Современные технологии сталеплавильного производства

QH2O = GH2O / сH2O = 454925,3 / 1000 = 454,9 м3/ч.

4.4 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 кислородоподводящей 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 14 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:

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

где лш - коэффициент трения для металлорукавов, принятый равным 0,1;

Dш - внутренний диаметр металлорукава, см.

Таблица 22 - Основные размеры и эксплуатационные данные проектируемой фурмы

Наименование	Условное обозначение	Единица измерения	Величина
1. Давление кислорода перед гибким шлангом	Рг.ш.	атм	15,4
2. Давление кислорода перед соплами	Р1	атм	14
3. Расход кислорода	V0	м3/с	25,1
4. Расход воды на охлаждение фурмы	GH2O	м3/ч	454,9
5. Количество сопел в фурме	-	шт	6
6. Диаметр сопла в критическом сечении	dкр	мм	47
7. Диаметр сопла на выходе	dвых	мм	73
8. Длина сопла, в том числе: длина докритической части длина закритической части	l0 lдокр lзакр	мм	152 26 126
9. Угол раскрытия сопла	в	град	10
10. Угол наклона сопел к вертикали	л	град	20

5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КОНВЕРТЕРНОЙ ПЛАВКИ

Для разработки технологии конвертерной плавки необходимо произвести пересчет расходных коэффициентов, полученных в пункте 1, на садку конвертера. Для данного расчета производится пересчет на садку конвертера 350 т.

Таблица 23 - Пересчет расходных коэффициентов материального баланса

Поступило	т
Жидкий чугун	280
Стальной лом	70
ФОМИ	4,9
Уголь на прогрев	2,1
Электродный бой	1,05
Известь	22,87

плавка шлак сталь конвертер

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

марганец металлический т или 735 кг;

силикомарганец 0,035 · 3,5 = 0,122 т или 122 кг;

алюминий т или 798 кг;

5.1 Шихтовые материалы для выплавки стали

Чугун поставляется следующего химического состава: Si - 0,68%; Мn - 0,41%; S - 0,013%; Р - 0,086%.

Температура чугуна 1380°С.

Стальной лом, используемый в конвертерной плавке, имеет размеры, обеспечивающие свободную его загрузку в конвертер.

Весь лом проверяется и обезвреживается от взрывоопасных и легковоспламеняющихся предметов.

Лом доставляется к конвертерам в совках емкостью 50 м3.

Допускается использование в качестве металлошихты остатков металла в виде "блинов", "козлов", "коржей", очищенных от шлака и огнеупоров. Габаритные размеры остатков металла должны обеспечивать свободную их загрузку в конвертер. Запрещается использовать в шихту промасленную стружку, а также лом, загрязненный горюче-смазочными материалами, вредными примесями (серой или фосфором), неочищенный от цветных металлов (цинка, олова, свинца, меди и др.), неосвобожденный от взрывоопасных и легковоспламеняющихся предметов и материалов, а также снега, льда и закрытых сосудов.

5.2 Добавки, шлакообразующие материалы и ферросплавы

Для наводки шлака применяется свежеобожженная известь с крупностью кусков 13-70 мм, с суммарным содержанием СаО + MgO 89,6%, потери при прокаливании 9,2%.

Длительность хранения извести в бункерах конвертерного цеха не должна превышать одних суток. Применение некондиционной извести (СаО + MgO менее 86%) и извести-пушонки не допускается.

Применяются в качестве шлакообразующих материалов флюсы, содержащие MgO (ФОМИ).

Для корректировки теплового баланса плавки в качестве теплоносителей используется каменный уголь ССО.

Для раскисления и легирования стали при выпуске плавок из конвертера применяются следующие ферросплавы: марганец металлический, а также алюминий.

Все раскислители и легирующие материалы должны удовлетворять требованиям соответствующих ГОСТов, применяться дробленными в кусках не более 50мм.

5.3 Шихтовка плавки и загрузка конвертера

После выпуска предыдущей плавки мастером конвертеров вместе со сталеваром производится осмотр футеровки конвертера и сталевыпускного отверстия, обращая особое внимание на состояние кладки днища, при необходимости производится подварка, торкретирование футеровки или ремонт сталевыпускного отверстия. При оголении футеровки днища (просматриваются швы кладки рабочего слоя) на шлак присаживается до 50% извести, расходуемой на плавку, конвертер покачивают и при наличии жидкой составляющей шлака ее сливают в чашу.

