слитка подают распыленную воду так, чтобы охватить ею длинный участок слитка. В то же время при слишком малой интенсивности вторичного охлаждения недостаточно прочная горячая корочка слитка может деформироваться («раздутие» слитка). Для спокойной стали расход воды на вторичное охлаждение составляет 0,5--0,9 л на 1 кг стали.

В отдельных случаях разливку стали на машине не удается довести до конца. Причинами аварийной остановки разливки могут быть: прорыв жидкого металла через корочку слитка в зоне вторичного охлаждения, разбрызгивание струи металла на стенки кристаллизатора, растрескивание стакана в промежуточном ковше, застывание металла в стакане, неполадки в механическом и электрическом оборудовании установки.

4. Расчет основных размеров кислородного конвертера

Исходные условия:

Профиль кислородного конвертера и условные обозначения, касающиеся геометрических размеров берутся согласно рисунку 1

Рисунок 1. Кислородный конвертер

а) Q - емкость (садка) конвертера, 350 т;

б) - удельная интенсивность продувки металла кислородом, 3,5 м3/т.мин;

в) Р1 - давление кислорода на входе в сопло, 12 атм;

г) Р2 - давление кислорода на выходе в сопло, 1,1 атм;

д) Т - температура кислорода перед соплами, 293 К.

1. Критическая скорость истечения кислорода (м/с) однозначно определяется температурой потока по уравнению:

,

где R - газовая постоянная для кислорода, равная 26,5 .

2. Максимальная скорость выхода кислородной струи из сопла:

где ц - коэффициент, учитывающий суммарные потери скорости газа в сопле;

g - ускорение силы тяжести;

к - показатель адиабаты, равный для двухатомных газов 1,4.

3. Плотность кислорода (кг/м3) при входе в сопло:

,

гдес0 - плотность технического кислорода, состоящего из 99,6% О2 и 0,4% N2;

1,033 - атмосферное давление.

4. Плотность кислорода (кг/м3), истекающего из сопел фурму:

5. Удельный объем конверторов (м3/т):

6. Глубина металлической ванны (м) в спокойном состоянии:

7. Внутренний диаметр конвертера (м):

.

8. Если принять количество шлака равным 15,0928% и при плотности 3000 кг/м3, то слой шлака (м):

9. Общая глубина ванны в спокойном состоянии (м):

H1=1,828+0,494=2,322.

10. Объем металлической ванны (м3):

11. Внутренний диаметр днища конвертера (м) определяется из уравнения:

для чего это уравнение преобразовывается путем замены:

,

,

.

В результате получаем:

,

откуда

.

12. Диаметр горловины конвертера (м):

13. Рабочий объем конвертера (м3):

14. Высота горловины (м):

,

где б - угол наклона горловины, принимается 60?.

15. Высота цилиндрической части конвертера (м) определяется из уравнения:

.

16. Внутренняя (полезная) высота конвертера (м):

.

17. Отношение внутренней высоты к внутреннему диаметру конвертера:

.

18. Толщина футеровки в цилиндрической части конвертера (м):

19. Толщина футеровки в конической части (м):

20. Толщина футеровки днища конвертера (м):

21. Толщина металлического кожуха конвертера в цилиндрической части (м):

.

Для днища и конической части конвертера толщину металлического кожуха берем на 0,04 м меньше:

22. Наружный диаметр конвертера (м):

.

23. Полная высота конвертера (м):

24. Отношение полной высоты к наружному диаметру конвертера:

25. Диаметр выпускного отверстия (м) определяется из выражения:

5. Расчет параметров и конструирование кислородной фурмы

Задача проектирования сверхзвукового дутьевого сопла состоит в удовлетворении следующим требованиям:

- сопло должно обеспечить строго определенный расход и максимально возможную скорость истечения кислорода при заданном давлении перед ним;

сохранение постоянства заданных аэродинамических характеристик кислородных струй на возможно длительное время;

конструкция и технология изготовления сопла должны быть, возможно, простыми.

Для получения скорости истечения газа большей, чем скорость звука нужно применить сопло определенной конфигурации - сопло Лаваля.

Проектирование кислородной фурмы начинается с выбора числа сопел и расчета размеров последних.

5.1 Расчет сопла Ловаля

Расчет сопла Ловаля сводится к определению длины сопла и размеров его критического, входного и выходного сечений. Исходными данными для этого являются расход кислорода (Vо), давление (Р1) и температура (t1) его перед соплом в фурме.

На основании данных расчета материального расчета плавки принимаем:

- удельный расход технического кислорода на 1т садки 61,7127 м3/т;

- удельную интенсивность продувки 3,5 м3/т.мин;

- давление и температуру перед соплом соответственно Р1=12 атм, и Т1= 293 К;

- количество сопел в головке фурмы 5 шт;

Чтобы исключить возможность истечения кислорода с недостатком давления и возможность отрыва струи от стенок сопла, принимаем величину Р2 на 0,1 атм больше давления окружающей фурму среды.

