АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Параметры дутья и положение фурмы

Давление кислорода. Кислород вводят в конвертер через фурму с выходными соплами Лаваля, преобразующими энергию давления газа в кинетическую и обеспечивающими скорость струй на выходе из сопла 500—550 м/с при статическом давлении, близком к атмосферному. Такая скорость необходима для внедрения струй в ванну и полного усвоения кислорода. Размеры сопл, обеспечивающие такой режим, определяют расчетом.

Изменение давления кислорода перед соплом по сравнению с расчетным ведет к нарушению расчетного режима работы сопла. При повышении давления возрастают скорость и давление на выходе из сопла (недорасширение струи), что вызывает пульсацию струи, передающуюся ванне; при снижении давления возникает разрежение на выходе из сопла (перерасширение струи), что вызывает подсасывание капель металла и шлака и быстрый износ сопл. Как следует из данных рис. 38, при давлении кислорода перед соплом менее 1,0—1,2 МПа, небольшие его изменения вызывают существенное изменение скорости кислородной струи, т. е. расчетного режима работы сопла. При больших давлениях эти колебания незначительны, поэтому давление кислорода перед соплом должно быть > 1,2 МПа. Поскольку потери напора (давления) в кислородоподводящем шланге и фурме обычно составляют 0,4—0,7 МПа, давление в кислородопроводе должно быть >1,6 МПа (чаще составляет 1,6—2,0 МПа).

Удельный расход кислорода, т.е. расход на 1 т выплавляемой стали (м³/т), определяется количеством окисляющихся за время продувки составляющих чугуна и стального лома. Он изменяется в пределах 47—60 м³/т стали, возрастая при увеличении содержания окисляющихся примесей в шихте и снижается при увеличении доли стального лома в шихте, поскольку лом содержит меньше окисляющихся элементов, чем чугун.

Рис. 38. Зависимость скорости истечения кислорода υ из сопла Лаваля от давления дутья перед соплом Р_д

Расход кислорода в единицу времени (м³/мин) обычно тем выше, чем больше вместимость конвертера и для больше-грузных конвертеров достигает 1500— 2000 м³/ мин. Увеличения расхода кислорода достигают путем увеличения в фурме числа и диаметра сопл Лаваля.

Интенсивность продувки J [м³/ (т -мин)] не зависит от вместимости конвертера и обычно является постоянной в условиях того или иного конвертерного цеха. Она находится в пределах от 2,5 до 5—6 м³ / (т * мин).

Величина J определяет длительность продувки (τ, мин), которая так же, как и интенсивность продувки, не зависит от вместимости конвертера. Связь между величинами τ и J примерно следующая: τ = Q/J, где Q—удельный расход кислорода, равный, как выше отмечалось, 47—60 м³/т. Для уменьшения продолжительности плавки интенсивность продувки стремятся увеличить. Однако опыт показал, что после превышения некоторого допустимого уровня интенсивности продувки начинаются выбросы металла и шлака из конвертера. Объясняется это тем, что при росте расхода кислорода возрастает скорость окисления углерода и, следовательно, количество выделяющихся пузырей СО, вспенивающих ванну. При подъеме вспенившейся ванны до уровня горловины могут появиться выбросы.

Допустимый уровень интенсивности продувки тем выше, чем больше удельный объем конвертера, отношение H/D (высоты рабочего объема к диаметру), число сопл в фурме n и зависит также от особенностей технологии процесса. При существующей в цехе технологии и размерах конвертера увеличения интенсивности продувки без возникновения при этом выбросов можно достичь, увеличивая число сопл в кислородной фурме. Чтобы при увеличении интенсивности продувки (например от J₁ до J₂) уровень вспенивания ванны, а следовательно, вероятность возникновения выбросов, оставались на прежнем уровне, между величинами J и числом сопл в фурме n должно соблюдаться следующее соотношение:

J₁/J₂ = (n₁/n₂)^b, где b = 0,7 – 1,0.

Число кислородных струй (число сопл в фурме) стремятся увеличить, так как это позволяет увеличить расход кислорода (интенсивность продувки) без появления выбросов и обеспечивает более мягкую продувку с более быстрым обогащением шлака оксидами железа, что ускоряет шлакообразование. Вместе с тем при увеличении числа сопл, чтобы избежать слияния кислородных струй, приходится увеличивать угол наклона струй (оси сопл) к вертикали (см. п. 4.2). При таком увеличении кислородные струи приближаются к футеровке стен и в конвертерах малой вместимости (с малым диаметром рабочего объема) это вызывает повышенный износ футеровки. В связи с этим в небольших конвертерах число сопл фурмы меньше, чем в большегрузных и оно обычно возрастает по мере увеличения вместимости конвертеров (четырехсопловые фурмы для 100-т конвертеров и шестисопловые для 350-т конвертеров).