При удовлетворительном состоянии футеровки конвертера после выпуска плавки производится подготовка шлака для нанесения шлакового гарнисажа.

Для подготовки шлака для нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера используется сырой, обожженный, офлюсованный доломит, бой шиберных плит, известь и каменный уголь (антрацит, кокс). Расход материалов зависит от количества и состояния шлака предыдущей плавки и составляет для доломита 0,5-2,5 т, для каменного угля 0,1-0,5 т. Материалы набираются в промежуточный бункер и отдаются одной порцией одновременно с открытием азота. Раздувка шлака азотом производится при максимальном нижнем положении фурмы (0 м по Сельсину) с расходом азота 700-1300 м3/мин.

Продолжительность наведения шлакового гарнисажа должна быть не менее 2-х минут.

Загрузка шихты в конвертер начинается с завалки металлолома. Во избежание разрушения футеровки конвертера сначала загружается совок с легковесным ломом, а затем с тяжеловесным.

После завалки металлолома, при необходимости, производится его прогрев.

Продолжительность заливки чугуна должна быть не менее 3 мин.

Запрещается заливать чугун при попадании в конвертер воды. В зимнее время (без прогрева лома), в целях безопасности, заливку чугуна производить не ранее чем через 4 минуты после завалки лома.

После заливки чугуна конвертер устанавливается в вертикальное положение, опускается фурма и начинается продувка плавки.

5.4 Режим ведения плавки

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

Основным режимом работы конвертеров является продувка без дожигания отходящих газов.

Для продувки плавки используется кислород чистотой 99,6% и давлением 14 атм с содержанием азота 0,4%.

Продувка плавки в режиме отвода газов без дожигания обеспечивается работой автоматического регулирования избыточного давления конвертерных газов в камине котла в пределах 0,7 - 1,0 мм.вод.ст. Для запуска системы в работу машинист дистрибутора до начала продувки устанавливает режим управления полузаслонками труб Вентури в "автоматический" и задатчиком устанавливает необходимое избыточное давление под "юбкой" - 0,7-1,0 мм.вод.ст.

Продувка осуществляется через 6-ти сопловую фурму.

После "устойчивого" зажигания плавки опускается "юбка". Через одну минуту после опускания "юбки" автоматически или с дистанционного управления включается дожигающее устройство и зажигается факел на свече.

На протяжении всей продувки машинист дистрибутора следит за поддержанием заданного давления под юбкой 0,7 - 1,0 мм.вод.ст. Если через 3 мин после включения дожигающего устройства факел на свече не загорится, то дальнейшая продувка ведется по режиму с полным дожиганием отходящих газов в камине.

В течение первых 2-3 мин продувка ведется при положении фурмы 3,0-4,0 м по Сельсину, после чего фурма плавно опускается до 0,8-1,3 м.

5.5 Технология выплавки стали марки 08Ю

Известь на плавку отдается: в количестве до 40% от требуемого на плавку через 30-40 с после зажигания плавки, еще 40-50% на 2 мин продувки, оставшаяся часть извести присаживается по ходу продувки порциями до 500 кг, равномерно с весов-дозаторов через открытые шиберные затворы промежуточных бункеров до 10 мин продувки.

Известь присаживается в количестве 22,87т для получения жидкоподвижного, однородного конечного шлака с основностью 3.

Магнезиальные материалы (ФОМИ) присаживаются в количестве 4,9т на 1-2 мин продувки вместе с известью.

Электродный бой присаживается в количестве 1,05т на первых минутах продувки.

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.

Момент окончания продувки определяется по количеству израсходованного кислорода, времени продувки и визуально по виду факела.

Режим окончания продувки должен обеспечить получение жидкоподвижного уваренного шлака. Общее содержание оксидов железа в шлаке должно быть не более 25%, а основность - 3.

По окончании продувки производится повалка конвертера, отбор проб металла и шлака и замер температуры металла термоблоком. Ложка для отбора проб металла и шлака должна быть сухой и чистой.