Площадь критического сопла Ловаля (Fкр) вычисляется по уравнению неразрывности, составленному для этого сечения:

,

гдеG - массовый расход кислорода, кг/с;

- плотность кислорода в критическом сечении, кг/м3;

- скорость кислорода в критическом сечении, м/с.

Массовый расход кислорода можно определить по уравнению

,

гдеVо - объемный расход кислорода, м3/с;

ро - плотность кислорода при нормальных условиях, кг/м3.

Тогда ,

откуда

или с учетом количества сопел в фурме

Где 350 - емкость конвертера, т;

3,5 - удельная интенсивность продувки, м3/т·мин;

60 - количество секунд в 1 минуте.

При нормальных условиях плотность технического кислорода (кг/м3), состоящего из 99,6% О2 и 0,4 N2

Плотность кислорода в критическом сечении можно определить по уравнению

,

гдеРкр - давление кислорода в критическом сечении, атм;

Ткр - критическая температура.

Определим давление в критическом сечении сопла по формуле

атм

Вычислим критическую температуру

К

Тогда

кг/м3

Скорость в критическом сечении определяется по уравнению



Подставляя найденные величины в уравнение получим Fкр в расчете на одно сопло применительно к пятисопловой фурме:

м2

Диаметр сопла в критическом сечении составит

м или 50 мм

Площадь сечения одного сопла на выходе определяется по формуле

.

гдеV2 - удельный объем кислорода при Т2 и Р2, м3/кг;

W2 - скорость кислорода на срезе сопла Ловаля (на выходе), м/с.

Удельный объем кислорода (V2) c учетом параметров (Т2 и Р2) определяется по уравнению

Температура кислорода (Т2) после его расширения до Р2=1,1 атм определяется по формуле



Тогда

м3/кг

Скорость кислорода на срезе сопла определим по формуле

Тогда

Увеличение сечения от Fкр до Fвых происходит на участке lзакр, длина которого (мм) при принятом угле раскрытия в равном 10о составит

Длина докритической части сопла (мм)

. Принимаем 25, а радиус округления сопла в до-критической части при переходе к критическому сечению принимаем равным диаметру критического сечения (мм):

мм.

Диаметр входного сечения сверхзвукового сопла dвх определяется значениями lдокр и Rскр графически. В данном случае dвх = 66 мм.

Общая длина сопла составит (мм)

мм

Принимая во внимание, что в практике кислородно-конвертерного процесса наблюдается тенденция расположения фурмы при продувке на высоте (Нф), близкой к длине ядра начальных скоростей струи (Хо), определим рациональную в данных условиях рабочую высоту фурмы над уровнем ванны в спокойном состоянии.

На основании выражения по определению длинны ядра начальных скоростей струи получим:

где Р1 - давление кислорода на выходе в сопло, атм;

dкр - критический диаметр сопла, м.

5.2 Разработка конструкции наконечника и фурмы

Толщину стенки сопла берем равной 10 мм (обычно она равна 8-12 мм).

Принимаем угол наклона сопел к вертикальной оси равным 20о при размещении сопел на торцевой части головки в один ряд.

По полученным данным о размерах сопел, площади входных и выходных сечений последних, а также угла наклона их к оси фурмы путем графических построений определяем размеры и проектируем конструкцию коллектора и торцевой части головки фурмы.

В соответствии с полученными размерами выбираем необходимые диаметры кислородоподводящей (Dк), разделительной (Dр) и наружной (Dн) труб фурмы по ГОСТ 8732-58 на стальные бесшовные трубы, выпускаемые нашей промышленностью. При этом учитывается необходимость обеспечения достаточного расхода воды на охлаждение фурмы, а также соотношение сечений каналов для подвода и отвода воды.

В данном случае Dк =325х8 мм, Dр =377х9мм, Dн =426х9мм.

На основании данных, о расстоянии от уровня спокойного металла в конвертере до фурменного окна в камине, а также крайнего верхнего положения каретки закрепления фурмы определяем длину последней в 23 м.

С учетом удаления патрубков фурмы от стационарных точек подвода кислорода и воды к агрегату выбираем длину гибкого металлического рукава в 22 м.

5.3 Расчет расхода воды на охлаждение фурмы

Потери тепла Qф на охлаждение кислородной фурмы определяют по формуле:

где q1, q2 - соответственно величина удельного теплового потока для участка фурмы, находящейся в полости конвертера и для участка, расположенного над конвертером, МДж/м2·ч;

lп. к., lн. к - соответственно длина участка фурмы, находящейся в полости конвертера и над ним, м;

Dн - наружный диаметр фурмы, м.

