Все о металле, его обработке и переработке
Партнеры
  • .

Выбросы и борьба с ними

Теоретический расход воздуха составляет 280—300 м3/т чугуна. Фактически воздуха расходуется несколько больше (300—330 м3/т) из-за потерь в магистрали и неполного использования O2 дутья на окисление примесей чугуна.

Продолжительность продувки определяется ее интенсивностью 1′возд, оптимальное значение которой составляет около 20 м3 (т-мин). Увеличение tB0Зд лимитируется выбросами металла и шлака из конвертера, которые возникают в результате вспучивания ванны при прохождении дутья и СО, подъема волн и их удара о стены конвертера. Выбросы чаще всего образуются в начале второго пе­риода во время резкого ускорения реакции окисления углерода, которое наблюдается при холодном ходе первого периода и накоп­лении в шлаке большого количества FeO, интенсивно реагирующей затем с углеродом металла в случае повышения температуры.

Для преодоления ферростатического давления столба металла высотой 0,4—0,7 м (предотвращения заливания сопел) избыточное давление должно составлять рИзб = 0,03—0,05 МПа. Фактическое Ризб значительно больше (0,2—0,25 МПа). Оно необходимо для дробления воздуха и металла на мелкие пузырьки и капли. При этом резко увеличивается суммарная поверхность контакта жид­кости и воздуха; Sz = 3V’/r, где V — объем пузырей воздуха в ме­талле или капель в струе воздуха; г — их радиус.

В случае продувки снизу повышение давления дутья эффектив­но лишь до оптимального предела. Чрезмерно высокое давление способствует возрастанию массы эмульгированного в металле шлака, что приводит к частым выбросам, необходимости сокраще­ния интенсивности продувки и к загрязнению металла неметалли­ческими включениями. Это в свою очередь обусловливает сниже­ние производительности конвертера и ухудшение качества стали.

В. А. Каменский установил, что продуваемая жидкость совер­шает вращательные и колебательные движения, резонанс которых является одной из причин выбросов. По мнению других исследова­телей, более существенно на выбросы влияют периодические, иног­да взрывообразные ускорения окисления углерода.

При донной продувке развивается циркуляционное движение жидкого металла, направленное снизу вверх в зоне дутья (в объ­еме, ограниченном цилиндром, проходящим через крайние сопла) и сверху вниз в зоне циркуляции (в объеме, ограниченном зоной дутья и кладкой конвертера). Поперечное сечение зоны циркуля­ции называется циркуляционным. Оптимальное его значение со­ставляет 0,18—0,2 м2/т садки. При малых значениях удельного циркуляционного сечения снижаются степень усвоения металлом кислорода вдуваемого воздуха, стойкость футеровки и производи­тельность конвертера; при больших уменьшаются размеры зоны продувки, сближаются сопла, что приводит к слиянию струй и вы­бросам. Существует оптимальное живое сечение сопел, составля­ющее 13 см2/т садки.

Исследования И. Г. Казанцева позволили установить законы из­менения осевой скорости струи воздуха в жидкости при верхней и донной продувках. С увеличением расстояния от сопла х и умень­шением диаметра сопла do, т. е. с ростом числа калибров струи x!/d0, снижается ее безразмерная скорость wjw0, где W0 — скорость на выходе из сопла. Экспериментально установлено, что wx/w0 умень­шается по гиперболическому закону и пологая ветвь гиперболы до­стигается при л:/с? о~40, wx/wo~0,2 и относительной кинетической энергии струи, равной 0,04. Следовательно, если отношение глуби­ны металла Am к диаметру сопла d0 превышает 40, то вынос капель металла и шлака из конвертера должен быть незначительным.

Обычно Am = 0,4—0,5 м, отношение fa/dо = 40 достигается при Cf0 = 10—12 мм, что не всегда осуществимо, так как изготовить со­пла с do^.\2 мм трудно. Повышение hM/d0 за счет Am снижает вы­нос, но усиливает выбросы из-за приближения ванны к горловине,, увеличение диаметра сопел dc вызывает вынос и выбросы. Установ­лено, что уменьшению выноса металла способствует увеличение от­носительного объема рабочего пространства конвертера до 1,2—• 1,4 м3/т садки.