Проба металла раскисляется в ложке чистой алюминиевой проволокой из расчета получения в пробе не более 0,5% алюминия и заливается в металлический стаканчик. Запрещается присадка в пробу других раскислителей и материалов. Проба не должна иметь шлаковых включений, признаков усадочной раковины и трещин. Проба конечного шлака отбирается с ручки ложки. Отобранные пробы охлаждаются и немедленно отправляются в экспресс-лабораторию.

В пробе металла определяется содержание углерода, серы, фосфора, марганца, хрома, никеля, меди, при необходимости азота и остаточного кремния.

В пробе шлака определяется содержание кремнезема, окиси кальция, закиси железа, окиси магния.

Режим окончания продувки должен обеспечивать получение достаточно жидкоподвижного, без кусков нерастворившейся извести шлака с основностью 3 и содержанием закиси железа до 25%.

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 400 м3/мин высота фурмы увеличивается на 0,5 м по отношению к ее положению в конце продувки, а при додувке с расходом кислорода 300 м3/мин положение фурмы не меняется.

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 в паспорте плавки с указанием причин.

При перегреве металла плавка охлаждается присадкой извести, доломита, известняка 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.

Разрешается при перегреве металла производить охлаждение металла продувкой азотом с присадкой, по необходимости, извести или доломита.

5.6 Выпуск плавки

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.

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

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

Во время выпуска необходимо 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.

Разрешается проводить обработку стали твердым и шлакообразующими смесями на основе извести (отсева извести) -- 3 - 6 кг/т; плавикового шпата - 0,6 - 1,6 кг/т. По окончании выпуска плавки осуществляется отсечка шлака шаром, либо быстрым подъемом конвертера при появлении шлака.

По окончании выпуска плавки конвертер поворачивается, и оставшийся шлак сливается через горловину в шлаковую чашу. Допускается оставление конечного шлака для горячего ремонта.

5.7 Раскисление стали

Раскисление и легирование стали производится марганцем металлическим, силикомарганцем и алюминием в ковше.

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

По хим.составу ферросплавы должны удовлетворять требованиям соответствующих ГОСТов и ТУ.

Запрещается применение ферросплавов с неизвестным хим. составом и смешанных между собой.

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

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. ФУТЕРОВКА КИСЛОРОДНОГО КОНВЕРТЕРА

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 термостойкостью, 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.

В настоящее время для изготовления огнеупорных изделий используют обожженные доломит и периклаз, а также различные их смеси с получением смоло и пекосвязанных периклазоизвестковых, переклазоуглеродистых, 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.

Периклазоуглеродистые материалы в зависимости от состава исходной шихты содержат 94 - 98% MgO, 15% CaO содержание углерода (сверх 100% огнеупорного материала) - 10 - 25%, плотность 2,88 - 3,06 кг/м3, открытая пористость 2,5 - 7%, предел прочности при сжатии 35 - 63 МПа, температура начала деформации под нагрузкой может составлять 1700°С.

6.2 Огнеупорные растворы и массы

Растворы и массы применяют для заполнения швов и неплотностей, которые образуют между кирпичами при выполнении футеровки конвертеров, подмазки горловины, горячего ремонта сталевыпускного отверстия, уплотнения стыка между футеровкой днища и корпусом конвертера и т.д. Растворы и массы могут состоять из одного материала или смеси материалов с добавкой связующих веществ. Они должны обладать огнеупорностью, приблизительно равной огнеупорности кирпича в кладке, хорошей сопротивляемостью разъедающему действию шлака. Материалами для приготовления огнеупорной массы служит магнезитовый или доломитовый порошки. В качестве связующего применяют препарированную смолу, сернокислый магний и жидкое стекло.

Для заделки сталевыпускного отверстия и подмазки горловины конвертера применяют смесь, состоящую из 80% и более периклазошпинелидного или магнезитового кирпича, 15% огнеупорной глины и 5% графита. Массу затворяют водой до тестообразного состояния.

Для горячего ремонта сталевыпускного отверстия применяют водный раствор, изготовленный из магнезитового порошка фракции 4 мм с добавлением 5-6% сернокислого магния или жидкого стекла.