При наружном диаметре фурмы 0,426 м и глубине опускания ее в конвертер на 6 м (глубина опускания определяется разностью между расстоянием от уровня спокойной ванны до среза горловины конвертера и рабочей высоты фурмы над ванной) потери тепла во время продувки при q1=2500 и q2=375,0 МДж/м2?ч составят:

МДж/ч или 28592,055·103 кДж/ч.

При этом весовой расход охлаждающей воды будет равен МДж/ч:

гдеС - теплоемкость воды (4,19 кДж/кг?К);

Твых, Твх - температура воды на выходе и входе в фурму, К.

Объемный расход воды на охлаждение фурмы:

5.4 Определение рабочего давления кислорода перед гибким шлангом фурмы

Вначале определяем давление технического кислорода на входе в фурму по формуле:



Где Рв.ф. - давление технического кислорода при входе в фурму, атм;

Dк - внутренний диаметр кислородподводящей трубы, см;

с0 - плотность технического кислорода при нормальных условиях, кг/м3;

V0 - расход технического кислорода, м3/с;

Р1 - давление технического кислорода на входе в сопло (выше принято равным 12 атм);

лф - коэффициент трения, принятый для металлической трубы равным 0,05;

lф - длина фурмы, м (выше была принята 23 м).

После подстановки необходимых величин в уравнение получаем:

атм.

По аналогии с вышеприведенным расчетом определяем давление технического кислорода перед гибким шлангом фурмы. Давление кислорода перед гибким шлангом определяется по аналогичному выражению:

гделш - коэффициент трения для металлорукавов, принятый равным 0,1;

Dш - внутренний диаметр металлорукава, см.

атм.

6. Футеровка кислородного конвертера

Конвертерный способ производства стали с продувкой кислородом сверху получил в настоящее время широкое распространение во всех странах. Большое значение для дальнейшего развития кислородно-конвертерного производства имеет повышение стойкости огнеупорной футеровки конвертеров, которое способствует увеличению продолжительности межремонтного периода их работы и, следовательно, росту выпуска стали и снижению её себестоимости.

Промышленность выпускает огнеупорные материалы с высокими показателями свойств, однако футеровка конвертера подвержена быстрому износу, что обусловлено многими факторами: качеством огнеупоров, способом футеровки, профилем конвертера, спецификой технологического процесса и методом эксплуатации.

Футеровка кислородного конвертера подвергается целому ряду разрушающих воздействий. К ним относятся: механические, включающие воздействие на футеровку при загрузке шихты; абразивное воздействие движущегося с большими скоростями газового потока, несущего твердые и жидкие частицы различных размеров и состава; размывающее воздействие движущегося расплава; химические (включающие коррозионные) воздействия на футеровку различных по составу шлаков, расплавов, плавильной пыли, шлакообразующих материалов; термические воздействия вследствие резких колебаний температур, связанных с технологическими операциями, а также неравномерность распределения температур по поверхности рабочего пространства.

6.1 Материалы, применяемые для футеровки конвертера

Конвертерные огнеупоры должны отвечать следующим основным требованиям: обладать высокой металлошлакоустойчивостью и термо-стойкостью, иметь повышенную механическую прочность и сопротивляемость истирающему воздействию расплавов и шихтовых материалов при высоких температурах, обладать сравнительно низким коэффициентом термического расширения, быть недефицитными и иметь сравнительно низкую стоимость.

Постоянно присутствующими и наиболее активными компонентами шлакового расплава по отношению к огнеупорам являются оксиды железа, так как они резко снижают температуру плавления практически всех соединений входящих в применяемые огнеупорные материалы. Поэтому в состав конвертерных огнеупорных материалов необходимо вводить компоненты, снижающие активность оксидов железа без нарушения свойств огнеупора. Для этих целей наиболее подходящим элементом оказался углерод, входящий в состав смол и пеков коксохимического производства. В практике конвертерных процессов получили наибольшее распространение безобжиговые огнеупорные материалы на смоляной или пековой связке. Обычно используются каменноугольная смола или пек с антраценовым маслом. Эти материалы в огнеупорах выполняют несколько важнейших функций. Во-первых, связывая зерна огнеупора, друг с другом, они позволяют получать формованные изделия с достаточно высокой механической прочностью в холодном состоянии. Во-вторых, образуя водонепроницаемые пленки на поверхности зерен, они предохраняют изделия от быстрой гидратации. В-третьих, при разогреве футеровки они коксуются. Образующийся коксовый сросток связывает зерна огнеупора друг с другом, обеспечивая необходимую прочность при высоких рабочих температурах. В-четвертых, смола и пек являются источниками химически активного углерода. В результате резко увеличивается шлакоустойчивость огнеупоров, главным образом за счет снижения разрушающего действия оксидов железа.

