8.4.1. Продувка кислородом сверху | Металлолом

Для продувки кислородом сверху служит водоохлаждаемая фурма различной формы: Г-образная, сабельная (изогнутая по дуге переменного радиуса) и вертикальная. Две первые разновидности фурм применяли в кислородных конвертерах, переделанных из бес­семеровских и томасовских. Это объясняется тем, что подкрановые рельсы в бессемеровских и томасовских цехах расположены низко и установить вертикальную фурму необходимой длины не представ­ляется возможным. Указанное обстоятельство наряду с другими за­трудняет, в частности, осуществление без значительных капиталь­ных затрат реконструкции мартеновских цехов и установку в их зда­ниях конвертеров верхнего кислородного дутья.

Во всех новых и строящихся цехах используются только верти­кальные фурмы. Каждый из конвертеров оснащается двумя фурма­ми: резервной и рабочей. Вышедшую из строя рабочую фурму отво­дят в сторону от конвертера, последующие плавки продувают через резервную. Фурму опускают и поднимают с помощью механизма подъема, устанавливаемого непосредственно над конвертером. Мак­симальная скорость ее передвижения 1 м/с, а минимальная 0,1 м/с. Продольная ось фурмы, переходя через центр концентрической гор­ловины, совпадает с продольной осью конвертера. Таким образом, внутренняя поверхность футеровки равноудалена от реакционной зоны (зон) при продувке, что способствует равномерности ее из­носа.

Кислород подводится в конвертерный цех от блоков кислород­ной станции по магистрали вдоль фронта конвертеров. От магистра­ли отходят кислородопроводы к кислородным фурмам каждого кон­вертера. Для обеспечения возможности вертикального перемещения фурмы кислород от стационарных кислородопроводов подводится к ней с помощью гибких гофрированных шлангов (металлорукавов) из нержавеющей стали, покрытых защитной металлической прово­лочной оплеткой. Диаметр кислородопроводов и шлангов выбира­ется достаточно большим, чтобы скорость кислорода в них не превы­шала некоторой критической величины (около 50 м/с). В случае большей скорости возможно загорание трубопроводов от искр, воз­никающих при трении о стенки трубопровода посторонних частиц, движущихся в кислородном потоке. В кислородопроводах можно установить медные вставки, которые предотвращают распростране­ние горения. Давление кислорода в магистрали 1,6—2 МПа. В ре­зультате потерь давления на местные сопротивления перед соплом оно составляет 0,9—1,5 МПа.

Фурма охлаждается водой, подаваемой под высоким давлением (1—1,2 МПа) с помощью насосов. Она подводится к фурме и отво­дится от нее по специальным водопроводным магистралям, а непо­средственно у фурмы — по гибким металлическим шлангам, обеспе­чивающим ее свободное перемещение. Во избежание отложения на­кипи внутри фурмы (ухудшает эффективность охлаждения) жесткость воды должна быть не выше 3 мг-экв/л.

Конструкция фурмы представлена на рис. 8.11. Корпус фурмы состоит из наружной, промежуточной и внутренней бесшовных стальных труб стандартных типоразмеров. Известны случаи приме­нения сварных труб. Соотношение диаметров труб таково, что пло­щадь внутреннего и наружного кольцевых зазоров приблизительно одинакова. Это позволяет обеспечить равную скорость потока охла­ждающей воды.

Так как нижняя часть фурмы — головка — находится в зоне наи­более интенсивных тепловых потоков, то необходимый теплоотвод, предотвращающий прогар фурмы, может быть обеспечен только с помощью материала такой большой теплопроводности, как медь. С учетом этого головку и сопла изготавливают из чистой от приме­сей бескислородной меди.

Внутренняя труба в верхнем конце часто не связана жесткое остальной частью фурмы. Это обеспечивает свободное расширение наружной трубы, которая в процессе продувки нагревается сильнее остальных. Уплотнение обеспечивает изоляцию кислородного и во­дяного трактов. При жесткой связи внутренней и наружной труб не только внизу, в области головки, но и вверху для обеспечения их взаимного свободного перемещения в верхнюю часть внутренней

Трубы вваривается компенсатор — легко растягивающийся и сжимаю­щийся гофрированный металлору – кав.

Рис. 8.11. Конструкция кислородной фурмы

Корпус фурмы, за исключением головки, как правило, служит дли­тельное время. Головка же, подвер­женная наиболее интенсивному воз­действию тепловых потоков и агрес­сивных сред, может прогорать. По­этому стойкость фурм определяется продолжительностью службы голо­вок, которая составляет 50— 1000 плавок в зависимости от совер­шенства конструкции фурмы, типа системы и интенсивности водяного охлаждения, а также условий экс­плуатации (исходная шихта, техно-

Рис. 8.12. Схема периферийного (а) и цент­рального (б) подводов воды

Логия продувки). Так как стойкость головки фурмы зачастую мень­ше продолжительности кампании конвертера, в ходе кампании при­ходится (иногда неоднократно) заменять прогоревшую головку или использовать поочередно рабочую и резервную фурмы.

Головка делается съемной с резьбовыми соединениями и сальни­ковыми уплотнениями, это позволяет довольно быстро ее заменять. Новую головку соединяют с корпусом фурмы непосредственно на рабочем месте. Сама фурма снабжена стационарными патрубками, которые с помощью фланцев соединяются с металлорукавами соот­ветственно подвода кислорода, отвода и подвода воды. Длина фур­мы больших конвертеров достигает 20 м, что (при подвеске лишь в верхнем конце) обусловливает ее значительную неустойчивость. Ре­активные силы истекающих кислородных струй и действие выбрасы­ваемых из ванны объемов газа и металла являются причиной того, что фурма во время продувки, если не приняты специальные меры, может беспорядочно перемещаться. В результате возникает направ­ленный поток агрессивных сред на отдельные части футеровки и ее износ. Поэтому на входе в кессон фурму для повышения ее устой­чивости на время продувки фиксируют. Достаточная стойкость фур­мы будет достигнута при эффективном ее охлаждении.

На находящуюся во время продувки в конвертере часть фурмы, особенно ее лобовину, действуют значительные тепловые потоки [(1 —1,5)-IC5 Вт/м2]. Они возникают в результате теплопередачи излучением, конвекцией и теплопроводностью от металла, шлака и выделяющихся газов к телу фурмы. Часть фурмы в процессе про­дувки ошлаковывается (на ней образуется слой вспененной шлако – металлической эмульсии), а часть остается незащищенной. Это, а также особенности передачи тепла от реакционной зоны к фурме являются причиной того, что на разных участках по ее длине интен­сивность тепловых потоков неодинакова. Наиболее интенсивен теп­ловой поток на головку, поскольку она ближе всего к ванне и реак­ционной зоне. Выше горловины конвертера интенсивность теплового потока на фурму меньше на порядок величины и составляет около IO5 Вт/м2,

Расчет тепловых потоков на фурму весьма сложен, поэтому дать им количественную оценку на различных участках по ее дли­не трудно.

Расход воды выбирается таким, чтобы перепад температур воды, подводимой к фурме и отводимой от нее, не превышал 15—20 0C. Расход воды на практике колеблется от 100 (для агрегатов неболь­шой садки) до 300—400 т/ч (для больших конвертеров).

В первую очередь необходимо, чтобы поток воды обеспечивал интенсивный теплоотвод от лобовины головки фурмы. Для этого его соответствующим образом направляют. Различают два типа си­стем охлаждения: с периферийным и центральным подводом воды к лобовине (рис. 8.12). В первом случае кислород К подается по внутренней трубе 1 к соплам 6. Вода В поступает по внутреннему, а отводится по наружному кольцевому каналам, образуемым внут­ренней 1, промежуточной 2 и наружной 3 трубами. При такой на­правленности потоков охлаждение наиболее эффективно, так как вода поступает к месту действия значительных тепловых потоков (лобовине головки).

Для того чтобы предотвратить непосредственное перетекание во­ды из внутреннего в наружный кольцевой канал и направить поток в центральную часть (наиболее уязвимое место лобовины), конец промежуточной трубы 2 оборудуют направляющими 4t от которых вода из кольцевого внутреннего зазора со всех сторон течет к оси фурмы и омывает сопла. В центре лобовины потоки воды сталкива­ются и, взаимно отразившись, перетекают в наружный кольцевой зазор. В ряде случаев для поворота потоков на 180° и уменьшения потерь гидродинамического напора в центре лобовины делается об­текаемый выступ 5. Тем не менее, согласно данным практики и спе­циального исследования гидродинамических потоков в головке фур­мы, периферийный подвод воды не обеспечивает полноценного охла­ждения участка лобовины фурмы, заключенного внутри круга сопел. Здесь возникают застойные зоны с низкими скоростью дви­жения потоков воды и интенсивностью теплоотвода. В первую оче­редь это относится к участкам лобовины у сопел, так как при обте­кании потоками воды сопел в их следах формируются застойные зоны.

Для улучшения гидродинамики водяных потоков вблизи лобови­ны (особенно в центральной ее части) рациональнее применить фур­му с центральным подводом воды (рис. 8.12,6). Тогда водяные потоки, поступающие по внутренней трубе It попадают на охлаждае­мую поверхность в центре лобовины под углом 90°. При этом коэф­фициент конвективной теплопередачи от охлаждаемой стенки лобовины к воде увеличивается по сравнению со случаем перифе­рийного подвода воды, когда она течет практически вдоль стенки (рис. 8.12, а). Устраняется также имеющее место при периферийном подводе столкновение потоков, следовательно, в центральной части лобовины не образуются застойные зоны. Существует, правда, опас­ность их возникновения на наружной стороне сопел, в их следах, однако эти зоны лобовины находятся в менее напряженных усло­виях. Поток воды в рассматриваемом случае уходит по наружному кольцевому зазору между промежуточной 2 и наружной 3 трубами. Кислород в фурме такой конструкции поступает по внутреннему кольцевому зазору между внутренней 1 и промежуточной 2 трубами и выходит через сопла 6. Вместе с тем при центральном подводе во­ды усложняется (в связи с особенностями данной конструкции) сме­на головки, что, очевидно, препятствует пока широкому распростра­нению этого способа охлаждения фурмы.

Опасность прогара лобовины значительно снижается при скоро­сти потока охлаждающей воды около 8 м/с и соответствующей ин­тенсивности теплоотвода. В существующих фурмах скорость потока воды в кольцевых зазорах достигает 16 м/с, однако у лобовины вследствие появления застойных зон на отдельных участках она па­дает до 2 м/с и опасность прогара лобовины значительно возра­стает.

Изучение случаев прогара головок фурм показало, что он зача­стую происходит по сварному шву, соединяющему сопла с лобови – ной, на непроваренных участках, газовых прослойках, являющихся, по-видимому, изоляторами, ухудшающими условия охлаждения данного района лобовины. Имеется опыт изготовления литых, а не сварных головок фурм повышенной стойкости.

Однако часто лобовина прогорает на участках между соплами. Изучение места прогара показало, что он возникает в результате многократного воздействия брызг и всплесков металла из реакци­онной зоны.

Одним из видов износа головки фурмы является также разгар внутренней кромки кислородных сопел. Разгар обычно возникает при работе сопел в режиме перерасширения и отрыве струи от стен­ки сопла вследствие периодического снижения давления и расхода кислорода. По-видимому, прекращение охлаждения стенки кисло­родной струей, весьма вероятные образование застойных зон и пло­хой теплоотвод в участках стыка сопел с лобовиной внутри фурмы приводят к оплавлению кромки, разгару сопла и прогару фурмы.

Причиной выхода фурмы из строя может быть также неудачная ее конструкция, например отсутствие или малая эффективность ра­боты компенсаторов, в результате чего не обеспечивается достаточ­но свободное взаимное перемещение внутренней и наружной труб. В этом случае при нагреве и удлинении наружной трубы возникают силы, стремящиеся оторвать лобовину фурмы от сопел. Такие, на­пряжения в сварном шве могут привести к его разрыву.

С возрастанием садки конвертера и интенсивности продувки на­ружный диаметр фурмы увеличивается. Для достижения желаемой степени рассредоточения дутья необходимо увеличить и число сопел в головке. На практике зачастую трудно разместить необходимое количество сопел по сечению внутренней и наружной труб. Кроме затруднений конструктивного характера, при большом числе сопел ухудшается и поступление воды к центральной части лобовины го­ловки фурмы. В результате стойкость фурмы может составить всего 10—50 плавок.

Увеличение доли легковеса в шихте приводит к тому, что в нача­ле продувки фурма окажется в непосредственном контакте с куска­ми лома. Кислородная струя, ударяя в нагретый кусок лома и вызы­вая горение железа, выносит в отраженном потоке брызги расплав­ленного металла. При неудачном взаимном расположении фурмы и кусков лома отраженный поток попадает на участок лобовины с недостаточно интенсивным теплоотводом, вызывая прогар.

В каждом конкретном случае необходимо уточнить причины про­гара и принять соответствующие меры. Однако, по-видимому, глав­ным способом повышения стойкости фурмы является улучшение теплоотвода от лобовины путем устранения застойных зон и увели­чения скорости охлаждающей воды. Большое значение имеет кон­струирование дутьевой части кислородной фурмы, которое сводится к определению количества сопел л, угла наклона их оси к вертика­ли а, а также размеров внутреннего канала сопла.

Оптимальное количество сопел в кислородной фурме позволит достичь необходимой степени рассредоточения потока вдуваемого кислорода в объеме ванны, избежать излишне интенсивного газовы­деления в каждой из образующихся реакционных зон (чрезмерных местного вспучивания ванны и всплесков), которое может привести к выбросам шлакометаллической эмульсии или к выносу металла из конвертера. При слишком же большом числе сопел и данной ин­тенсивности продувки критический диаметр каждого сопла умень­шается. В этом случае для сохранения постоянной окисленности шлака необходимо уменьшить высоту фурмы над уровнем ванны, что снизит стойкость фурмы. В агрегатах с верхним дутьем ухудша­ются при этом и условия проплавления крупногабаритного лома.