6.3 Конструкция футеровки конвертера

Корпус кислородного конвертера состоит из днища, нижнего усеченного конуса, цилиндрического пояса и конической горловины. У основания верхней конической части кожух конвертера имеет сталевыпускное отверстие, которое предназначено для лучшего отделения стали от шлака во время её выпуска в ковш после каждой плавки. Кожух конвертера имеет симметричную горловину.

Днище кислородного конвертера предлагается выполнить вставным. Вставное днище представляет собой металлическую футерованную крышку, вмонтированную заподлицо в люк определенного диаметра. Относительно небольшие размеры такого днища и его центральное положение позволяют сохранить жесткость и прочность корпуса, обеспечивая при этом быстрое охлаждение футеровки во время ремонта, и организацию подачи огнеупорных материалов с уровня пола цеха. Однако при ремонте такого днища футеровка разрушается и выполняется вновь.

В соответствии с профилем конвертера его футеровку подразделяют на следующие основные части: днище, цилиндрическую часть и горловину. Кладка этих частей имеет некоторые особенности как вследствие своего расположения, так и условий службы. Для огнеупоров горловины конвертера характерны специфические условия службы: налипание металла на футеровку в результате его выбросов и резкие термические удары. Футеровка нижней конической части и днища контактирует с бурлящим металлом, и в меньшей степени со шлаком. Футеровка цилиндрической части разрушается преимущественно в результате химического взаимодействия с бурлящим шлаком, нагретым до высокой температуры с последующим смыванием прореагировавшего рабочего слоя газовым потоком, металлом и шлаком.

Служба огнеупоров во всех зонах усложняется значительными термическими ударами и воздействием переменной газовой среды. Завалочная сторона футеровки разрушается механически при загрузке скрапа и чугуна.

Футеровка сталевыпускного отверстия находится в чрезвычайно жестком тепловом режиме: во время выпуска плавки рабочая поверхность кладки нагревается от 400 - 700 до 1590 - 1680 оС и подвергается истирающему воздействию жидкого металла и шлака. В связи с этим важно, чтобы футеровка этой части обладала хорошей термической стойкостью и высокой прочностью.

В большинстве случаев наибольший износ наблюдается в районе шлакового пояса и загрузочной стороны. Интенсивно разрушается также кладка сталевыпускного отверстия.

Футеровка конвертера должна иметь высокую прочность и плотность.

Для обеспечения прочности и плотности кладки большое значение имеет правильный расчет и распределение температурных швов в огнеупорной кладке, так как недостаточное их число ведет к вспучиванию, разрушению кладки и деформации металлического кожуха, а избыточное их количество - к проникновению металла и шлака в футеровку. Материалом для температурных швов служат дерево, картон, толь. Они закладываются между кирпичами в виде пластин, соответствующих размерам плоскостей укладываемого кирпича. Температурные швы огнеупорной кладки футеровки делают рассредоточенными, что позволяет обеспечить равномерный рост кладки и исключает проникновение металла и шлака в кладку.

Футеровка конвертера выполняется из нескольких слоев различных огнеупорных материалов. В настоящее время в эксплуатации находится двухслойная футеровка, состоящая из арматурного и рабочего слоев.

Арматурный слой предназначен для защиты металлического кожуха конвертера от непосредственного воздействия расплава. Поэтому арматурный слой изготавливается из обожженных высококачественных огнеупорных материалов (периклазового кирпича) и выкладывается толщиной 115... 230 мм. Зазоры между стальным корпусом и кирпичом заполняют периклазовым порошком без использования раствора. Обычно арматурный слой выдерживает несколько кампаний без замены.

Рабочий слой обеспечивает технологический процесс ведения плавки. Как правило, в настоящее время он изготавливается из периклазоуглеродистых огнеупоров. Кладку ведут без раствора с перевязкой швов, кольцами или по винтовой линии.

Кладка по толщине рабочего слоя выполняется, как правило, из двух кирпичей (блоков) различной длины. Стойкость рабочего слоя стен определяет длительность кампании конвертера и его технико-экономические показатели.