Следует отметить, что применение пека в качестве связки позволяет увеличить стойкость огнеупоров по сравнению со смолосвязанными изделиями на 10 - 13% устойчивость к гидратации поднимается почти в 1,5 раза.

В процессе эксплуатации в огнеупоре возникает специфическое зональное строение характеризующееся наличием офлюсованной или рабочей зоны которая представляет собой огнеупор, пропитанный шлаковым расплавом обезуглероженного слоя в котором практически отсутствуют компоненты шлака, и зоны неизмененного огнеупора.

Все зоны переходят друг в друга постепенно. Износ футеровки происходит непрерывно с образованием постоянно движущейся в глубь огнеупора обезуглероженной зоны флюсующие компоненты шлакового расплава SiО2, А12О3, P2O5, FeO, МnО мигрируют только в обезуглерожонную часть огнеупора, где, реагируя с матрицей огнеупора, образуют зону с пониженной температурой плавления которая постепенно смывается расплавом.

В свою очередь скорость образования обезуглероженной зоны находится в прямой зависимости от таких факторов, как качество огнеупорных изделий активности оксидов железа в шлаке, температурных условий хода процесса и интенсивности движения контактирующих фаз.

Активность оксидов железа, изменение температуры и интенсивность движения фаз определяются технологией которая, как правило, является установившейся для конкретных марок стали и способа разливки.

В этих условиях уменьшить износ огнеупоров можно только, повышая их качество, которое должно характеризоваться высокой плотностью изделий, большим коксовым числом применяемой связки и чистотой исходных материалов по содержанию таких вредных примесей, как SiO2 и R2O3, сумма которых не должна превышать 2 - 3%.

В настоящее время для изготовления огнеупорных изделий используют обожженные доломит и периклаз, а также различные их смеси с получением смоло и пекосвязанных периклазоизвестковых, периклазовых известково-периклазовых огнеупоров. Указанные материалы определенного фракционного состава смешивают с обезвоженной каменноугольной смолой или пеком, нагретыми до 130 - 150° С. Из полученной массы прессуются под давлением (?130 - 150 МПа) фасонные изделия. Недостатком таких безобжиговых огнеупорных материалов является ограниченный срок их хранения не превышающий в зависимости от состава исходных материалов и качества изготовления 3 - 7 суток.

Обязательным условием успешной службы всех огнеупоров на смоляной или пековой связке является их обжиг после окончания перефутеровки конвертера. В процессе обжига происходит коксование смолы, увеличивающее прочность огнеупоров при высоких температурах. Обжиг проводят путем сжигания кокса в кислороде, подаваемом через фурму. Расход кислорода должен обеспечивать получение в рабочем пространстве конвертера восстановительной атмосферы. Подъем температуры ведут с различными скоростями, учитывающими изменения прочности огнеупоров при нагреве и разложении смоляной связки. Обычно в течение первых 10 - 15 мин в зависимости от типа материала нагрев ведется со скоростью 30 - 45 град/мин до 300 - 550°С. Благодаря низкой теплопроводности огнеупоров на смоляной связке удается быстро нагреть без обрушения и закрепить в процесс коксования, сравнительно тонкий слои футеровки, не изменяя температуру и первоначальную прочность глубинных слоев футеровки. Затем скорость нагрева снижается до 5 - 7 град/мин. Это позволяет вести процесс коксования без бурного газовыделения при разложении углеводородов смолы приводящего к разрушению закоксованного слоя. Кроме того, при медленном нагреве происходит разложение сложных углеводородов с выделением и осаждением в огнеупоре дополнительного количества углерода. При достижении температуры 800-900°С закоксованный слой футеровки достигает значительной величины. Поэтому в конце обжига скорость нагрева повышают до 15 - 20 град/мин и доводят температуру до 1100 - 1200° С.

Однако практически все заводы имеют свои режимы обжига, разработанные с учетом качества исходных материалов, условий изготовления формованных изделий и технологического процесса плавки.

Эксплуатационные свойства огнеупорных изделий на смоляной связке существенно улучшаются в случае их предварительной термической обработки. С этой целью изделия подвергают длительной выдержке в восстановительной атмосфере при температуре 550 - 600° С. В результате такой обработки коксование смолы проходит на большую глубину с минимальной потерей углерода. Термическая обработка делает материал более прочным, шлакоустойчивым, увеличивает срок годности более чем в 3 раза и в 2 - 3 раза сокращает время разогрева футеровки.

Для повышения прочности, термостойкости, плотности, металлоустойчивости и шлакоустойчивости и снижения пористости огнеупорных изделий их подвергают после термической обработки дополнительной пропитке смолой или пеком. Изделия помещают в автоклавы, где они вакуумируются до остаточного давления 0,005 - 0,01 МПа и пропитываются смолой при ~250°С в течение 1,5 - 2,0 ч.