На основе результатов теоретического анализа и данных прак­тики было установлено, что для условий работы конвертера, харак­теризующихся в первую очередь опасностью возникновения выбро­сов шлакометаллической эмульсии, необходимая степень рассредо­точения дутья достигается при

П = OHHi1o117ab2,5/ vry1I7. (8.46)

Если же условия таковы, что следует в первую очередь опасаться интенсивного выноса металла из-за сворачивания шлака, то

П = QMio1TKH – Ab)2’33. (8.47)

Из полученных по формулам (8.46) и (8.47) величин необходимо выбрать большую, чтобы обеспечить рассредоточение дутья, доста­точное в различных ситуациях. При определении п следует также учитывать то, что число сопел ограничено (не более семи). Послед­нее может привести к необходимости лимитирования допустимой интенсивности продувки.

Рассредоточение вдуваемого кислорода на несколько потоков эффективно, если процессы газовыделения из отдельных реакцион­ных зон, соответствующих каждому потоку, не накладываются. Рас­средоточение первичных реакционных зон может быть достигнуто при достаточно большом угле (8.61)

(8.62)

P–I

(8.63)

2,3|лсм

Где ф — коэффициент, учитывающий влияние гидродинамики ванны и подсоса металла на смешение кислорода с топливом (для природ­ного газа или пропана, мазута, дизельного топлива ф = 0,8—0,9; 1,6—1,8; 1,2 соответственно);

_J_________________________________________________________ ‘

Ij – + 1 \ I’- + 1

_i_________________________________________

В диапазоне давлений от критического до 1,8 МПа давление ди­зельного топлива рначдиз и мазута /?нач. маз в зависимости от давле­ния кислорода /?нач02 и глубины ванны hB с достаточной для инже­нерных расчетов точностью можно определить из выражений

Янач. диз = 0,34/?о2 + 1,38АВ + 1,35; (8.66)

/’нач. маз = 0,462/7о2 + 2,2ЛВ + 1-45. (8.67)

Удельный расход природного газа, пропана и мазута, использу­емых в качестве защитной среды, равен соответственно 0,4—0,5; 02—0,3 м3/т стали и 2,5—3 кг/т. Расход защитной среды на плавку для данной садки агрегата можно определить из выражения

Где Узащ — удельный расход защитной среды, м3/т стали.

При заданной удельной интенсивности продувки кислорода и известном его удельном расходе на 1 т стали можно найти интен­сивность подачи защитной среды в единицу времени на одну фурму:

?защ = VAiuiLo2T j‘4o2n. (8.69)

Для газообразной защитной среды площадь сечения кольцевого зазора /защ, обеспечивающая необходимую Qnaux при найденном рнач. защ, определяется в первом приближении по выражению

/защ — ^защРнорм, ^выхРвых’ ( 8.70)

Где шВых и рВых находятся соответственно из уравнений (1.1) и (1.17) при1,29 (многоатомные газы); рнорм — плотность газа при нормальных условиях. Для жидкой защитной фазы

®>вых = pYZgPw. защ. рзащ’ (8.71)

/защ = ®?защ/Г’защ®вых – (8.72)

Здесь р3ащ — плотность жидкой защитной среды; 0 — коэффициент, учитывающий долю жидкой фазы в парожидкостной смеси.

Если известны диаметр dm и толщина стенки tm внутренней тру­бы, то внутренний диаметр наружной трубы, обеспечивающий необ­ходимое сечение кольцевой щели, составит

DBар = К4[тг 4(dBH + 2tBttf + /заш]/т:, (8.73)

А величина кольцевого зазора

S – d„ар – (rfB„ + /.я). (8.74)

Принимая во внимание небольшой размер кольцевого зазора, его величина приближенно может быть найдена по выражению

8~/защМ^в„ + 2М – (8.75)

Необходимое количество фурм 1 распределяется равномерно в пределах площади дутья 2 (рис. 8.15), которая имеет форму круга (а) или прямоугольника (б) и занимает определенную часть дни­ща 3. За пределами площади дутья находится циркуляционное се­чение, обеспечивающее ор­ганизованное перемешива­ние ванны. При прямоуголь­ной форме площади дутья увеличивается размер час­тей, прилегающих к длин­ным сторонам прямоуголь­ника. Это позволяет распо­лагать ванну ниже уровня фурм при горизонтальном положении конвертера на повалках для отбора проб

Металла (наклон в одну сторону) или при выпуске (наклон в проти­воположную сторону). В конвертерах с донной кислородной про­дувкой, переделанных из агрегатов воздушного дутья с эксцентри­ческой горловиной, площадь дутья смещена в сторону, противопо­ложную наклону конвертера для отбора пробы и выпуска. При вы­полнении обеих операций конвертер наклоняется в одну сторону, а металл выпускается через горловину.

Расстояние между осями фурм /ф должно выбираться достаточно большим во избежание наложения первичных реакционных зон и участков интенсивного газовыделения соседних фурм друг на друга. В противном случае возникают чрезмерные газовыделения в зоне наложения и происходит вынос металла. Для рассчитанных пара­метров дутьевых устройств необходимо определить Di по выраже­нию (1.47) и выдержать условие Величину /ф можно рассчи­тывать по формуле

(8.76)

(8.77) одну

/ф = 2,29Ar°’330rfc,

А диаметр зоны дутья по выражению

Где т — максимальное количество фурм, расположенных линию.

8.5. футеровка конвертеров

Рис. 8.15. Схема расположения фурм в днище при донной кислородной продувке

Футеровка конвертеров может быть кислой или основной в за­висимости от химического состава (химических свойств) конвер­терного шлака и типа процесса (кислый или основной). Бессеме­ровский конвертер футеруют, как правило, в один слой динасовым кирпичом толщиной 12—15 см и длиной 30—40 см, содержащим более 95 % SiO2. Широкая грань кирпича трапециевидной формы, так называемый торцевой клин, позволяет выполнять кладку по радиусу с минимальной величиной зазора между кирпичами. Тол­щина футеровки соответствует длине кирпича. Кирпичи кладут на жидком растворе из молотого кварца и огнеупорной глины. За­зор между кирпичной кладкой и кожухом шириной 30—40 мм за­полняют обломками кирпича. Конусную часть набивают массой из кварцевого песка и огнеупорной глины. Днище выкладывают из динасового кирпича (наборное) или набивают смесью из кварцево­го песка с примесью огнеупорной глины в качестве связки (набив­ное). Фурмы делают из шамота.

Бессемеровские конвертеры разогревают коксом с подачей дутья через днище в течение 2—3 ч и последующей выдержкой в течение 24 ч для удаления влаги из раствора.

Динасовая футеровка используется и в конвертерах малого бес­семерования. Цилиндрическую часть и днище выкладывают соот­ветственно фасонным и нормальным кирпичом в два слоя общей толщиной 180 и 300 мм. В области фурм футеровка разъедается особенно интенсивно, поэтому ее толщина для обеспечения такой же стойкости, как и в остальных зонах, доводится до 500 мм. Конус­ную часть набивают смесью динасового песка и огнеупорной глины.

Конвертерная сталь выплавляется главным образом в агрега­тах с основной футеровкой и основными шлаками, обеспечивающи­ми удаление из металла серы и фосфора.

Первым основным конвертерным процессом был, как уже от­мечалось, томасовский с футеровкой из обожженного доломита, получаемого путем обжига природного доломита, по составу близ­кого к двойной углекислой соли CaCO3-MgCOa. После обжига остаток содержит два окисла CaO и MgO и небольшое количество примесей. Обычный состав обожженного доломита, %•’ 53—60 CaO; 33—37 MgO; 2—5 SiO2; 2—5 Al2O3+Fe2O3.

После дробления и сортировки по фракциям кусочки обожжен­ного доломита размером около 2 мм смешивают с 10 % нагретой каменноугольной смолы, которая служит связующим веществом. Смола должна содержать 60—70 % пека, температура ее размяг­чения составляет 80 °С. Она не только склеивает частички обожжен­ного доломита при формовке кирпича, но и предохраняет их от гидратации влагой воздуха, вносит в материал футеровки углерод, образующийся в результате коксования при нагреве. Последний плохо смачивается жидким металлом, препятствует проникновению в огнеупор шлака, окислов железа и обеспечивает спекание зерен в процессе службы футеровки. Полученную массу прессуют в метал­лических формах при 60—70 0C под давлением от 4 до 40 МПа.

Футеровка относительно небольших томасовских конвертеров выкладывается в один слой, толщина которого равна длине кир­пича (350—400 мм). В современных крупных конвертерах кирпич­ная часть футеровки состоит из двух слоев — арматурного (защит­ного) и внутреннего рабочего общей толщиной 700—750 мм. За­зор между кирпичной кладкой и кожухом набивается доломитовой массой. Верхняя конусная часть конвертера иногда выполняется набивной, толщина набивки составляет 350—500 мм. Днище тома­совских конвертеров набивное из смолодоломитовой массы, иголь­чатое. Для этого при набивке в форме устанавливают металличе­ские стержни с наружным диаметром, соответствующим диамет­ру сопел. Набивку можно выполнять путем вибрации формы с массой на специальных стендах.

Футеровку обжигают в течение 3—4 ч, сжигая кокс в подавае­мом через днище воздухе. Затем ее выдерживают при высокой

Таблица 8.6. Состав и свойства огнеупоров, используемых для футеровки кислородных конвертеров

		Состав,	О/ /0			Объемная плот­ность, г/см*	Предел проч­ности на сжатие, МПа/м2	X С. С
Огнеупор					О О ч.	О Г. к S S	Ю О	О S- ГО W S =	Ю О	П к А ч» о: о»- 3 А
	О Ьо S	О О	О 5з		О Ч E – O CQ О о П H	V Ч га U I – O S С S
Смолодоломи – товый	30-40	50-56	1-	4	1-5	2,7—3,2	2,6-2,8	12-37	12-18	11-29
Смолодоло-
Митомагиези – товый	46—54	30-52	1-	6	1-5	2,7-3,2	2,5—2,9	9-18	9—51	12-20
Смоломагнези-
Тодоломито – вый	61-64	23-26	2-	3	3-5	2,8—3,2	2,6-2,8	4—11	12-35	15-23
Магнезитовый обожженный	77-84	7-9	3-	4	2-3	2,8—3,1	2,5-2,8	11-15	12-41	15-24
Периклазо­
Шпинелидный (обожженный)	68-72	—			—	—	2,9—3,1	—	43—61	19-23

Примечание, В периклазошпииелидном кирпиче содержится 10—13 % Cr2O3.

Температуре в течение 15 ч для завершения процесса разложения (коксования) смолы. Так же, как и в бессемеровском, на горловине томасовского конвертера зачастую образуется настыль капель вы­носимого из ванны металла, в процессе удаления которой разру­шается футеровка горловины.

Для футеровки конвертеров верхнего и донного кислородного дутья используют только основные огнеупорные материалы. Наи­более широко применяются огнеупоры, перечисленные в табл. 8. 6.

Две главные составляющие основных огнеупоров — окись каль­ция и окись магния — имеют соответственно температуру плавле­ния 2300 и 2800 0C. Окись кальция несколько быстрее растворяется в сталеплавильном шлаке, чем окись магния, более склонна к ги­дратации. Поэтому с увеличением содержания окиси магния в смолосвязанном огнеупоре до определенного предела (около 60— 65 %) стойкость футеровки возрастает. При более высоком содер­жании MgO термостойкость и прочность кирпича снижаются. Учи­тывая это, необходимо ограничивать целесообразный предел концен­трации MgO в нем. Так как доломит шире распространен в приро­де, чем магнезит, использование последнего ограничено. В ряде стран магнезит получают путем извлечения его солей из морской воды и последующей переработки.

Периклазошпинелидный огнеупор отличается высокими проч­ностными свойствами, однако наличие окиси хрома снижает его температуру плавления. Он не всегда достаточно шлакоустойчив.

Смолодоломитовые и смолодоломитомагнезитовые огнеупоры изготавливают по описанной по II разделе для томасовского про­цесса технологии. Они обжигаются в кладке в процессе разогрева конвертера (безобжиговые огнеупоры) или подвергаются предва­рительному обжигу при температуре 1530 0C. Последнее способст­вует повышению прочностных свойств огнеупора и его сопротивляе­мости гидратации влагой воздуха. Такие огнеупоры, однако, в свя­зи со сложностью технологии их изготовления и высокой стоимостью не получили широкого распространения.

Магнезитовые обожженные огнеупоры изготавливают из кусоч­ков обожженного магнезита (магнезитовый клинкер) размерами около 2 мм. В качестве связующих минерализаторов применяют Al2O3, SiO2, Fe2O3 или органическое вещество — меляссу. После прессования кирпичи подвергаются обжигу при температуре 1550—¦ 1650 °С.

Магнезитовые огнеупоры можно готовить на смоляной связке и пропитывать смолой, заполняющей поры углеродсодержащим ма­териалом. Это позволяет уменьшить глубину проникновения оки­слов железа в огнеупор, его разбухание и скалывание при расши­рении, повысить шлакоустойчивость.

Периклазошпинелидный огнеупор изготавливается из магнези­тового клинкера и хромистой руды. Прессуют кирпич под высоким давлением до 100 Па/м2 с последующим обжигом при температу­рах до 1700 0C. В результате взаимодействия окиси магния и хро­ма образуются шпинели MgO-Cr2O3. Из перечисленных огнеупо­ров наиболее широко распространены смолосвязанные безобжи­говые на доломитовой основе благодаря дешевизне изготовления и достаточно высокой стойкости.

Огнеупорные материалы для футеровки конвертеров приме­няют в виде кирпичей, блоков и масс для набивки. Длина кирпича составляет 300—360 мм, а масса 10—15 кг. Использование блоков несмотря на то, что они имеют значительные размеры и, следова­тельно, позволяют уменьшить число швов, не получило широкого распространения из-за большой массы и ухудшения условий тру­да при выполнении кладки вручную. Набивку применяют лишь на отдельных участках футеровки для герметизации кладки и обес­печения свободного расширения кирпичей при нагреве. В большин­стве случаев футеровку выкладывают без раствора («всухую»), за­сыпая образующиеся между кирпичами малые щели магнезитовым порошком и набивая большие зазоры смолодоломитовой массой.

Учитывая, что огнеупоры при нагреве расширяются, в каждом кольцевом слое кладки делают через определенные интервалы тем­пературные швы, устанавливая деревянные прокладки.