Футеровка рабочего слоя верхней конической части выполняется горизонтальными рядами. В отечественной практике три - десять верхних рядов выкладываются из периклазошпинелидных обожженных огнеупоров на соответствующих растворах. Плохая стойкость огнеупоров обусловлена повышенным износом кладки на этом участке вследствие ударных и абразивных воздействий загружаемых твердых шихтовых материалов, окисления углерода связки огнеупора за счет контакта с окислительной атмосферой и взаимодействия воды с материалом кирпича, попадаемой при подтекании фурмы, или охладителя конвертерных газов.

Профиль футеровки днища может иметь сферическую или плоскую форму. Во всех случаях на металлический кожух укладываются листовой асбест и выравнивающий слой периклазовой массы на сернокислой магнезии или доломитовой массы на смоляной связке. Рабочий слой выполняется из периклазоуглеродистого кирпича, поставленного на торец обычно в два слоя или в один слой. Вся кладка выполняется без раствора с перевязкой швов каждого слоя путем поворота последующего слоя на 45 ... 90°. Швы кладки заполняются тонкомолотым периклазовым порошком размером частиц менее 0,2 мм.

В районе границы верхней конической и цилиндрической частей конвертера находится сталевыпускное отверстие.

Угол наклона канала отверстия к горизонтали может изменяться в широких пределах от 0 до 45° и определяется удобством горячих ремонтов отверстия, его стойкостью, зависящей от гидродинамики струи расплава, изменением траектории струи в процессе слива, требующего точной центровки относительно сталеразливочного ковша, исключением возможности совместного слива металла и шлака.

Учитывая большие скорости металла и его размывающие воздействия на огнеупоры при прохождении через сталевыпускное отверстие, последнее выкладывают из специальных блоков, изготовленных на основе плавленых периклазовых огнеупоров, сравнительно неплохо противостоящих размывающему действию расплава. Однако стойкость сталевыпускного отверстия пока остается самой низкой по сравнению с другими элементами футеровки конвертера.

Длина выпускного отверстия обычно составляет 1200 - 1500 мм и его футеровка выступает за корпус конвертера на расстояние 500 - 700 мм в зависимости от угла наклона отверстия, что обеспечивает необходимую траекторию струи металла. Внутренний конец блоков закреплен в рабочем слое футеровки. Остальная часть блоков крепится в арматурном слое, который выполняется из периклазовых огнеупоров.

Как уже упоминалось, износ огнеупорной кладки в кислородных конвертерах имеет сложный характер и зависит как от качества огнеупорных материалов, так и от технологии плавки. Основным фактором является воздействие газошлакометаллической эмульсии. Это подтверждается тем, что наиболее интенсивный износ футеровки наблюдается, как правило, в средних и верхних участках футеровки. Общий характер износа футеровки наиболее полно характеризуется топографией ее рабочей поверхности в конце кампании.

6.4 Ремонт футеровки конвертера

В процессе службы футеровка изнашивается, слои огнеупоров смываются и переходят в шлак, в кладке образуются местные прогары и углубления, а на верхних рядах горловины - настыли. Для восстановления изношенной футеровки применяют ремонт.

Ремонты делятся на горячие, когда ремонтируется какой-то наиболее изношенный участок футеровки, и холодные, в процессе которых заменяется обычно вся рабочая часть футеровки.

В отечественной практике для горячего ремонта или восстановления части футеровки наибольшее распространение получил так называемый метод факельного торкретирования.

Сущность процесса заключается в создании в полости конвертера высокотемпературного факела, нагруженного торкрет - массой из тонкомолотого огнеупорного порошка и топлива. Благодаря высокой температуре факела (1800 - 2000 оС), достигаемой в результате сжигания топлива, в струе одновременно подаваемого кислорода, мелкодисперсные частицы огнеупорного порошка переходят в пластическое состояние, поэтому формирование торкрет - слоя происходит почти мгновенно. Факел обеспечивает транспортировку и нагрев частиц, аэродинамикой факела обусловлена сепарация частиц, высокая температура факела обеспечивает формирование торкрет - покрытия.

Особенностью этого способа торкретирования является очень быстрый нагрев частиц в факеле топливно-кислородной горелки. Зерна периклаза подвергаются в факеле термическому удару и попадают на футеровку в высокоактивированном состоянии.

