Конспект лекций по дисциплинеМЧМ

вторяется. ДСПА работает таким образом, чтобы было равенство холодного и горячего периодов. Например, для печи с двумя ваннами по 250 т общая про-

должительность плавки составляет 4 часа. Каждый период длится по 2 часа.

Металл также выпускается через каждые 2 часа. Раскисление стали производит в коше.

Холодная ванна печи частично играет роль регенераторов, аккумулируя тепло газов, покидающих горячую ванну с t»1700 0C и частично улавливает пыль, как шлаковик. Дымовые газы, покидают рабочее пространство печи с t»1500 0C. Они поступают по вертикальному каналу в шлаковик и там охлаж-

даются водой до t»900–1000 0C, а затем направляются в боров. В борове за счет подсоса холодного воздуха их температура понижается до t»700 0C.

Количество пыли в дымовых газах составляет большую величину (20–40

г/м3). Пыль состоит на 85–90% из окислов железа.

Приближенно использование тепла окисления СО до СО2 в рабочем про-

странстве печи, отнесенного к 1 кг окисленного углерода, qсксо (кДж/кг), можно определить по формуле:

Dqсксо = 23600 × mco + (1,7 × mco + 2,9)× (tв - tд ),

где mco – степень окисления СО до СО2 (при полном окислении mco=1, при от-

сутствии окисления mco=0);

tв – средняя температура ванны за время продувки, 0С; tд – средняя температура дыма на выходе из печи, 0С;

23600 – стандартный тепловой эффект реакции окисления СО до СО2,

кДж/кг [C];

1,7 и 2,9 – коэффициенты, учитывающие количество газов и их удельные теплоемкости.

Преимущества ДСПА: переработка большего количества лома, чем в кон-

верторах.

51

Недостаток ДСПА: меньший выход годной стали, повышенный расход жидкого чугуна и выбивание большего количества газов через завалочные окна в цех.

Лекция №12 Конструкция и тепловая работа кислородных

конвертеров

1. Сущность процесса.

Технический чистый О2 через водоохлаждаемую фурму в виде струи вво-

дят в жидкий чугун сверху или снизу. В месте соприкосновения струи О2 и ме-

талла идет бурное окисление примесей чугуна, что приводит к значительному повышению t0 металла. Избыток тепла позволяет перерабатывать обычный по составу передельный чугун с добавкой скрапа, железной руды, извести, плави-

кового шпата СаF2.

2. Конструкция конвертера.

В соответствии с ГОСТом номинальная вместимость конверторов (по массе жидкой стали) составляет: 50, 100, 130, 160, 200, 250, 300, 350, 400, 500 т.

Широко употребляемой характеристикой конвертора является его садка,

т. е. масса металлических шихтовых материалов (чугуна и металлолома), загру-

жаемых в конвертор на плавку.

Номинальная вместимость связана с садкой через коэффициент, называе-

мый выходом жидкой стали.

52

Кислородный конвертор это агрегат – для выплавки стали, грушевидной формы. Металлический корпус конвертора симметричен относительно верти-

кальной оси. Огнеупорная футеровка формирует рабочее пространство. Рабочее пространство ограничено снизу днищем со сферической частью, переходящей в цилиндрическую. Сверху рабочее пространство имеет коническую форму с гор-

ловиной. Возможен также вариант рабочего пространства с нижней конической частью (в место сферической). Корпус крепится в опорное кольцо с цапфами,

опирающимися на станины. Цапфы обычно изготавливают полыми для подвода к корпусу различных коммуникаций, они имеют водяное или воздушное охлаж-

дение. Цапфы соединены с механизмом поворота, обеспечивающий поворот конвертора на 3600 в любом направлении. По конструкции днища, конверторы разделяют: глуходонные и вставные или приставные днищами. Приставные или вставные днища облегчают организацию ремонтов футеровки, но при этом су-

ществует опасность протекания металла в стык. Днище конвертора при садке

250–350 т глухое. Если номинальная вместимость конвертора до 150 т – днище съемное и крепит его к корпусу болтами. Кожух конвертора сваривают из стальных листов толщиной 50–100 мм. Верхнюю часть кожуха в области горло-

вины защищают сменным шлемом. По вертикальной оси конвертора сверху че-

рез горловину вводится водоохлаждаемая фурма. Над конвертором, кроме фур-

мы, находится газоотводящий тракт и система загрузки сыпучих материалов.

Под конвертором по рельсам перемещается сталевоз и шлаковоз (тележки для сталеразливочного и шлаковых ковшей).

Важнейшие параметры конверторов: удельный объем, глубина и диаметр ванны, высота рабочего пространства, отношение высоты к диаметру, диаметр горловины, толщина футеровки.

1.Объем 1 т жидкого металла составляет 0,14–0,15 м3, с учетом шлака общий объем жидких расплавов можно принять 0,20 м3/т. При продувке в результате образования шлаковой пены этот объем увеличивается в 2–3 раза. Исходя из этого величина удельного объема конвертора принимают 0,8–1,0 м3/т. она

53

обеспечивает минимальные потери металла в виде выбросов и выноса круп-

ных капель отходящими газами.

2.Отношение высоты рабочего пространства к его диаметру Н/Д находится в пределах 1,4–1,8. Расчетом установлено, что минимальные тепловые потери будут при Н/Д≈1. Рост внутренней высоты конвертора уменьшает выбросы и вынос, но сопровождает увеличение общей высоты здания. Увеличение диа-

метра ванны снижает воздействие реакционной зоны на футеровку агрегата,

но влечет ухудшение циркуляции ванны во время продувки и уменьшение глубины ванны (при данном удельном объеме). Н/Д уменьшается с увеличе-

нием вместимости конвертора.

3.Глубина ванны hв зависит от садки конвертора. При продувке ванны сверху она должна быть больше глубины проникновения реакционной зоны металла из условий стойкости огнеупорной футеровки днища. Слишком глубокая ванна при верхней продувке плохо перемешивается в придонных областях.

4.Диаметр горловины должен обеспечивать быструю загрузку металлолома в конвертор, отбор проб, замер температуры и торкретирование. Однако с уве-

личением Дг растут тепловые потери, потери с выбросами и подсос воздуха в рабочее пространство при продувке. Горловина выполняется в виде усечен-

ного конуса, что снижает вероятность образования застойных зон в ванне и приближает ее форму к профилю износа футеровки.

3. Тепловой режим конвертера.

При продувке ванны О2 на поверхности ванны, где струя входит в металл,

образуется зона первичных реакций с высокими температурами 2200–2500 0С. В

этой зоне резко увеличивается скорость окисления примесей. Струя О2 взаимо-

действует с газовой атмосферой в полости конвертора, подсасывая окружаю-

щий газ. Газы выделяющиеся из ванны содержат 85–90% СО, которая в кисло-

родной струе частично сгорает до СО2. У поверхности ванны струя, в основном,

состоит из О2 и СО2. Они энергично окисляют ванну. Реакции идут на границах

54

газ–шлак, газ–металл, шлак–металл. Частично идет прямое окисление газовой струей C, Si, Mn и Р. Но основные реакции проходят между газовой струей и железом:

Fe + 12 O2 = FeO Fe + CO2 = FeO + CO

Капли окислов Fe при перемешивании ванны вызывают вторичные реак-

ции окисления струей C, Si, Mn и др. СО частично догорает до СО2, а основная масса горит за счет О2 воздуха на выходе из конвертора. Количество уходящих газов: 75–80% СО, 14–16% СО2, остальное N2, H2, и О2.

55