Футеруют конвертер чаще всего по схеме, представленной на рис. 8.16. По всей внутренней поверхности кожуха 1 оставляют заполняемый листами асбеста зазор 2 толщиной около 20—30 мм; он позволяет футеровке свободно расширяться при нагреве, пре­дотвращает возникновение температурных напряжений в кожухе, отчасти служит изоляционным слоем, снижающим нагрев метал­лического кожуха. Арматурный (защитный) слой 3 для большей герметичности выкладывают из обожженного хромомагнезитового или магнезитового кирпича толщиной 115—350 мм на растворе. Ap-

Матурный слой служит несколько кампаний и позволяет использо­вать в течение кампании полную толщину внутреннего рабочего слоя футеровки (в участках наибольшего износа), предохраняет кожух конвертера от перегрева, в первую очередь в конце кампа­нии, когда внутренние слои футеровки изношены до предела.

Слой набивки толщиной 50—150 мм из смолодоломитовой мас­сы 4 дополнительно герметизирует кладку конвертера, предохра­няет кожух от проникновения металла в швы, а также облегчает удаление остатков рабочего слоя 5 при ремонте конвертера (без разрушения арматурного слоя). В последнее время, однако, на ряде заводов этот слой не делают, так как при ручной набивке он не обладает достаточной прочностью, что приводит в ряде случаев к местным обрушениям футеровки.

Рабочая зона (слой) футеровки 5 состоит из одного, двух или трех кольцевых слоев огнеупорного кирпича длиной, соответствую­щей толщине каждого слоя. Кладка выполняется без перевязки слоев. Толщина каждого слоя составляет 230—380 мм, материал кирпичей — один из описанных огнеупоров. Шлемовая часть футе­ровки при продувке через многоканальные фурмы изнашивается медленнее цилиндрической, поэтому она (с целью экономии огне­упоров) делается тоньше на 100—150 мм. Днище конвертера имеет арматурный слой из хромомагнезитового кирпича и рабочий—- из огнеупоров. Перед присоединением днища к корпусу конвертера на плоскость разъема накладывают слой смолодоломитовой или смоломагнезитовой массы. С помощью домкратной тележки днище со значительным усилием прижимают к корпусу конвертера, и ог­неупорная масса заполняет все зазоры, а ее излишки выдавливают­ся из стыка. Изнутри конвертера по линии стыка выкладывают до­полнительный слой кирпича. Толщина футеровки днища на 150— 200 мм превышает толщину кладки цилиндрической части.

Футеровку после изготовления разогревают. Если рабочий слой выложен из безобжигового кирпича, разогрев должен обеспечить коксование смолы, входящей в состав огнеупора. Это достигается при скоростном двухчасовом нагреве до 1200 °С. Продолжитель­ность сушки и разогрева футеровки из обожженных огнеупоров до температуры 1000—IlOO0C составляет 12—16 ч. Разогревают фу­теровку с помощью газовых горелок или форсунок, а также путем сжигания кокса, насыпанного в конвертер, в кислороде, вдувае­мом через кислородную фурму.

В процессе работы конвертера рабочий слой футеровки изнаши­вается в результате механического износа (удары кусков лома при завалке его в конвертер, срыв настылей и др.), растворения ее в шлаке, а также под действием термических напряжений. Скорость износа футеровки зависит от состава исходной шихты и выплавляе­мых сталей, хода шлакообразования, а также качества огнеупоров. Она составляет 2,5 мм/плавку для периклазошпинелидного кирпи­ча; 1,5 для смолодоломитового и менее 1 мм/плавку для магнезито­вого огнеупора. Продолжительность кампании конвертера зависит как от скорости износа футеровки, так и от выбранной толщины рабочего слоя и достигает (без торкретирования) 350—450 пла­вок для периклазошпинелидного, 400—900 плавок для смолодоло­митового и 600—1000 плавок для магнезита в наиболее изнашива­емых участках.

Износ неравномерен по высоте и периметру конвертера (рис. 8.17, 1 — новая, 2 — изношенная футеровка). Как правило, наблюдаются места преимущественного (локального) износа. При использовании многоканальных фурм место наиболее интенсивного износа футеровки находится приблизительно в середине цилиндри­ческой части, в так называемой зоне цапф.

Когда в каком-либо участке внутренней поверхности футеровки износ достигает арматурного слоя, конвертер останавливают на ремонт. Ремонт ведут в следующем порядке: отсоединяют отъемное днище, охлаждают футеровку конвертера. Для ускорения охлаж­дения подают в конвертер воздух с помощью вентиляторов, осуще­ствляя теплоотвод в режиме принудительной конвекции. Затем остатки старой футеровки удаляют при горизонтальном положении конвертера, часто с помощью специальной машины на гусеничном ходу, передвигающейся по рабочей площадке. Машина снабжена штангой с установленным на ее конце долотом, совершающей под действием сжатого воздуха возвратно-поступательные движения. Длина штанги достаточна для нанесения ударов долотом по любой части изношенной футеровки. Обломки кирпича из конвертера вы­сыпаются в шлаковую чашу и вывозятся в разливочный пролет, а затем за пределы цеха. После удаления рабочего слоя старой фу­теровки конвертер устанавливают в вертикальное положение квер­ху горловиной, монтируют опалубку и начинают кладку рабочего слоя новой футеровки снизу вверх. При отъемном днище охлажде­ние и удаление старой футеровки и кладка новой значительно уско­ряются, в частности в результате упрощения организации грузо­потоков при подаче материалов в конвертер. После окончания клад­ки цилиндрической и конусной частей к корпусу присоединяют днище и разогревают новую футеровку. Продолжительность ре­монта конвертера составляет двое-трое суток.

Так как износ футеровки конвертера неравномерен и имеет разные причины, в настоящее время используется так называемая позонная дифференцированная кладка конвертера, позволяющая достичь равностойкости разных участков кладки или максималь­но приблизиться к ней. Суть такого способа кладки заключается в том, что толщину кладки в данном районе и вид огнеупора выби­рают с учетом главных причин износа футеровки и его скорости.

В горловине кирпичи изнашиваются от эрозионного действия плавильной пыли, резких колебаний температуры. Они должны иметь высокую механическую прочность, чтобы не разрушаться при срыве настылей. Этого достигают, используя обожженные ог­неупоры, пропитанные смолой. В цилиндрической части основной вид износа — растворение огнеупора в шлаке, и поэтому ее футе­руют термически обработанными смолодоломитомагнезитовыми (смоломагнезитодоломитовыми) или смоломагнезитовыми огнеупо­рами. Завалочная сторона цилиндрической части, которая испыты­вает значительные механические нагрузки при завалке металличе­ского лома, футеруется обожженными доломитовыми огнеупорами с пропиткой смолой. Кладку днища выполняют из смолодоломито – вых и смоломагнезитовых огнеупоров.

Увеличение диаметра сталевыпускного отверстия, изнашивае­мого в процессе выпуска, приводит к чрезмерному сокращению сли­ва плавки и попаданию в ковш значительных количеств шлака, что нарушает технологию раскисления и легирования стали в ковше. ¦ Для уменьшения износа в качестве материала блоков, из которых выкладывается сталевыпускное отверстие, желательно применять огнеупоры из плавленого магнезита, пропитанные смолой.

В целях достижения равностойкости всех участков футеровки конвертера (или приближения к ней) часто увеличивают толщину кладки в тех местах, которые подвержены наиболее интенсивному износу, например в зоне «шлакового пояса» цилиндрической части (см. рис. 8.17).

Для увеличения срока службы футеровки проводятся горячие ремонты. В конвертере иногда оставляют от предыдущей плавки часть шлака высокой основности, но достаточно жидкоподвижного. Конвертер устанавливают таким образом, чтобы шлак заполнил места локального износа кладки, куда затем засыпают бой огне­упорного кирпича. Обломки кирпича частично пропитывают­ся шлаком, вся масса затвердевает в течение 10’—20 мин, после чего начинают следующую плавку. Этот метод называется подваркой. Наваренный слой, хотя и не обладает такой износоустойчивостью, как обычная футеровка, все же в течение нескольких плавок предо­храняет от износа рабочий слой. Однако использование описанного метода приводит к потерям рабочего времени, и он пригоден для ремонта только тех участков футеровки конвертера, которые нахо­дятся в плоскости его вращения. Локальный, наиболее интенсив­ный износ в районе цапф конвертера не может быть устранен та­ким путем. Горячий ремонт сталевыпускного отверстия предусмат­ривает уменьшение его диаметра путем набивки огнеупорной массы вокруг деревянного шаблона, устанавливаемого в отвер­стии.

При заметалливаиии горловины образующиеся настыли перио­дически обрывают с помощью специального приспособления, имею­щего форму якоря, подвешиваемого на крюке главного подъема за­валочного крана. Обрыв настыли вызывает частичное разрушение кирпичной кладки горловины.

Широкое распространение в последнее время получил система­тический горячий ремонт футеровки путем торкретирования. Он заключается в нанесении на изношенные места кладки порошка огнеупорного материала с помощью напольной установки, назы­ваемой торкретмашиной. Иногда огнеупорный материал вдувают специальной вертикальной фурмой (вертикальное торкретирование).

Различают сухое, влажное и огневое (факельное) торкретиро­вание доломитовой, доломитомагнезитовой и магнезитохромитовой массами. Торкрет-масса должна хорошо удерживаться на изношен­ном месте после ее нанесения, свариваться с материалом футеров­ки и иметь достаточно высокую огнеупорность.

Режим торкретирования различен. Известны случаи, когда тор­крет-масса наносится на футеровку один-два раза в день слоями толщиной до 10—50 мм. Чаще футеровку торкретируют через 5—¦ 10 плавок, причем толщина наносимого слоя составляет 5—10 мм. Необходимы достаточно большая скорость торкретирования и про­должительность операции 3—5 мин, чтобы простои на ремонте не превысили увеличения срока службы футеровки. Иногда торкре­тирование применяют по истечении ‘/з—’/2 продолжительности кам­пании конвертера.

При сухом и влажном торкретировании торкрет-масса из бунке­ра поступает в поток сжатого воздуха и выбрасывается через спе­циальную трубу на изношенное место футеровки. При сухом тор­кретировании нанесенный слой удерживается на футеровке хуже, чем при влажном, что вызывает увеличение расхода материалов, но во втором случае затрачивается больше времени на прогрев массы и спекание ее с футеровкой.

Одним из новейших методов повышения стойкости футеровки конвертеров является факельное торкретирование, разработан­ное в СССР. С 1978 г. этот метод внедряется в конвертерных цехах нашей страны.

Факельное торкретирование отличается следующими особен­ностями. Смесь огнеупорных порошков и измельченного кокса (торкрет-масса) подается на поверхность изношенной части футе­ровки в струе кислорода с помощью водоохлаждаемой торкрет – фурмы (рис. 8.18). Наличие в продольной конечной части фурмы большого количества сопел позволяет подавать торкрет-массу на значительную поверхность кладки. При выходе смеси из сопел уголь­ный (или алюминиевый) порошок воспламеняется в струе кислоро­да. Горение продолжается и на поверхности торкретируемой клад­ки. Нагретый в образующемся факеле до высокой температуры (1650—1800 °С) огнеупорный порошок (магнезит, доломит или их смеси), скользя по поверхности кладки, приваривается к ней. В та­ких условиях повышается стойкость нанесенного слоя и снижается расход торкрет-массы.

Рис. 8.18. Схема комплекса оборудования для факельного торкретирования клад­ки 130-т конвертеров:

/ — автоцеменховоз; 2, 3 — промежуточные питатели порошкообразной торкрет-массы; 4— система аспирации для отвода отработанного воздуха; 5 — пульт управления; 6 — рабочий питатель; 7, 8 — рукава для подвода торкрет-массы, кислорода, воды; 9 — торкрет-маши­на; 10 — торкрет-фурма; //— водоохлаждаемый экран

Скорость износа нанесенного таким методом слоя торкрет-мас­сы составляет 2—4 мм/плавку, что сопоставимо с интенсивностью износа материала футеровки рабочего слоя. В качестве горючего материала может служить и природный газ. Для уменьшения рас­хода магнезита и улучшения условий сваривания торкрет-массы с футеровкой к магнезитовому порошку добавляют 20—30 °/о моло­того конвертерного шлака.

Продолжительность факельного торкретирования 2—5 мин. Конструкция торкрет-машины позволяет с помощью манипулятора, несущего горелку, нанести торкрет-массу на любой изношенный уча­сток футеровки. При расходе торкрет-массы 1 кг/т стали продолжи­тельность кампании конвертера увеличивается на 40—50 плавок, а производительность на 0,5 %• Соответствующие частота тор­кретирования и толщина наносимого торкрет-слоя позволяют до­биться практически неограниченной стойкости конвертера: известны случаи, когда кампания продолжалась 10—20 тысяч плавок. Одна­ко существует оптимальная продолжительность кампании, состав­ляющая ориентировочно 1500—2000 плавок. Превышение этого оп­тимума приводит к значительному расходу торкрет-массы (огне­упоров). Увеличение продолжительности кампании и времени работы конвертера позволяют сократить время, затрачиваемое на ремонт футеровки, обеспечивая одновременную работу всех кон­вертеров, установленных в цехе, практически без нарушения темпа подачи слитков в прокатные цехи. Регулируя режим торкретирова­ния и продолжительность кампании, можно совместить ремонты конвертеров и прокатных станов, добиться полной синхронности работы конвертерных и прокатных цехов. В этом случае произво­дительность конвертерного цеха при постоянной работе всех конвертеров возрастет в зависимости от их числа в цехе на 30— 100 %.

По наилучшим результатам факельного торкретирования про­должительность операции составляет 3—5 мин, расход торкрет – массы 400—500 кг/мин (80% магнезита, 20% коксовой пыли), кислорода до 200 м3/мин. Количество операций достигает 15— 20 % от общего числа плавок, т. е. одна операция факельного тор­кретирования проводится через каждые пять—семь плавок, что не­значительно увеличивает средний цикл плавки (на 0,6—1 мин). Магнезита торкрет-массы расходуется около 1—2 кг/т, затраты кир­пича снижаются до 3 кг/т стали.