В качестве торкретмассы на металлургических заводах применяются двухкомпонентные смеси, состоящие из 70 - 75% периклазового порошка и 25 - 30% порошка кокса или угля.

Периклазовые порошки содержат 85 - 90% MgO и имеют размер частиц ?0,3 мм, содержание фракции < 0,1 составляет ? 85 - 90%. Помол топлива осуществляется до зерен крупностью ? 1 мм. Кокс и угли, используемые для торкретмасс, не должны иметь зольность выше 17% и влажность не более 0,5%.

Качество торкрет - покрытия зависит от температуры процесса. Торкретирование необходимо начинать через 3 - 5 минут после слива шлака с предварительным разогревом футеровки не менее трех минут. Для исключения скалывания торкрет - покрытия нужно после торкретирования не допускать простои длительностью больше 30 минут.

Для повышения стойкости футеровки конвертера возможно использование технологии нанесения шлакового гарнисажа.

Сущность технологии заключается в том, что после выпуска металла в конвертере оставляют весь шлак, образующийся в ходе плавки, за исключением того количества, которое уходит в сталеразливочный ковш самотеком. Шлак подготавливают к раздуву на рабочую поверхность футеровки подавая шлакообразующие (известь, известняк, доломит и т.д.). Производят кратковременное перемешивание расплава смесью нейтральных газов для ассимиляции введенных материалов. После начинают раздувать полученный шлак на футеровку конвертера, в процессе чего шлак меняет свою структуру, цементируется на футеровке образуя огнеупорную арматурную массу.

Операцию нанесения шлакового гарнисажа производят после выпуска предыдущей плавки.

7. ГАЗООТВОДЯЩИЙ ТРАКТ КОНВЕРТЕРА

Независимо от типа конструкции конвертера и технологического процесса тракт должен состоять из систем отвода, охлаждения, очистки и утилизации конвертерных газов. Это обусловлено тем, что в процессе продувки из конвертера выделяются газы в количестве 60 - 80 м3/т стали с температурой 1500 - 1700°С и содержащие пыли от 50 до 350 г/м3 (а в ряде случаев и более). Газ, как правило, содержит до 90% оксида углерода.

В соответствии с требованиями санитарных норм выброс в окружающую атмосферу таких газов недопустим. В то же время конвертерные газы могут служить источником вторичных энергоресурсов для утилизации физической и химической теплоты. Учитывая, что оксид углерода в смеси с воздухом является взрывоопасным в интервале концентраций 12,5 - 74,5% СО, система отвода газа должна быть взрывобезопасной. Отсутствие технической возможности очистки от пыли отходящих высокотемпературных газов обусловило разделение системы отвода газов на два самостоятельных участка участок охлаждения и участок очистки.

Устанавливаем за конвертером установку без дожигания оксида углерода. В качестве котла-охладителя используем радиационно-конвективный котел типа ОКГ - 100-3 соответствует расчетному количеству отходящих конвертерных газов (по расчетам это количество равно 58 тыс. м3/ч). Установленный за конвертером котел-охладитель имеет Г-образную компоновку. ОКГ включает барабан, где собирают вырабатываемый пар, циркуляционные насосы, систему водо и пароподводящих труб и расположенный над конвертером газоход.

7.1 Охлаждение конвертерных газов

Для охлаждения конвертерных газов используются разнообразные по конструкции и принципу действия котлы-утилизаторы, получившие название охладителей конвертерных газов (ОКГ).

Учитывая, что высокотемпературные отходящие газы, имеющие большую запыленность, способны интенсивно излучать теплоту охладитель имеет в своем составе котел радиационного действия, в котором газ охлаждается до температуры 1000...900°С Дальнейшее охлаждение может осуществляться либо с утилизацией теплоты в конвективных котлах, либо путем подачи воды непосредственно в газовый поток.

Радиационная часть ОКГ представляет собой подъемный газоход, внутренняя часть которого выполнена из трубчатых экранных панелей. Вода, циркулирующая в этих трубках, отбирая теплоту, поступает в виде пароводяной смеси в бак-сепаратор. Все ОКГ работают с принудительной циркуляцией, что требует сооружения специальной насосной станции.