Высота расположения фурмы имеет оптимальные пределы. При чрезмерно высоком положении фурмы кислородные струи не внедряются в металл («поверхностный обдув») и степень усвоения кислорода низка; при чрезмерно низком положении («жесткая продувка») усиливается вынос капель металла отходящими газами и абразивный износ головки фурмы каплями металла, существенно замедляется шлакообразование и др. С учетом этого в конвертерах различной вместимости фурму устанавливают на высоте, соответствующей расстоянию до уровня ванны в спокойном состоянии от 0,8 до 4,8 м. В этих пределах высота обычно возрастает при увеличении вместимости конвертера.

Действительное расстояние от фурмы до ванны по ходу продувки изменяется вследствие вспенивания металла и шлака. В начале и в конце продувки, когда скорость окисления углерода невелика и металл вспенивается незначительно, фурма находится над ванной. В середине продувки, когда интенсивность окисления углерода сильно возрастает, большое количество выделяющихся пузырей монооксида углерода вспенивает верхнюю часть ванны и фурма оказывается погруженной в образующуюся газо-шлако-металлическую эмульсию (продувка в режиме заглубленной струи, рис. 37); при этом уровень ванны может достигать горловины конвертера. ^

Изменение высоты положения фурмы во время продувки обычно используют для регулирования окисленности шлака и ускорения его формирования. При этом учитывают, что в подфурменной зоне вдуваемый кислород расходуется преимущественно на прямое окисление железа, а образующиеся оксиды могут растворяться как в металле, так и в шлаке. При большом заглублении кислородных струй в металлическую ванну весь кислород усваивается металлом. Уменьшение заглубления струй приближает зону прямого окисления к шлаку и в шлак переходит больше образующихся в этой зоне оксидов железа. Обогащение шлака оксидами железа, как известно, существенно ускоряет растворение извести, т. е. шлакообразование (при этом несколько уменьшается поступление кислорода в металл и, следовательно, скорость окисления углерода).

Повышение высоты фурмы в начале продувки. Обычно для ускорения шлакообразования продувку начинают при повышенном положении фурмы (4,8—2,5 м от уровня ванны в спокойном состоянии), а затем через 2—4 мин это расстояние снижают в один или несколько приемов до оптимального (0,8—2,1 м для конвертеров различной вместимости).

Кратковременный подъем фурмы используют в ряде цехов для предотвращения свертывания шлака. В период возможного свертывания (затвердевания) шлака фурму поднимают на 0,2—0,3 м, что приводит к обогащению шлака оксидами железа и разжижению шлака.

Опускание фурмы на 0,2—0,5 м в последние минуты продувки применяют при выплавке низкоуглеродистой стали с тем, чтобы уменьшить окисленность -шлака, т. е. потери железа со шлаком. При этом возрастает вероятность прогара головки фурмы.

Уменьшение давления и расхода кислорода так же, как и подъем фурмы вызывает уменьшение заглубления кислородных струй в ванну и в результате этого шлак обогащается оксидами железа. Подобный прием регулирования окисленности шлака также иногда применяют в некоторых цехах.

Циклическое изменение расхода кислорода. На ряде заводов освоен режим продувки, при котором через определенные промежутки времени поочередно увеличивают и уменьшают расход подаваемого через фурму кислорода в пределах 10—20% от его максимального расхода; периодичность циклических изменений составляет от 20 с до 1 мин. На рис. 39 показан один из применяемых на НЛМК режимов циклической продувки, при котором в начале продувки расход кислорода изменяют с периодом 20 с, постепенно увеличивая его к концу продувки до 90 с. Циклическое изменение расхода кислорода прекращают при содержании в металле 0,1—0,2% С, так как после снижения скорости окисления углерода при циклической продувке происходит увеличение содержания азота в металле (в результате растворения подсасываемого в конвертер азота).

Циклическая продувка стабилизирует процесс окисления углерода, исключая колебания скорости окисления и в связи с этим уменьшает вероятность выбросов, ведет к снижению окисленности металла и шлака, несколько повышает выход жидкой стали и вызывает повышение стойкости футеровки конвертера.

0 4 8 12 16 20

τ, мин

Рис. 39. График изменения расхода кислорода Q_О2 при циклической продувке (τ -

продолжитель продувки)

Дата добавления: 2015-09-03 | Просмотры: 1515 | Нарушение авторских прав