При факельном торкретировании средняя стойкость футеровки в течение года составила на Запсибе 1405 плавок (без торкретиро­вания— 695 плавок). Достигнутая максимальная стойкость клад­ки 130-т конвертеров (2500 плавок) является наиболее высокой в СССР и Европе.

Для устранения во время факельного торкретирования запы – ления цеха разработана установка вертикального торкретирования, в которой торкрет-фурма опускается в вертикально установленный конвертер через отверстие в камине, и пыль во время операции улавливается системой газоочистки.

9.1. характеристика отходящих конвертерных

Газов

Выходящие из конвертеров донного воздушного дутья газы со­держат 5—35 % СО, 2—15 %С02, 60—90 % N2. Их теплотворная способность, определяемая содержанием горючего компонента (окиси углерода), невелика — около 1000 ккал/м3.

Вне конвертера окись углерода сгорает в атмосфере, что значи­тельно снижает вероятность ее попадания в окружающую среду. Температура отходящих газов не превышает 1000—1500 °С. Так как при донном воздушном дутье температура реакционной зоны неве­лика, запыленность отходящих газов составляет 1—5 г/м3. Счи­талось, что конвертерные газы не требуют очистки от пыли, а использование уносимого ими тепла экономически невыгодно, по­этому газы выбрасывались в атмосферу. В 50-х гг., когда ощути­мее стала необходимость защиты окружающей среды, начали раз­рабатывать системы отвода и очистки отходящих газов. Для рас­сматриваемых конвертеров они не получили широкого применения вследствие появления кислородно-конвертерного передела сначала верхнего, а затем донного дутья, существенно снизившего и без то­го невысокий удельный вес бессемеровского и томасовского про­цессов.

С началом использования кислорода для продувки конвертер­ной ванны стала очевидной необходимость очистки отходящих га­зов. При верхнем кислородном дутье образуется 60—80 м3/т стали дымовых газов. Они содержат 80—90 % СО, 7—20 % CO2, до 2— 5 % H2 и незначительные количества азота, метана, инертных га­зов. Наличие в отходящих газах 0,1—0,2 г/м3 серы создает опас­ность коррозии металлических конструкций газоотводящего тракта.

Пределы воспламенения окиси углерода составляют 12,5— 74,5 %, а водорода 4,5—67 %. В связи с этим в практике могут возникать ситуации, когда состав конвертерных газов приближа­ется к взрывоопасным пределам (или соответствует им), что тре­бует принятия мер (дожигание СО) для предотвращения взрыва.

При высокой концентрации окиси углерода в отходящих газах их теплотворная способность достигает 2000—2500 ккал/м3. Газ такой калорийности можно использовать для энергетических и тех­нологических нужд. Температура отходящих газов составляет 1400—1700 °С, что обусловливает необходимость их охлаждения перед очисткой.

Запыленность отходящих газов колеблется в пределах 40— 1000 г/м3 в зависимости от технологии, периода продувки и состоя­ния шлаковой фазы. Конвертерная пыль состоит в основном из окислов железа и содержит 60—65 % Fe, 2—6 % Mn, остальное SiO2, CaO, Al2O3 и другие окислы. Приблизительно 50—80 % ча­стиц имеют размер менее Ю-5 м, что затрудняет очистку газов. При значительном количестве мелочи и пыли в присаживаемых в конвертер в процессе продувки шихтовых материалах эти частицы могут уноситься потоком отходящих газов. В результате в период добавки шихтовых материалов (чаще всего извести) концентрация пыли увеличивается в два—четыре раза, резко возрастает и содер­жание SiO2 и CaO в пыли.

9.2. системы очистки отходящих газов

С дожиганием

Принципиальная схема системы отвода и очистки отходящих газов представлена на рис. 9.1. Газы, выходящие из конвертера 1, охлаждаются в охладителе конвертерных газов (ОКГ) 2, очища­ются в системе устройств 3, а затем с помощью дымососа 4 вы­брасываются через дымовую трубу 5. В некоторых случаях такая система обслуживает два поочередно работающих конвертера. Различают системы, позволяющие отводить газы с полным дожига­нием без использования выделяющегося тепла, с полным дожига­нием и с использованием выделяющегося тепла.

Рис. 9.1. Принципиальная схема системы отвода и очи­стки отходящих газов

В случае работы с полным дожиганием без использования тепла применяется схема, приведенная на рис. 9. 2. Отходящий из конвер­тера / газ поступает в кессон 2 и ка­мин 4, которые представляют собой охлаждаемые проточной водой метал­лические газоходы. Через отверстие в наклонной части кессона в конвертер вводится фурма 3 для продувки ванны. Между кессоном и горловиной суще­ствует зазор, обеспечивающий поворот конвертера ниже края кессона. По за-

Рис. 9.2. Схема газоотводящего тракта Рис. 9.3. Схема газоотводящего трак – при дожигании отходящих газов без не – та при дожигании отходящих газов с пользования тепла использованием их тепла

Зору в результате разрежения в кессоне воздух подсасыва­ется в газоотводящий тракт. Отходящие газы, смешиваясь с воздухом, сгорают и образуют факел в кессоне и камине. Разре­жение в газоотводящем тракте должно обеспечивать подсос ат­мосферного воздуха в количестве, достаточном для сжигания всех горючих компонентов конвертерных газов. После сгорания и охла­ждения в камине дымовые газы с температурой 1200 0C поступают в скруббер 5. В верхнюю часть скруббера впрыскивается охлаж­дающая вода 6. Количество воды должно быть достаточным для снижения температуры газов на выходе из скруббера до 300— 400 0C или 70—90 0C в зависимости от дальнейшего способа очист­ки. Газы движутся в скруббере по спирали сверху вниз. Такой ха­рактер движения, а также местные сопротивления на входе и вы­ходе газов и увлажнение в скруббере способствуют укрупнению (коагуляции) частиц пыли и их выпадению из газового потока.

Из скруббера газы поступают в устройство для очистки 7. Это ча­ще всего набор установленных вертикально труб Вентури. Поток га­зов проходит вдоль продольной оси каждой из труб Вентури и благо­даря изменению направления и скорости движения, а также подаче воды во входную часть (соосно или перпендикулярно к потоку газа) или в пережим труб и происходящей при этом коагуляции частиц очищается от пыли. В циклонах 8 под действием центробежных сил из потока газов выводится влага вместе со смоченными, укруп­нившимися частицами пыли (шлам). Шлам в ряде мест 10 удаля­ется во время профилактического обслуживания конвертеров или в процессе работы с помощью насосов.

Такая система газоочистки называется мокрой. Перед дымо­сосом 9 отходящие газы после очистки имеют температуру 50— 55 0C и запыленность около 0,02—0,10 г/м3 газа.

Система газоотводящего тракта с дожиганием отходящих кон­вертерных газов и использованием тепла (рис. 9.3) во многом аналогична рассмотренной (условные обозначения те же, что и на рис. 9.2). Конвертерные газы поступают в специальный ОКГ, называемый иногда также котлом-утилизатором. Он состоит из камина 4 цилиндрической формы, имеющего подъемную радиаци­онную и опускную конвективную ветви. На внутренней поверхно­сти рациациоиной ветви газохода расположен экран из стальных трубок, как показано в сечении А—А, по которым под давлением 1,5 МПа циркулирует вода. Во избежание появления пара, ухуд­шения теплоотвода и прогара экрана температура воды не должна быть выше температуры кипения.

Вода с помощью насосов подается в бак-сепаратор, где при снижении давления образуется пар. В конвективной секции газохо­да расположены испарительные и экономайзерные поверхности нагрева, обеспечивающие дальнейшее снижение температуры газа.

В качестве устройства для очистки газа 7 может использовать­ся система мокрой очистки, состоящая из труб Вентури, как и в первой системе. Мокрыми системами очистки дымовых газов осна­щены около 80 % всех кислородно-конвертерных цехов. Основным их недостатком является необходимость в большом количестве расходуемой воды (около 10 м3 на 1000 м3 газа) и последующей ее очистке перед сбросом в природные водоемы.

Довольно часто применяют и устройства для сухой очистки га­за— электрофильтры. Принцип работы их заключается в том, что газ с пылью проходит через систему электродов, на которые подан электрический потенциал. В электрическом поле, окружающем электроды, частицы пыли приобретают заряд и оседают на элек­тродах, имеющих противоположный знак заряда.

Электрофильтры позволяют уменьшить расход воды, но в этом случае потребуются специальные устройства для поддержания тем­пературы и влажности очищаемых газов на уровне, обеспечиваю­щем эффективную очистку. Содержание пыли в очищенном газе составляет 0,1 г/м3 и более.

Известно использование для очистки в устройстве 7 также тка­невых фильтров, снижающих содержание пыли в газе до 0,01 г/м3. Такая очистка из-за ряда причин (отсутствие достаточно надежных в работе тканей, необходимость поддержания перед фильтром за­данной температуры газа и др.) не получила пока широкого распро­странения.

9.3. бездожиговые системы

Основным недостатком систем с дожиганием является неизбеж­ность пропуска большого объема очищаемых газов. Для обеспече­ния надежного сжигания газа воздух подсасывается в газоотводя – щий тракт с избытком (сс>1). Значительное содержание в воздухе азота повышает объем дымовых газов, проходящих через газо – отводящий тракт, в три-четыре раза по сравнению с количеством газов, выделяющихся из конвертера, обусловливая соответствую­щее увеличение размеров оборудования газоотводящего тракта, его стоимости, расхода электроэнергии. Поэтому в последнее время широкое распространение получили бездожиговые системы очист­ки отходящих газов. Принципиальной особенностью таких систем

Является применение специальных устройств, предотвращающих попадание воздуха в газоотводящий тракт в период интенсивного горения углерода. Существует несколько вариантов систем, обес­печивающих отвод конвертерных газов без дожигания. В систе­ме ИРСИД-КАФЛ (Франция), изображенной на рис. 9.4, а, для этого служит подвижный колокол, который, двигаясь вдоль кессо­на 4, занимает верхнее 3 (штрихи) или нижнее 2 положение. Диа­метр колокола внизу в 1,5—2,5 раза больше диаметра горловины конвертера 1. В положении 2 край колокола находится на 1 м ниже края горловины. В верхней части колокола размещены приемники давления. Вырабатываемый ими импульс поступает в систему ре­гулирования, изменяющую разрежение, создаваемое дымососом, и автоматически поддерживающую избыточное давление под ко­локолом на уровне 5—10 Па, что исключает возможность подсоса воздуха в систему.

Количество газа, просасываемого дымососом в единицу времени /г, изменяется в ходе продувки (рис. 9.4, б). В начале продувки А колокол находится в верхнем положении. В результате подсоса воздуха небольшое количество выделяющихся из конвертера го­рючих газов (скорость выгорания углерода еще низка) полностью догорает в газоотводящем тракте. Эти газы, проходя через систему, подобно тампону очищают ее от воздуха, заполнившего систему в межпродувочный период. С началом интенсивного горения уг­лерода Б колокол опускается в нижнее положение, под ним созда­ется подпор и газоотводящий тракт изолируется от атмосферы. За время от Б до В, когда скорость выгорания углерода начинает значительно уменьшаться, через газоотводящий тракт проходят без дожигания только конвертерные газы. В момент В колокол поднимается в верхнее положение, и в результате подсоса воздуха отходящие газы начинают сгорать с недостатком кислорода, а по­являющийся затем в газоотводящем тракте избыточный воздух соприкасается только с тампоном сгоревших газов. В точке Г регу­лирование заканчивается, и газоотводящий тракт на межпродувоч­ный период заполняется воздухом.

В другой системе бездожиговой очистки ОГ-БД (Япония — ФРГ) для уплотнения зазора между подвижным колпаком и гор­ловиной конвертера под колпак вдувается азот. В начале продувки подаваемый азот промывает газоотводящий тракт от воздуха, в ре­зультате чего в начале периода окисления углерода СО в трак­те не сгорает. В дальнейшем, по мере увеличения скорости выго­рания углерода и количества конвертерных газов, подача азота снижается, подпор создают сами конвертерные газы. После паде­ния скорости выгорания углерода ниже некоторой величины вновь начинается подача азота, продолжающаяся в течение 1—2 мин и после окончания продувки.

Конвертерные газы в бездожиговых системах охлаждаются и очищаются теми же способами, что и в описанных выше системах с дожиганием. Однако системы бездожиговой очистки компактнее и дешевле, так как благодаря устранению подсоса воздуха коли­чество отходящих газов уменьшается.

Несгоревший конвертерный газ после очистки может поступать в газгольдер (емкость для хранения газа) и оттуда на энергетиче­ские или технологические нужды, что экономит топливо в масшта­бах заводского хозяйства. По такому способу работают системы ОГ-БД. В системах ИРСИД-КАФЛ конвертерный газ сжигается на свече. В процессе работы системы существуют кратковременные периоды (в районе точек Б я В на рис. 9.4,6), когда концентрация окиси углерода в сбрасываемом газе ниже предела воспламенения. В этом случае окись углерода не сгорает, а выбрасывается в атмо­сферу в количестве до 0,2 м3/т стали и загрязняет окружающую среду.

В отечественной практике получили распространение бездожи – говые газоочистки с открытой схемой отвода конвертерных газов и регулированием давления в устье кессона путем изменения разре­жения, создаваемого дымососом, или сопротивления в трубах Вен – тури. В самой схеме может быть предусмотрена двухступенчатая (грубая и тонкая) очистка в трубах Вентури. Предотвращение по­падания в отходящие газы воздуха достигается путем подачи во все зазоры и щели газоотводящего тракта азота, обеспечивающего противодавление.

В системах с бездожиговой очисткой шихту в конвертер пода­ют по закрытым трубопроводам, врезанным в водоохлаждаемый кессон, чтобы уменьшить опасность подсоса воздуха. Через неплот­ности в системе подачи шихты и отверстие в кессоне для ввода кислородной фурмы в конвертер может подсасываться воздух. Поэтому в образующихся зазорах путем подачи азота создается подпор, и завеса из этого инертного газа предотвращает подсос воздуха в систему.