Котел охладитель конвективного действия представляет собой пакеты труб, расположенных в определенном порядке, по которым циркулирует охлаждающая вода. При просачивании дымовых газов между трубками их температура снижается до 200 - 250° С. Располагается такой охладитель, как правило, в опускном газоходе.

Необходимое дальнейшее охлаждение газов осуществляется путем прямой подачи воды в наклонную или опускную часть газохода.

7.2 Установки без дожигания оксида углерода

Предлагается установить в конвертерном цехе установку, работающую без дожигания оксида углерода, с применением чисто радиационных котлов-охладителей и использованием только физического тепла конвертерных газов. В этом случае количество газов, следовательно, и размеры газового тракта в 3 - 5 раз меньше. Газ, прошедший очистку, может быть направлен в газгольдер с последующим использованием в качестве топлива.

Вследствие отсутствия процессов горения в газоотводящем тракте химический и дисперсный составы пыли, выходящей из конвертера, изменяются мало, что благоприятнее для процессов очистки. Концентрация пыли в газе может достигать 200 г/м3, а иногда и более.

Сокращение размеров газоотводящего тракта значительно облегчает компоновку и эксплуатацию оборудования в конвертерном цехе, поэтому я предлагаю эту установку.

При работе установок без дожигания оксида углерода увеличивается возможность образования в газоотводящем тракте взрывоопасных смесей кислорода и оксида углерода. Взрывобезопасная работа газового тракта обеспечивается тем, что в начале и после окончания кислородной продувки на границе раздела кислорода и оксида углерода автоматически образуется тампон из нейтрального газа (CО2+N2), надежно отделяющий одну среду от другой и не позволяющий им смешиваться.

Образование тампона обеспечивает нависающий над конвертером колпак (юбка), опускающийся и частично перекрывающий зазор во время продувки и автоматически поднимающийся в начале и конце продувки. В моменты подъема колпака зазор полностью открыт, в него устремляется воздух и происходит дожигание с образованием СО2, т. е. образуется тампон из нейтральных газов, как и в случае установок с частичным дожиганием СО. В отличие от последних в установках без дожигания СО концентрация последнего в конвертерных газах во время продувки значительно выше, что делает их вполне пригодными для использования в качестве топлива.

При проектировании газоотводящего тракта установок без дожигания СО особое внимание нужно уделять его аэродинамической форме (отсутствию газовых мешков) и тщательному уплотнению стенок газоходов. Широкое распространение в крупных конвертерных газоочистках, работающих без дожигания СО, получили прямоугольные трубы Вентури с регулируемым сечением горловины. Положение регулирующих створок в них автоматически изменяется и соответствует давлению газа над конвертером и, следовательно, количеству газов, выходящих из него. Регулируемые трубы Вентури обеспечивают эффективную очистку отходящих газов независимо от колебаний их расхода и запыленности, поддержание необходимого давления разрежения над конвертером, использование при пленочном орошении воды с повышенной концентрацией вредных веществ. Типичная схема газоотводящего тракта конвертера, работающего без дожигания СО, приведена на рисунке 2.

1 - конвертер; 2 - котел-охладитель; 3 - орошаемый газоход; 4 - Бункер орошаемого газохода; 5 - трубы Вентури первой ступени; 6 - бункер первой ступени; 7 - соединительный газоход; 8 - регулируемая труба Вентури второй ступени; 9 - бункер второй ступени; 10 - каплеуловитель; 11 - подвод воды к орошаемому газоходу; 12 - гидрозатвор; 13 - отвод шлама; 14 - отвод газов к дымососу.

Рисунок 2 - Схема очистки со скрубберами Вентури за конвертером

Газы, выходящие из конвертера, пройдя котел-охладитель радиационного типа при температуре 750 - 1000°С, поступают в орошаемый газоход. Вода к орошаемому газоходу подводится из оборотного цикла. Впрыскиваемая вода охлаждает газы до 250 - 300°С. К бункеру орошаемого газохода примыкают две трубы Вентури, являющиеся первой ступенью очистки. Из бункера труб Вентури газы, делая поворот, поступают на вторую ступень очистки - в регулируемую трубу Вентури, а затем после бункера направляются в каплеуловитель, из которого по газоходу отсасываются дымососом и выбрасываются в дымовую трубу, где дожигаются на свече.