Оборудование газоотводящего тракта в пределах главного зда­ния конвертерного цеха размещается по-разному. Охладитель кон­вертерных газов и газоочистка компонуются и располагаются в конвертерном пролете вдоль линии конвертеров. Отходящие газы выводятся за пределы здания к дымососам по трубопроводам через разливочный или конвертерный пролет при разливке в изложницы или на MHJ13. Иногда газоочистка размещается за пределами глав­ного здания.

Стоимость системы охлаждения и очистки газов составляет 10—• 20 % стоимости конвертерного цеха. Работа системы во многом определяет не только эффективность очистки газа и соблюдение санитарных норм, но и бесперебойную работу цеха, следовательно, его производительность. Поэтому выбору типа системы в послед­нее время уделяется большое внимание.

Выбор системы очистки газа зависит от наличия воды в дан­ном районе. При мокрой очистке капитальные затраты на 15— 20 % ниже, чем в случае использования электрофильтров, но эксплу­атационные затраты в первые годы работы на 10—15 % выше. С повышением интенсивности продувки и садки конвертеров коли­чество отходящих газов увеличивается. Это сопровождается ростом мощности и габаритов используемого оборудования, что усложняет его изготовление в соответствующих отраслях машиностроения. Переход на бездожиговую систему отвода конвертерных газов су­щественно облегчает решение задачи.

Основные узлы систем и оборудования для охлаждения и очист­ки отходящих газов из конвертеров верхнего и донного кислород­ного дутья аналогичны. В последнем случае газы содержат не­сколько больше водорода, поступающего из защитной среды. Кон­центрация пыли в газах в два-три раза ниже, однако пыль более мелкая, со значительной долей фракции менее 10~6 м. Содержание пыли в очищенном газе удовлетворяет санитарным нормам и на­ходится на уровне характерных для верхнего кислородного дутья величин.

Обязательным элементом конструкции конвертера донного кис­лородного дутья является ограждение, соединенное с газоотводя­щий трактом и обеспечивающее отсос обильно выделяющегося ды­ма при повалках конвертера. Оно снабжено раздвижными дверьми, позволяющими загружать лом и заливать чугун в конвертер, от­бирать пробы, осматривать днище и сталевыпускное отверстие.

10.1. общие вопросы снабжения и планировки

Специфика конвертерного производства, как и других стале­плавильных процессов, заключается в том, что оно является связу­ющим звеном всего металлургического цикла. Это вызывает необ­ходимость синхронности и согласованности работы конвертерного, доменного и прокатных цехов. Темп выплавки чугуна в доменных печах металлургического завода должен соответствовать его по­треблению в конвертерном цехе, а количество выпускаемых сталь­ных слитков обеспечивать ритмичную работу прокатных станов. Весьма важно не только организовать безостановочную работу кон­вертеров и прокатного оборудования, но и свести к минимуму в каждый данный момент излишки жидкого чугуна и ожидающих проката стальных слитков. Синхронность предполагается и в осуществлении ремонта технологического оборудования.

Территориальная близость основных металлургических цехов

ООО

С+и

JT

И .г~—] i I I L^i

H «6 7 8

Г»

Н. ч

Рис. 10.1. Схема взаимодействия отделений конвертерного цеха между собой и со смежными основными цехами

Позволит при передаче металла свести к минимуму потери тепла, а также обеспечить более надежный рабочий контакт цехов. В прак­тике металлургического производства бывают случаи, когда дис­пропорция развития одного из основных цехов обусловливает не­обходимость осуществления весьма дальних перевозок. Так, если доменное производство на данном заводе выпускает чугуна боль­ше, чем в состоянии переработать сталеплавильные агрегаты, то жидкий чугун передается за десятки километров в ковшах миксер – ного типа на соседний завод, где в нем нуждается сталеплавиль­ное производство. Стальные слитки могут перевозиться в горячем состоянии в контейнерах-термосах на автомобильном ходу или в холодном виде железнодорожным транспортом с того завода, на котором их выпускают больше, чем в состоянии переработать прокатные цехи, на тот завод, где производственные мощности про­катных цехов остаются недоиспользованными. Однако такие слу­чаи единичны и являются вынужденными решениями, которые не могут быть рекомендованы для широкого использования.

Конвертерный цех получает значительное количество шихтовых материалов из смежных цехов и с предприятий за пределами за­вода. Схема взаимного расположения основных металлургических цехов, а также отделений конвертерного цеха в общем виде пред­ставлена на рис. 10.1. В состав конвертерного цеха II входят: мик- серное отделение 2, где хранится жидкий чугун; шихтовое отделе­ние 3, в котором складируют шихтовые материалы; главное здание 4, где выплавляется и разливается сталь; отделение разде­вания слитков 5; отделение охлаждения 6, чистки 7 и смазки 8 из­ложниц; отделение подготовки составов 9, где окончательно гото­вятся и формируются составы под разливку стали в изложницы. Часто отделения (участки) 5—9 входят в состав цеха подготовки составов (ЦПС). При разливке конвертерной стали на МНЛЗ от­деления 5—9 в составе конвертерного цеха отсутствуют, в резуль­тате чего капитальные затраты на его строительство снижаются.

Жидкий чугун Ч поступает из доменных печей 1 доменного це­ха/в миксерное отделение 2, затем его по мере необходимости пе­редают в конвертерный пролет главного здания 4 для заливки в конвертер. Металлический лом JI и неметаллическую шихту HM доставляют в шихтовое отделение 3, откуда их подают в конвертер­ный пролет главного здания 4 для загрузки в конвертер. Выплав­ленную сталь разливают в разливочном пролете главного здания, полученные слитки С в изложницах И направляют в отделение раздевания слитков (стрипперное) 5. В этом отделении с помощью стрипперного крана слиток отделяют от изложниц. Затем слитки поступают в нагревательные колодцы прокатного цеха III, а из­ложницы охлаждают в отделении (участке) охлаждения излож­ниц 6, чистят в отделении (участке) чистки изложниц 7. Смазку на их внутреннюю поверхность наносят в отделении смазки излож­ниц 8 (на заводах, где при разливке используют шлаковые смеси, внутреннюю поверхность изложниц не покрывают смазкой). После этого в отделении подготовки составов 9 изложницы и поддоны формируют в составы, которые затем направляют в разливочное отделение главного здания для разливки стали последующих пла­вок.

Если применяют непрерывную разливку стали, в разливочном пролете устанавливают МНЛЗ. Полученную заготовку направляют после предварительной обработки в нагревательные печи прокат­ного цеха III.

Материалы и технологическое оборудование передают в кон­вертерный цех по железнодорожным путям с помощью тепловозов и конвейеров.

10.2. подача жидкого чугуна

На заводе с полным металлургическим циклом жидкий чугун передают из доменного цеха в чугуновозных ковшах вместимостью 80—140 т по железнодорожным путям тепловозами в миксерное отделение (рис. 10.2). В миксерном отделении жидкий чугун хра­нится в миксере 2, представляющем собой сосуд цилиндрической формы. Металлический кожух миксера внутри футерован магнези­товым кирпичом. Для заливки чугуна в верхней части миксера на­ходится окно, закрываемое крышкой. Миксер опирается на роли­ковые катки 3 и устанавливается на специальном фундаменте 4. Чугуновозный ковш 1, в котором чугун доставлен из доменного це­ха, миксерным краном 6 поднимают на уровень заливочного окна и через него заливают в миксер. Из миксера чугун через сливной носок сливают в ковш 5 и одновременно взвешивают. Затем теп-

Рис. 10.3. Форма чугуновозного ковша миксерного типа

Ловозом ковш перевозят в конвер­терное отделение по железнодо­рожным путям, часто проходя­щим по эстакаде. Вместимость ковша должна соответствовать массе необходимого на плавку чугуна. Это позволит сократить продолжительность его заливки.

В миксерном отделении рядом с миксером установлены стен­ды, снабженные машинами для скачивания доменного шлака с поверхности жидкого чугуна в ковше перед заливкой в миксер. Рабочим органом таких машин является штанга с металлическим гребком на конце. При возврат­но-поступательном движении штанги гребок скачивает шлак с по­верхности жидкого чугуна в ковше через сливной носок в шлаковую чашу. Скачивание доменного шлака, содержащего около 40 % SiO2 и свыше 1 % S, предотвращает попадание его в миксер, а затем в конвертер, что облегчает наведение конвертерного шлака требуемой основности и процесс десульфурации.

В торцах миксера для отопления его смесью коксового и домен­ного газов или природным газом установлены специльные го­релки.

W W /// /// ж W/ M

Рис. 10.2. Схема миксерного отде­ления

В типовых отечественных цехах вместимость миксера равна 600, 1300 и 2500 т при садке конвертеров соответственно 50, 150 и 250—350 т, т. е. количество чугуна в миксере более чем в десять раз превышает массу порции чугуна для одной плавки. Такой запас обеспечивает бесперебойную работу конвертеров при периодиче­ском, иногда неравномерном поступлении чугуна из доменного це­ха. Кроме этого, в сливаемом из миксера чугуне достигается более стабильное содержание элементов, чем в чугуне, поступающем из доменного цеха. Это в значительной степени способствует стаби­лизации исходного состава шихты и соответственно технологии ве­дения продувки, улучшает технико-экономические показатели кон­вертерного процесса.

313

В последнее время размеры доменных печей увеличились, в свя­зи с чем возросло количество чугуна, получаемого за один выпуск. Это обусловило необходимость совершенствования условий его тран­спортировки, в частности увеличения вместимости чугуновозных

11 M Ковшей, особенно при передаче жидкого чугуна на значительные расстояния (снижаются тепловые потери). С учетом этого, а также в целях экономии капитальных затрат на строительство сталепла­вильных цехов были созданы специальные ковши так называемого миксерного типа. В отличие от обычной форма указанных ковшей приближается к форме миксера (рис. 10.3). Ковш, установленный на железнодорожной платформе, перевозится тепловозом по желез­нодорожным путям. Окно 1 в верхней части ковша служит для залив­ки чугуна из доменной печи. Оно снабжено сливным носком для слива чугуна из ковша организованной струей. В торцах ковша крепятся цапфы 3, опирающиеся на подшипники 2. С их помощью ковш может вращаться вокруг продольной оси. В конвертерном цехе на­ходится стенд, где переливается чугун из ковша миксерного типа в обычный ковш, служащий для заливки чугуна в конвертер. Обыч­ный ковш устанавливают в приямке около стенда, на который по­дают платформу с ковшом миксерного типа. Ковш наклоняется с помощью автономного механизма поворота 4, находящегося на той же железнодорожной платформе.

При использовании ковшей миксерного типа нет необходимости в строительстве миксерного отделения. Потери тепла в таком ков­ше, а следовательно, и скорость падения температуры в нем значи­тельно меньше, чем в обычном, и составляют соответственно 15—30 и 50—100 град/ч. Большая часть доменного шлака при сливе чу­гуна остается в ковше миксерного типа, что позволяет в ряде слу­чаев не удалять шлак из обычного ковша. Однако при использова­нии ковшей миксерного типа усложняется устройство железнодо­рожного пути: колея должна иметь большие ширину и радиус за­круглений. Вместимость ковшей миксерного типа составляет 140— 600 т.

Иногда конвертерные цехи строятся на заводах с неполным ме­таллургическим циклом (без доменного цеха). В том случае, если поблизости нет других заводов, которые могли бы стать поставщи­ками жидкого чугуна, чушковый чугун переплавляют в вагранках. При большой садке конвертеров используются вагранки горячего дутья производительностью 50—100 т/ч. Пролет вагранок в соста­ве конвертерного цеха находится в непосредственной близости к конвертерному пролету.

В металлургическом производстве наблюдается тенденция уве­личения содержания серы в коксующихся углях и соответственно в выплавляемом чугуне. В конвертерах же производится все боль­ше ответственных, качественных марок стали с содержанием серы не более 0,005—0,015 %. В связи с этим значительная часть чугуна сейчас подвергается предварительной десульфурации. Перед про­ведением последней крайне необходимо удалить шлак с поверхно­сти чугуна до подачи в миксер или конвертер. В противном случае сера из шлака в процессе продувки перейдет в сталь, что обесценит предварительную десульфурацию. Чугун с особо низким содержа­нием серы для производства высококачественной стали должен быть практически полностью очищен от ковшового шлака. В ряде случаев чугун переливают, через специальные устройства сифонно­го типа, что сопровождается потерями-тепла и требует специаль­ных затрат, но обеспечивает практически полное отделение шлака от металла.

10.3. подача металлического лома

В конвертерных процессах донного воздушного дутья количест­во перерабатываемого лома не превышает 2—5 % от садки конвер­тера. Лом на шихтовом дворе загружают в совки, последние по­дают на площадку, расположенную выше горловины конвертера. При наклоне совка лом поступает по желобу в горловину агрега­та. Лом загружают со стороны конвертера, противоположной той, с которой заливают чугун. Такая схема подачи называется двусто­ронней.

При использовании верхнего или донного кислородного дутья количество перерабатываемого лома достигает 25—30 % от массы металлозавалки. Лом хранится в шихтовом отделении, располо­женном в главном здании цеха или в отдельном здании (см. рис. 10.1). В шихтовое отделение лом поступает в вагонах через ко­провый цех завода из прокатных цехов (оборотный лом) или с пред­приятий Вторчермета (лом со стороны). Насыпная масса кусков лома небольшой толщины со значительным отношением длины к толщине и неправильной геометрической формы (легковесный лом) составляет менее 1 —1,5 т/м3. Такой лом пакетируют на пакетир – прессах предприятия Вторчермета или копровой цех завода. Раз­меры пакетов 0,5X0,5X0,7 м и 1,7X1X1 м, а насыпная масса пре­вышает 1,5 т/м3. Увеличение насыпной массы лома позволяет умень­шить емкость, из которой он заваливается в конвертер, и сокра­тить продолжительность завалки.

В шихтовом отделении лом из вагонов разгружают в ямы кра­ном, оснащенным электромагнитной шайбой. Лом разной насыпной массы (оборотный и со стороны) стараются хранить отдельно. Тог­да при погрузке лома на плавку удается, выбирая его тип, добить­ся приблизительно одинакового соотношения насыпной массы в шихте на всех плавках.

11*

315

По мере необходимости лом краном загружают в совки (короб­ки). Желательно, чтобы вся порция лома, предназначенного на плавку,. находилась в одном совке и продолжительность завалки была минимальной. На практике применяются совки вместимостью от 8 до 100 м3. Лом в совке взвешивают, масса его корректируется в зависимости от результатов взвешивания. Совки с ломом пере­даются к конвертерам двумя путями. Если шихтовое отделение находится в отдельно стоящем на уровне пола завода здании, то сов­ки устанавливают на железнодорожных платформах, которые по­дают тепловозом по наклонной эстакаде в загрузочный пролет глав­ного здания на железнодорожный путь, проложенный вдоль фронта конвертеров. Для завалки лома в конвертер служит завалочный кран. Если лом хранится в шихтовом отделении, расположенном в главном здании конвертерного цеха, то совки с ломом устанавли­вают на платформах, передаваемых по поперечным железнодорож­ным путям, уложенным на уровне пола цеха, к проемам в рабочей площадке. Они поднимаются затем через проем на рабочую пло­щадку, и полупортальным краном, передвигающимся вдоль фронта конвертеров по рабочей площадке, лом загружают в конвертер. Эта схема подачи лома в последнее время распространена наибо­лее широко, так как стоимость шихтового отделения намного мень­ше стоимости отдельно стоящего здания, а процессы завалки лома и заливки жидкого чугуна в конвертер не зависят друг от друга.

Иногда поданные на рабочую площадку совки с ломом устанав­ливают на специальную завалочную машину, передвигающуюся вдоль фронта конвертеров. Если ось совка перпендикулярна к оси железнодорожной колеи, то лом заваливают в конвертер непосред­ственно при наклоне совка. Если ось совка параллельна оси колеи, то при его кантовке лом поступает в поперечный направляющий желоб, а из него в горловину конвертера. Известна также бадьевая завалка лома при вертикальном положении конвертера. Однако последние два способа не получили широкого распространения.

Во всех описанных схемах лом к конвертеру доставляют со сто­роны заливки чугуна (загрузочного пролета). Такой способ пода­чи металлической шихты называется односторонним. Известны дву­сторонние способы подачи, которые, однако, применяются ограни­ченно. В этом случае целесообразнее перемещать совки с ломом индивидуально к каждому агрегату в направлении, поперечном линии конвертеров.

10.4. подача сыпучих материалов

Сыпучие, главным образом неметаллические шихтовые мате­риалы, поступают в конвертерный цех из других вспомогательных цехов. Основным видом сыпучих материалов является известь. Она получается при обжиге известняка во вращающихся или шахт­ных печах известковообжигательного цеха данного металлургиче­ского завода и транспортируется в конвертерный цех в контейне­рах или в других емкостях.

В томасовских цехах известь из специальных бункеров выгру­жают в вагонетки и взвешивают. Вагонетки подаются к конверте­рам по площадке, расположенной выше горловины конвертеров. Известь из вагонеток загружается в воронки, а перед заливкой жид­кого чугуна она по вертикальным трубам засыпается через горло­вины в конвертеры.

В современных кислородно-конвертерных цехах поступающие вагоны с известью и другими сыпучими материалами разгружают­ся с помощью вагоноопрокидывателя в шихтовом отделении. Сыпу­чие материалы обычно хранятся в ямных бункерах, из которых их загружают с помощью грейферного крана. Для транспортировки сыпучих материалов используют конвейеры, чаще всего ленточно­го типа, которые находятся в крытых галереях, соединяющих ших­товое отделение с главным зданием. Конвейеры и галереи распо­лагаются наклонно (под углом до 15°) к горизонту, что позволяет передавать материалы с уровня пола завода от ямных бункеров на высоту расходных бункеров, установленных в конвертерном проле­те в торце главного здания (см. рис. 10.1). С этого конвейера сыпу­чие направляются на конвейер 1 (рис. 10.4), проходящий вдоль фронта конвертеров от торца конвертерного пролета до среднего конвертера. С конвейера 1 посредством подвижного реверсивного конвейера 2 сыпучие поступают в расходные бункеры 3. Каждый из бункеров предназначен для определенного вида материалов. Наибольшие бункеры, иногда два, отводятся для извести, так как ее расход на выплавку стали особо значителен. Самый небольшой бункер предназначен для плавикового шпата. Остальные — для хранения железорудных материалов или известняка (в зависимо­сти от того, каким из этих материалов корректируют температур­ный режим плавок). Из расходных бункеров шихта через питате­ли 7 различной конструкции загружается в весы-дозатор 4, взве­шивается, конвейером 5 переносится в промежуточный бункер 6. Если добавка в конвертер должна состоять из нескольких видов сыпучих материалов, то они поочередно загружаются в весы-доза­тор, а затем поступают в промежуточный бункер. Все операции по распределению шихты по бункерам, передаче и взвешиванию авто­матизированы.

F

4

Рис. 10.4. Схема подачи шихтовых Рис. Ю.5. Схема подачи пылевидной изве- материалов через бункера сти в потоке кислорода

Из промежуточного бункера сыпучие материалы подаются в кон­вертер. При дожиговой системе отвода конвертерных газов мате­риалы засыпаются по передвигающемуся наклонному лотку. После ввода добавки лоток отодвигается от горловины, чтобы вы­бросы металла и шлака не намерзали на нем. При бездожиговом отводе конвертерных газов лотки представляют собой стационар­ные наклонные водоохлаждаемые трубы, врезанные в кессон газоотводящего тракта. В цехах с большими конвертерами промежу­точные бункера и лотки устанавливают симметрично с двух сторон конвертера, так как масса добавки значительна.

Известны и другие способы подачи сыпучих материалов в рас­ходные бункера (с помощью мостовых кранов, бадей, скиповых подъемников). Используются различные сочетания оборудования для передачи шихты из расходных бункеров в конвертеры (моно­рельсовые и напольные тележки, контейнеры и т. д.). Выбор той или другой схемы подачи сыпучих материалов в конвертер опре­деляется конкретными производственными условиями.

При переделе в конвертерах верхнего кислородного дутья высо­кофосфористых чугунов, а также в случае донной кислородной про­дувки известь подают в пылевидном состоянии следующим образом. После помола в специальном отделении она поступает в кон­вертерный цех в контейнерах, откуда перегружается пневмотран­спортом в бункер 1 (рис. 10.5), установленный в конвертерном про­лете. В бункере 1 поддерживается давление, под действием которо­го пылевидная известь при открытом клапане 3 эжектируется кис­лородным потоком в трубопровод 4. В основание бункера через трубопровод 2 подается кислород, поддерживающий известь в этой части бункера во взвешенном состоянии, что предотвращает ее уплотнение (слеживание) и обеспечивает равномерное поступление в эжектирующий поток кислорода. Содержание пылевидной из­вести в кислородном потоке регулируется положением клапана 3. Известь переносится кислородом к конвертеру и через сопла кис­лородной фурмы вдувается в ванну. Аналогичным образом вводит­ся в конвертерную ванну науглероживающий материал в потоке азота при донной продувке.

Сыпучие металлические материалы (ферросплавы) для раскис­ления и легирования стали поступают в конвертерный цех в бадьях. Затем их разгружают в бункера, расположенные над рабочей площадкой конвертерного пролета. Необходимую порцию ферро­сплавов высыпают из бункеров в установленную на весах емкость, передаваемую затем монорельсовым тельфером или аккумуляторной тележкой к бункерам, расположенным над местом выпуска. Ферро­сплавы можно транспортировать также специальными конвейера­ми. Во время выпуска стали из конвертера ферросплавы из бунке­ров через желоба высыпают в сталеразливочный ковш. В совре­менных цехах их перед вводом в ковш часто нагревают и прока­ливают. Ферросплавы подают в ковш и в жидком виде.

В современных конвертерных цехах в разливочном пролете на границе с конвертерным или в последнем оборудуется плавильный участок. Ферросплавы плавят в индукционных или дуговых печах садкой 10—25 т, расплав (лигатуру) выпускают в ковши, которые перевозят к месту выпуска металла из конвертера для заливки в сталеразливочный ковш. Расплавляют в первую очередь тугоплав­кие ферросплавы, особенно в случае присадки их в сталь в боль­шом количестве.

Огнеупоры и другие материалы для ремонта .конвертеров по­ступают в конвертерный цех в контейнерах из огнеупорного цеха металлургического или специализированного огнеупорного завода. Днища обычно готовят в отделении днищ и на специальных тележ­ках с телескопическими подъемниками подают в конвертерный про­лет на завершающем этапе ремонта конвертера.

10.5. планировка конвертерных цехов

И работа оборудования

Особенностью работы конвертерного цеха является высокая ин­тенсивность грузопотоков, поэтому очень важна рациональная пла­нировка главного здания и взаимного расположения отделений цеха, обеспечивающая независимость грузопотоков друг от друга при компактности занимаемой площади.

Устройство цеха с конвертерами донного воздушного дутья, на­пример бессемеровского, показано на рис. 10.6. Сыпучие материалы поступают в шихтовое отделение /, откуда по мере надобности по­даются в конвертерный пролет VI (например, бадьевой системой). Миксерное отделение IV обычно примыкает непосредственно к торцу конвертерного пролета VI. В отделении устанавливают один или два миксера 1 вместимостью 600 т для бессемеровских и 1400 т для томасовских цехов, так как в последних количество конверте­ров доходит до шести, а садка каждого достигает 80 т. С помощью миксерного крана 13 чугун сливают в миксер, а из него — в ковш 11, устанавливаемый на тележке 10. Последняя по рельсам 2 передви­гается к конвертерам 12. При продувке металла конвертерные га­зы направляются в камин, где сгорают, а затем выбрасываются в атмосферу. Процессом продувки управляют из дистрибуторной 5. Продутый металл из конвертера 12 сливают в сталеразливочный ковш 8, установленный на тележке 7, передаваемой по рельсам перпендикулярного пути 9 в разливочный пролет V. Ковш со сталью в разливочный пролет может переносить также специальное устройство поворотного типа, которое располагается на границе конвертерного и разливочного пролетов.

Разливочный кран 4 переносит ковш 8 и устанавливает его на разливочных стендах 3 и 6, под которыми проходит железнодорож­ный путь для передвижения тележек с изложницами 14. Так как при донной продувке днища быстро изнашиваются и требуют ча­стой замены, существует отделение ремонта днищ 11, связанное с конвертерным отделением Vl поперечными железнодорожными пу­тями. В отделении III также ремонтируют и готовят к разливке сталеразливочные ковши.

В томасовских цехах имеются, кроме того, доломитное и то – масофосфатное отделения, расположенные в зданиях, примыкаю­щих к главному. В доломитном отделении установлены вагранки для обжига доломита, оборудование для помола обожженного до­ломита, подготовки смолы, ее смешения с доломитом, прессования кирпича, изготовления днищ. Томасофосфатное отделение предна­значено для переработки высокофосфористого шлака, образующе­гося при продувке томасовского чугуна. Шлак гранулируют, из­мельчают до частиц, величиной менее 0,25 мм, из него извлекают

IЖ

/// ^ /// W

77Г

Puc. 10.6. План (а) и разрез (б) цеха с конвертерами воздушного дутья

Корольки металла. В дальнейшем шлак расфасовывают в емкости и отправляют потребителю для использования в качестве фосфат­ного удобрения.

Планировка цеха с конвертерами верхнего кислородного дутья и организация работы в нем зависят прежде всего от того, разли­вается ли выплавляемая сталь в изложницы или с помощью МНЛЗ.

В обоих случаях необходимо, чтобы основные грузопотоки в це­хе не зависели друг от друга, конвертеры располагались линейно (что позволит в дальнейшем увеличить производственную пло-

А

Рис. 10.7. План (а) и разрез (б) конвертерного цеха с верхней кислородной про­дувкой и разливкой стали в изложницы

Щадь цеха путем его удлинения), основные производственные отде­ления были объединены в главном здании.

A-A

Устройство главного здания конвертерного цеха с разливкой стали в изложницы показано на рис. 10.7. Миксерное и шихтовое отделения находятся в отдельно расположенных зданиях (см. рис. 10.1). Из них в конвертерный цех поступают жидкий чугун, металлический лом и сыпучие материалы. Жидкий чугун достав­ляют тепловозом в загрузочный пролет / главного здания в чугу – новозных ковшах 1, установленных на тележках. В конвертер 4 его заливают заливочным краном 3. Металлический лом в сов­ках 2, установленных на железнодорожных платформах, также по­дают в загрузочный пролет I тепловозами, но с противоположной стороны цеха. Лом в конвертер заваливают краном 3.

В конвертерном пролете II кроме конвертеров размещаются система отвода конвертерных газов, механизм подъема и опуска­ния фурмы, система бункеров и другое оборудование, обеспечива­ющее подачу сыпучих материалов в конвертер. На рабочей пло­щадке конвертерного пролета располагаются бункера для ферро­сплавов, иногда печи для их расплавления, оборудование для ремонта конвертеров. В некоторых цехах здесь же находится экс- пресслаборатория для анализа проб металла и шлака.

Сталь из конвертера выпускают в сталеразливочный ковш 6, а шлак — в шлаковую чашу 5, установленные на специальных платформах, передвигающихся по поперечным железнодорожным путям, соединяющим конвертерный II и разливочные III н IV про­леты. Перемещением сталевозных тележек управляют дистанцион­но с пультов управления.

Под рабочей площадкой загрузочного и конвертерного проле­тов прокладывают бетонные автодороги для доставки в цех необ­ходимых материалов, деталей, механизмов. Здесь же располага­ются складские и вспомогательные помещения.

Сталеразливочный ковш, доставленный в один из разливочных пролетов разливочным краном 7, передают к разливочным пло­щадкам 8, около которых на железнодорожных путях ставят со­ставы тележек 9 с изложницами. Железнодорожные пути, в част­ности съезды из разливочного пролета за пределы главного зда­ния, устроены таким образом, чтобы тепловозы подавали и увозили составы с изложницами независимо друг от друга, максималь­но используя фронт разливочных площадок. В первом нз разли­вочных пролетов III располагается оборудование подготовки ста – леразливочных ковшей: ремонтные ямы, склад ковшового кирпича, отделение стопоров или бесстопорных устройств, печи и стенды для сушки стопоров и ковшей и др. В ряде цехов, построенных в послед­нее время, подготовка ковшей ведётся в специальном ковшовом пролете, устроенном по типу пролета V и находящемся между конвертерным и разливочными пролетами. Это позволяет выпол­нять в каждом из пролетов, ковшовом и разливочном, специфиче­ские операции, следовательно, специализировать крановое обору­дование. В первом из разливочных пролетов можно увеличить дли­ну разливочных площадок.