В последнее время на отдельных предприятиях с целью повышения надежности эксплуатации в газоотводящие тракты конвертеров внесены некоторые изменения и дополнения, основными из которых являются: впрыскивание с помощью форсунок тонкого распыливания в верхнюю часть подъемного газохода мелкодиспергированной воды с тем, чтобы быстрее охладить частицы пыли и перевести их из жидкого состояния в твердое во избежание зашлаковывания верхней крышки котла-охладителя; замена орошаемого газохода и первой ступени труб Вентури полым форсуночным скруббером, что упрощает газоотводящий тракт, снижает его гидравлическое сопротивление, позволяет освободиться от крупной пыли и кусков настылей, отделившихся от поверхностей нагрева, уменьшает абразивный износ и предохраняет отводящие шламопроводы от засорения; установка второго каплеуловителя перед дымососом для защиты последнего от капель, образующихся в результате охлаждения насыщенных влагой газов при прохождении достаточно длинных в большинстве случаев неизолированных металлических газоходов между мокрой очисткой и дымососом.

Регулирование работы газоотводящего тракта может производиться двумя способами: изменением положения лопаток в направляющих аппаратах дымососов и изменением проходного сечения горловины трубы Вентури или плотности его орошения. Наилучшие результаты дает комбинированное регулирование с использованием обоих способов. Дымососы следует выбирать с возможно меньшей зоной помпажа и наиболее крутой характеристикой в рабочем диапазоне.

Для выравнивания колебаний выхода пара после котлов-охладителей обычно устанавливают паровые аккумуляторы, представляющие собой большие горизонтально установленные резервуары, заполненные водой.

Значительным вторичным энергоресурсом конвертерного производства является теплота сгорания конвертерного газа, которая в моменты максимального газовыделения достигает 9 МДж/м3; как правило, она не используется. Это связано с цикличностью выхода конвертерного газа, что требует установки газгольдера, вносящей усложнение в эксплуатацию в связи с повышенной взрывоопасностью конвертерного газа.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Методические указания к дипломному и курсовому проектированию по расчету материального баланса кислородно-конвертерной плавки// Сост.: Е.В. Протопопов, Г.И. Веревкин: СибГИУ.-Новокузнецк, 2000.-29с.

Методические указания к дипломному и курсовому проектированию по расчету теплового баланса кислородно-конвертерной плавки//Сост.: А.Л. Николаев:СибГИУ.-Новокузнецк,2000.-18с.

Раскисление и легирование стали: Методическое указание/ Сост.: Е.В. Протопопов, Г.И. Веревкин, К.М. Шакиров: СибГИУ.- Новокузнецк, 2001.-20с.

Определение размеров кислородного конвертера: Методическое указание/ Сост.: А.Г. Чернятевич, Г.И. Веревкин: СМИ.- Новокузнецк, 1984.-13с.

Проектирование кислородной фурмы для кислородно-конвертерного процесса: методическое указание/ Сост.: И.П. Герасименко: СМИ.- Новокузнецк,1984.-24с.

Выбор основных параметров шихтовки и материальный баланс теплотехнического периода современного мартеновского скрап-рудного процесса (7-9с.): Методическое указание/ Сост.: И.П. Герасименко, Г.И. Веревкин: СМИ.- Новокузнецк, 1989.-25с.

Конструкции сталеплавильных агрегатов: Методическое указание/ Сост.: И.П. Герасименко: СМИ.-Новокузнецк, 1980.-22с.

Выплавка, внепечная обработка стали на УВОС и разливка стали
в изложницы в конвертерном цехе №2. Технологическая инструкция
ТИ 107-СТ. ККЦ2-01-07, Новокузнецк, 2007 г.

Конструкции и проектирование сталеплавильного производства. В.П. Григорьев, Ю.М. Нечкин, А.В. Егоров, Л.Е. Никольский.- Москва: “МИСИС”, 1995.-562с.

Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве. Старк С.Б.: Учебник для вузов. Изд. 2-е, переработанное и дополненное.- М.: Металлургия, 1990.-400с.

Размещено на Allbest.ru