Схема устройства главного здания кислородно-конвертерных цехов с непрерывной разливкой стали приведена на рис. 10.8. От­деление шихтовых материалов I с ямамн 1 и кранами 2 находится в корпусе главного здания. В целях дальнейшей специализации отделений цеха предусмотрен шлаковый пролет II, оснащенный мостовыми кранами 3. Чаши 11 со шлаком выводят из конвертер­ного пролета IV в шлаковый пролет по поперечным железнодорож­ным путям, проложенным под каждым из конвертеров. В шлако-

Л ¦ /2

J

^Qt=

Ч I

Ш

J

1—– Г

Г 11 –I4-

9—	X	У у у-»/*
10—	X	I ft jj у

V/

Vll

17-

13 /4 15 ‘ -L 1

7 ей

Щ

Ш

СП

,16

VHl

Пш

Ш ш

А

A-A

Рис. 10.8. План (а) и разрез (б) конвертерного цеха с верхней кислородной продувкой и разливкой стали на МНЛЗ

Вом пролете заменяют полные шлаковые чаши пустыми, перестав­ляя их с одной тележки на другую. Пустые шлаковые чаши направ­ляют в конвертерный пролет к выпуску очередной плавки, а полные вывозят из цеха к месту переработки шлака или на шлаковые от­валы. Лом из шихтового отделения / передается в совках по по­перечным железнодорожным путям в загрузочный пролет III и че­рез проемы 6 поднимается на рабочую площадку.

Загрузочный пролет III кроме полупортальных кранов 7 для завалки лома в конвертер оборудован заливочными кранами 5 для заливки жидкого чугуна из ковшей 4, доставленных на тележках из миксерного отделения в загрузочный пролет. В последнем уло­жены железнодорожные пути, выходящие за пределы главного зда­ния и соединяющиеся с заводской железнодорожной сетью, по ко­торым в конвертерный пролет подают составы с огнеупорами для ремонта конвертеров и запасные части оборудования. В загрузоч­ном пролете также ремонтируют кислородные фурмы.

В конвертерном пролете IV размещаются конвертеры 8 и кра­ны 9 для перемещения грузов. Управление конвертером осущест­вляется из операторских, находящихся против конвертеров на гра­нице загрузочного III и шлакового II пролетов. Здесь же помеща­ется комплекс ЭВМ, если цех им располагает. На рабочей площад­ке смонтирована установка для отправки проб металла и шлака по коммуникациям пневмопочты, соединяющим рабочую площадку с экспресс-лабораторией. Современная экспресс-лаборатория обору­дована установками масс-спектрометрического контроля.

В конвертерном пролете на рабочей площадке устанавливают­ся также бункера для ферросплавов и оборудование, необходимое для ремонтов конвертеров при кладке футеровки; поступающие ог­неупоры подаются внутрь конвертера с помощью крана. В некото­рых цехах оборудование системы отвода газов располагается не в конвертерном, а в специальном энергетическом пролете, отделен­ном от конвертерного сплошной стенкой. Оба пролета находятся под одной крышей. Наконец, в конвертерном пролете устанавливается оборудование системы подачи сыпучих материалов.

Сталеразливочные ковши в рассматриваемом случае подготав­ливают в ковшовом пролете V. Здесь сменяют стакан в дне ковша, ставят новый стопор или бесстопорное устройство. В пролете име­ется несколько ям для ремонта ковшей, отделение подготовки сто­поров или бесстопорных устройств. Огнеупоры доставляют в про­лет как по железнодорожным путям, так и автотранспортом. Пе­ренос грузов осуществляется краном 10.

Конвертерный и разливочный комплексы соединяют тамбуром VI, на полу которого уложены железнодорожные пути для стале – воза с ковшом, передаваемого от конвертера на разливку.

В состав разливочного комплекса входят пролет подготовки про­межуточных ковшей VII, разливочные пролеты VIII (на данной схеме их три), передаточный пролет, адъюстаж, отделение ремонта кристаллизаторов. На приведенной схеме разливочные машины расположены в двух независимых блоках, в каждом установлено три двухручьевые машины. Машины можно располагать в одну

Линию, параллельную конвертер­ному пролету. В каждом из трех пролетов разливочного отделения имеется по два блока, в состав которых входит по две MHJI3 и разливочный кран. Краны 16 сни­мают сталеразливочные ковши 12 с металлом со сталевоза и уста­навливают на стенд для разливки стали. Металл из ковша выпуска­ют в двухстопорный промежуточ­ный ковш для разливки по, кри­сталлизаторам 13, которые нахо­дятся на рабочей площадке 14. Стенд для разливки двухместный, поворотный. На одном месте стоит ковш, из которого разлива­ется сталь, а на свободное уста­навливается очередной ковш, поданный от конвертеров. После опорожнения первого ковша и поворота стенда разливку продол­жают из поданного ковша, что обеспечивает ее непрерывность в те­чение нескольких часов. Остановки делают только для профилак­тического осмотра оборудования.

Промежуточные ковши ремонтируют в пролете VII с помощью крана 17. После порезки заготовки поступают по системе рольган­гов 15 в передаточный пролет, а затем в помещение адъюстажа, где их осматривают и зачищают обнаруженные поверхностные по­роки. Отсюда слитки по рольгангу направляют к нагревательным печам прокатного цеха.

Конвертерные цехи, оснащенные агрегатами донного кислород­ного дутья, имеют в принципе аналогичную планировку. Отличи­тельной особенностью является наличие отделения для подготов­ки днищ, а также оборудования для вдувания в конвертерную ван­ну порошкообразной извести.

В современных кислородно-конвертерных цехах широко исполь­зуется внепечная доводка стали. Это позволяет не только коррек­тировать плавку вне конвертера и тем самым повышать производи­тельность, но и выплавлять качественные марки стали.

О о

Soig

OJ T– S S

Яо«;

О Ч 53

3

M С со га а, к Oom

OJ

S M

W О

О M

«

> о

Йи

^OO

« Я™ OcqS

Я ч

S у

Ч >5

Чл

H .—. >I к –S-я я

СП

° S Cl.

S .—

Я» S

,4

О

О

X

Я м

CQ

Ч О А, Я

Я о о.

О Cs

Ч

А

H Л OJ ч CL, Qj Ш Ь

TOC \o «1-3» \h \z И як

К ч о

* А § *

ИЛ M

M Ч W W

Я ш

2J о

S о,

Я OJ

Я S–

CO СЦ

Га J) о я

03

С – О

ImX § * §

Ч н сез о

К и О ОЬй

Ч – а> щ

О,

CU

Ж S В я

^SsS

FSel

М О N Is н

Н§я

KSi

0) О I

W й – I

Я Л х >я ч SOJ

Эз = 2 =2 C^ >,« A

Mag: Н Si о о

« M

Ш Я

Э F

О _ о

А® о о а 2 я я

Щ ° О) U ш Ояе-

Ч –

CQ

Л

С 3 о

BJ H

Я

О

S– &

H

А.

О

С га ¦—- Я с-

Sgg S–S «

H к) X

Я я да ^ч. ^

«

X

Sao» SCo 5 ?

Шлаке велики, лом практически не перерабатывается, содержание кремния в чугуне высокое. Все это обусловливает значительный угар элементов при продувке и приводит к получению самого низкого выхода годного.

В кислородных конвертерах используется намного больше лома, чем в агрегатах воздушного дутья. Достаточно полное дожигание выделяющейся из ванны окиси углерода в двуокись дает возмож­ность повысить долю лома в шихте на 100—150 кг/т стали, а при продувке высокофосфористых чугунов на 50—100 кг/т стали по сравнению с передельным чугуном.

В результате дополнительного прихода тепла от окисления боль­шего количества железа в конвертерах верхнего кислородного дутья удельный расход лома несколько выше, чем при донной продувке. Необходимо учитывать, что увеличение доли лома в шихте имеет определенное народнохозяйственное значение, так как обеспечи­вает уменьшение расхода чугуна и соответствующих затрат, свя­занных с его производством.

Удельный расход извести в основных конвертерных процессах определяется в основном содержанием в чугуне элементов, образующих кислые окислы, для ошлакования которых необходи­мо вводить окись кальция. В большинстве случаев такими элемен­тами являются кремний и фосфор, поэтому при переделе высоко­фосфористых чугунов затраты извести приблизительно вдвое вы­ше по сравнению с мартеновскими чугунами. Имеет также значение доля чугуна в металлошихте, так как лом содержит небольшое ко­личество кремния, в результате чего расход извести увеличивается с ростом соотношения масс чугуна и лома. В томасовских конвер­терах, в которых перерабатываются небольшие количества лома, расход извести несколько выше, чем при переделе высокофосфори­стых чугунов в кислородных конвертерах.

В конвертерах донного кислородного дутья извести расходуется меньше, чем при продувке сверху, так как более низкая окислен­ность конечных шлаков ограничивает их способность растворять окись кальция.

Удельный выход шлака в кислых конвертерах значительно ни­же, чем в основных. Это объясняется тем, что шлак образуется глав­ным образом только в результате окисления примесей металлоших – ты, а добавки шлакообразующих материалов практически отсутст­вуют. В основных конвертерах удельный выход шлака изменяется пропорционально удельному расходу извести и обусловлен теми же причинами. Чем выше окисленность шлака при прочих равных усло­виях, тем больше его количество. Поэтому в основных кислородно- конвертерных процессах максимальный удельный выход шлака в Кал-До конвертере, а минимальный — в конвертерах донного кис­лородного дутья. Если при переделе высокофосфористых чугунов затраты на уборку шлака окупаются в результате его использова­ния в качестве фосфатного удобрения, то при переработке пере­дельных чугунов, которая сопровождается увеличением удельного выхода шлака, затраты на его уборку убыточны. Уборка шлака постоянно была узким местом сталеплавильного производства, что

Привело к необходимости создания в современных конвертерных цехах шлаковых пролетов.

Удельный расход огнеупоров в первом приближении изменяет­ся пропорционально количеству образующегося шлака, что еще раз подтверждает главную причину износа футеровки — взаимодей­ствие со шлаком. Минимальны затраты огнеупоров в кислых кон­вертерных процессах. Удельный расход огнеупоров связан, кроме других факторов, также с окисленностью шлаков, поэтому он мак­симален в Кал-До процессе.

В конвертерах донного воздушного дутья днище меняют до тех пор, пока степень износа остальной футеровки достигнет предель­но допустимых значений и конвертер остановят на ремонт. В ре­зультате средний удельный расход огнеупоров уменьшается, но во­зникают дополнительные горячие простои конвертера. Поэтому при донном кислородном дутье стремятся добиться одинаковой стой­кости футеровки днища и корпуса конвертера, в чем достигнуты определенные успехи. Приведенные для сопоставления в табл. 11.1 данные относятся к стойкости футеровки без ее торкретирования. В конвертерах донного кислородного дутья за счет торкретирова­ния стойкость стен доведена до 1600 плавок. Однако при этом стой­кость днища в два-три раза ниже, так как торкретирование днища сопряжено с определенными трудностями, обусловленными установ­кой в нем фурм для подачи дутья.

Производительность конвертеров согласно формуле (8.4) опре­деляется величиной садки конвертера, продолжительностью про­стоев, технологических и вспомогательных операций.

Процессы донного дутья позволяют вести продувку с более вы­сокой удельной интенсивностью и отличаются меньшей продолжи­тельностью плавки. Повышение количества примесей, подлежащих окислению (например, до 2 % фосфора в высокофосфористом чугу­не), вызывает увеличение продолжительности продувки. Верхнее же кислородное дутье, особенно при мягком дутьевом режиме, свойственном Кал-До процессу, обусловливает несколько понижен­ные скорости рафинировки. Это отличие сохраняется и для соот­ношения продолжительности циклов плавки в разных конвертер­ных процессах. Минимальная продолжительность процессов дон­ного воздушного дутья объясняется не только более короткой про­дувкой, но и устранением ряда вспомогательных стадий (завалки лома, заливки чугуна и особенно корректировочных операций) или сокращением их длительности. Последнее связано с тем, что каче­ство выплавляемых в таких конвертерах сталей сравнительно не­высоко и их сортамент ограничен, что позволяет применять менее сложную технологию и в значительной степени ее стабилизировать.

Описанные преимущества характерны и для конвертеров дон­ного кислородного дутья, что объясняется в основном более или менее ограниченным сортаментом выплавляемых сталей, главным образом низкоуглеродистых, большими возможностями интенсифи­кации продувки и др. Однако необходимость получения качествен­ной стали, отвечающей требованиям современного уровня разви­тия производства, заставляет вводить дополнительные технологи­ческие операции (например, очистительную, во время которой из выплавленной стали удаляется водород).

Для сопоставления производительности конвертерных процес­сов разного типа был определен состав цехов, обеспечивающих вы­плавку 1 млн. т стали в год. Это сделано достаточно точно, за ис­ключением цеха с конвертерами процесса Ку-БОП, поскольку опыт работы таких конвертеров еще недостаточен.

Согласно приведенным в табл. 11.1 данным выбранная произ­водительность цеха обеспечивается конвертерами донного воздуш­ного дутья минимальной садки. Однако расхождение, например с продолжительностью цикла плавки в конвертерах верхнего кис­лородного дутья, уменьшилось, что связано отчасти с неодинаковым временем простоев при замене днищ.

В настоящее время цех с конвертерами донного кислородного дутья, несмотря на то, что последние обеспечивают более корот­кую плавку, работает менее производительно, чем цех с конверте­рами верхнего дутья. Это, по-видимому, связано с более длитель­ными простоями, вызванными использованием сложного, а потому менее надежного в эксплуатации дутьевого и вспомогательного оборудования. Можно предположить, что со временем в резуль­тате совершенствования сравнительно нового процесса эти недостат­ки будут существенно уменьшены.

В табл. 11.1 приведены данные о максимальной производитель­ности действующих конвертерных цехов. Самую высокую произво­дительность имеет цех, оснащенный мощными конвертерами верх­него кислородного дутья. Производительность отечественного це­ха, оборудованного двумя 350 (400)-т конвертерами, составляет 5 млн. т стали в год. При установке согласно проекту третьего кон­вертера она достигает 9—10 млн. т стали в год.

Одним из основных показателей степени совершенства конвер­терного процесса является качество стали. Процесс верхнего кис­лородного дутья во всех его модификациях обеспечивает получе­ние качественной стали широкого сортамента. Этим процессом выплавляются марки стали не только мартеновского, но и элек­тросталеплавильного сортамента. При донном кислородном дутье такого однозначного заключения пока что сделать нельзя.

На современном этапе развития процесса донного кислородного дутья наиболее целесообразна и рентабельна выплавка низко – и особонизкоуглеродистых сталей. Использовать традиционный про­цесс верхнего кислородного дутья для выплавки этих сталей неце­лесообразно, что объясняется высокой переокисленностью шлака, потерями выхода годного и низкой стойкостью футеровки. Поэто­му для выплавки сталей, подвергаемых глубокой вытяжке в твер­дом состоянии, и электротехнических строят новые конвертеры дон­ного кислородного дутья. Если же сортамент выплавляемых марок стали по содержанию углерода очень широк, процесс верхнего кис­лородного дутья, по-видимому, обеспечит их производство с мини­мальными затратами. При реконструкции мартеновского цеха с за­меной мартеновских печей конвертерами с конструктивной точки зрения целесообразней, очевидно, устанавливать конвертеры

Таблица 11.2. Капитальные затраты на строительство конвертерных цехов

Капитальные затраты, %

О *

S „

Процесс

Г аи л

>. H ‘S Cu са я ь

Перерабатываемый чугун

Донное воздуш­ное дутье

Передельный Высокофосфористьш

100 100 100 100 100 100

Верхнее кислород­ное дутье

Передельный Высокофосфористый

123 102 90-94 123 100 91

Донное кислород­ное дутье

Кал-До

Передельный Высокофосфористьш

Передельный Высокофосфористый

106-123 88-102 81—94 106-123 88-102 81-94

143 88 76

214 90 77

Донного кислородного дутья независимо от сложившегося к моменту реконструкции сортамента сталей. Более определенные выводы можно будет сделать после промышленного освоения донной кис­лородной продувки.

Важным технико-экономическим показателем конвертерного процесса являются капитальные затраты на строительство цеха, которые главным образом зависят от состава используемой шихты. Сопоставить эти показатели можно только ориентировочно, посколь­ку цехи с конвертерами донного воздушного дутья сооружались раньше без использования современных методов проектирования и строительства. Необходимо также учитывать капитальные затраты не только на строительство собственно конвертерного цеха, но в заводском (производство чугуна) и народном хозяйстве (добыча и подготовка металлургического сырья). Так, поставка шихтовых материалов, прежде всего чугуна, возможна лишь после сооруже­ния соответствующих предприятий по добыче сырья (рудники) и последующей его переработки в исходный шихтовый материал для конвертерного процесса (аглофабрики, горно-обогатительные комбинаты, доменный цех). Результаты такой ориентировочной оценки для конвертерных цехов с различным типом процессов в за­висимости от состава перерабатываемого чугуна представлены в табл. 11.2. Из таблицы видно, что затраты на строительство соб­ственно конвертерного цеха минимальны при донном воздушном дутье.

Связанные со строительством конвертерного цеха затраты в хо­зяйстве завода и страны тем больше, чем выше удельный расход чугуна в металлошихте. С учетом этого при использовании Кал – До процесса общие капитальные затраты минимальны. При проек­тировании цеха определяются сроки, в течение которых окупаются производственные затраты. С этой точки зрения Кал-До процесс значительно уступает другим кислородно-конвертерным процессам ввиду большей себестоимости стали, которая обусловлена низкой производительностью и высоким расходом огнеупоров. Указанное наряду с другими недостатками является причиной ограниченного распространения Кал-До процесса.

Интересно сопоставить технико-экономические показатели наи­более распространенного конвертерного передела с верхней про­дувкой металла кислородом и других ведущих сталеплавильных процессов: мартеновского и электросталеплавильного. Согласно данным В. А. Роменца и С. В. Кременевского, производительность конвертеров средней садки (100—130 т) достигает 150—170 т/ч, тогда как для 600-т мартеновской печи она равна 60, а для 100-т электросталеплавильной около 25 т/ч при выплавке рядовых угле­родистых и низколегированных марок стали. Соответственно годо­вая производительность агрегатов составляет 800—900 тыс. т, 460 и около 180 тыс. т.

Удельный расход металлощихты в кислородно-конвертерном про­цессе выше, чем в других, из-за значительной (около 75 %) доли чугуна в металлошихте и больших потерь металла с выбросами, выносом и пылью. Поэтому выход жидкой стали для кислородно – конвертерного, мартеновского и электросталеплавильного процессов составляет 90; 91,9 и 92,9 % соответственно. Поскольку затраты на металлошихту в себестоимости стали являются основной статьей, а технологическая цена лома на 8—10 % и угар на 4—5 % ниже, чем чугуна, то себестоимость стали будет минимальной в случае использования максимального количества лома в шихте. Если при­нять затраты на металлошихту при выплавке 1 т углеродистой и низколегированной конвертерной стали за 100%, то на производ­ство 1 т мартеновской стали того же сортамента они приблизи­тельно на 5 %, а электросталеплавильной на 3—6 % меньше. В то же время затраты на добавочные материалы (известь, плавиковый шпат, известняк, железную руду) для конвертерного процесса ми­нимальны, а для мартеновского и электросталеплавильного процес­сов приблизительно вдвое выше.

Значительная экономия средств в конвертерном процессе в свя­зи с высокой производительностью достигается по статье расходов по переделу, которые в полтора раза выше при выплавке стали в мартеновской печи и более чем в три раза—-в электродуговой. Это компенсирует более высокие затраты на металлошихту, в ре­зультате чего заводская себестоимость конвертерной стали оказы­вается самой низкой (при цене лома, равной 0,9 цены чугуна) в трех сравниваемых процессах. Так, для мартеновского процесса себе­стоимость углеродистой стали на 3,6, низколегированной на 4,5 %, а для электросталеплавильного соответственно на 18,7 и 35,6 % вы­ше, чем для конвертерного процесса.

Удельные капиталовложения на 1 т выплавляемой стали на строительство собственно кислородно-конвертерного цеха на 45— 50 % меньше, чем мартеновского и электросталеплавильного це­хов. С учетом общих народнохозяйственных затрат, связанных с большей долей чугуна в шихте конвертерных цехов (затраты на строительство доменных печей, агломерационных фабрик, горно­обогатительных комбинатов, шахт и др.), указанная разница снижа­ется до 5—15 %.

Высокая технико-экономическая эффективность конвертерных процессов обусловила то, что за короткое время они стали главны­ми способами массового производства металла. Лишь при выплав­ке средне – и высоколегированных сталей электросталеплавильный процесс имеет преимущества, в том числе и по себестоимости вы­плавляемой стали.

При производстве стали в конвертерах в результате несоблюде­ния техники безопасности может возникнуть целый ряд опасных си­туаций: расплавленные металл и шлак, высокотемпературные га­зовые среды причиняют ожоги; значительные по масштабам гру­зопотоки, в том числе над рабочими площадками, приводят к трав­мам, ушибам; наличие горючих и окислительных сред создает взрывоопасные условия; высокая запыленность отходящих из кон­вертера газов, содержащих в ряде случаев токсичные составляю­щие, тепловые потоки от агрегатов и некоторых видов оборудова­ния вызывают отравления, тепловые удары, хронические заболева­ния. Для предупреждения травматизма и заболеваний на заводе существует служба техники безопасности; деятельность админи­страции в этом направлении контролируется профсоюзом рабочих металлургической промышленности.

В конвертерном цехе соблюдение правил техники безопасности контролирует штатный инженер, подчиняющийся руководству за­вода.

Вновь поступающие на работу инженерно-технические работ­ники и рабочие проходят инструктаж по технике безопасности и обеспечиваются специальной одеждой в соответствии с нормами, утвержденными ЦК профсоюза рабочих металлургической про­мышленности. В течение определенного времени новый работник на рабочем месте находится под тщательным и постоянным кон­тролем непосредственного начальника или более опытного работ­ника. Знание правил техники безопасности регулярно проверяют, о чем делают запись в соответствующих документах. Лица, не знающие этих правил или нарушающие их, отстраняются от рабо­ты и допускаются к ней только после соответствующего инструкта­жа и последующей проверки знаний. Все случаи нарушения тех­ники безопасности фиксируются и являются предметом рассмотре­ния администрации и обсуждения коллективом цеха. В случае нарушения правил техники безопасности администрация цеха по со­гласованию с профсоюзом имеет право частично или полностью лишить виновного ежемесячной премии за достигнутые производ­ственные показатели или временно перевести его на должность с бо­лее низкой оплатой. Согласно советскому трудовому законодатель­ству лица, получившие на производстве травму, не считаются ви­новными, за исключением особых случаев, например связанных с употреблением алкоголя или преднамеренного получения травмы.

Производственными травмами считаются и те, которые были получены работником за время переезда (перехода) от места жи­тельства на рабочее место и обратно. Все время потери трудоспособ­ности работников в связи с травмой оплачивается в размере 100 % его средней заработной платы из средств профсоюза.

При получении работником цеха травмы мастером данного производственного участка и инженером по технике безопасности составляется акт с указанием причин, послуживших причиной трав­мы. Анализ причин травматизма производится администрациями цеха и завода, а также службами техники безопасности и является отправной точкой при разработке мероприятий по ее совершенст­вованию в конкретных условиях. Невыполнение правил техники безопасности на данном участке цеха и. в цехе в целом дает основа­ния для принятия административных мер по отношению к лицам из числа руководящего персонала цеха вплоть до снятия с работы. При особо тяжелых случаях травматизма возможно возбуждение уголовного дела по отношению к непосредственным виновникам.

Для каждой профессии работников определен перечень профес­сиональных заболеваний, которые могут возникнуть в результате воздействия вредных для здоровья условий производства, свойст­венных этой профессии. Под контролем и при участии медицинских и санитарных служб цеха, завода и вышестоящих инстанций ведется работа по профилактике профессиональных заболеваний. При за­болевании работника может быть принято решение об облегчении условий его труда, переводе на другую работу или на инвалид­ность.

Существуют общие правила техники безопасности и правила, специфичные для отдельных участков конвертерного цеха. Общие правила предписывают нормы поведения в пределах завода, обес­печение работника спецодеждой и другими защитными средствами, исправным инструментом и оборудованием, выполнение исключи­тельно той работы, которая входит в пределы его компетентности и служебных обязанностей. В конвертерном цехе инструкции по тех­нике безопасности составляются руководством цеха отдельно для работников шихтового, миксерного, конвертерного, разливочного и других отделений, службой техники безопасности, согласовывают­ся с профсоюзным комитетом завода и утверждаются главным ин­женером предприятия.

В миксерном отделении запрещается сливать жидкий чугун в миксер из ковшей, поверхность металла в которых покрыта сплош­ной коркой (корку необходимо предварительно удалить). При сли­ве чугуна в миксер и из миксера не разрешается находиться вбли­зи места слива. Нельзя стоять под ковшом с жидким чугуном и около него при подъеме ковша краном и под миксером во время слива в него чугуна. Металл необходимо сливать тщательно отцен­трированной струей.

Скачивать шлак из чугуновозных ковшей можно только при за­полнении ковша до уровня на 250 мм ниже верхнего торца. Чтобы обеспечить слив чугуна организованной струей, сливной носок мик­сера должен быть всегда тщательно очищен от настылей. Графито­вую спель необходимо своевременно удалять с площадок, ковши и пробницы для жидкого чугуна тщательно просушивать.

Необходимо предотвращать попадание газа, поступающего на отопление миксера, в помещение отделения. Для этого следует уп­лотнять места подвода газа.

В шихтовом отделении надо постоянно очищать проходы и сво­бодные габариты, не допуская их захламления. Рабочие места в отделении должны быть достаточно освещены. При значительной за­пыленности следует использовать респираторы. Во время выгрузки материалов в ямы и бункера и их погрузки запрещается находить­ся в зоне работы кранов (до 5 м). Нельзя нарушать габариты сов­ка, чтобы избежать опасности падения кусков лома при перевозках и переносе. Поправлять лом при погрузке в совки разрешается толь­ко крючками длиной не менее 3 м, если груз выступает над совком не более чем на 0,5 м. Этими же крючками можно поправлять по­ложение крюков на траверсе крана при захвате совков. Запреща­ется подавать влажный и содержащий закрытые сосуды и другие взрывоопасные предметы лом в совки и конвертеры. При движении состава с шихтой следует находиться от края железнодорожного полотна на расстоянии не менее 2 м. Запрещается принимать в от­деление негабаритную шихту и пытаться ее там разделывать. Про­изводить очистку конвейеров можно только после их остановки. Нельзя допускать перегрузки емкостей для перевозки и хранения шихты: бадей, совков, бункеров, конвейеров.

В конвертерном отделении конвертерщики должны работать только при наличии ограждения проемов в рабочей площадке. Пос­ле плавки конвертер следует полностью очищать от шлака. При за­валке лома находиться в районе завалки и под конвертером запре­щается, так как возможно падение отдельных кусков мимо горло­вины конвертера. Если предполагается наличие влаги в ломе, перед заливкой чугуна необходимо после загрузки лома выдерживать его в течение 3 мин. Во время заливки чугуна и завалки лома нельзя находиться от конвертера на расстоянии ближе 10 м. Сливая чу­гун, нужно следить за выделением пламени из горловины и регули­ровать темп слива таким образом, чтобы пламя не повредило кана­ты механизма подъема заливочного крана и при необходимости остановить слив. Во время заливки чугуна и завалки лома не раз­решается стоять против горловины.

Перед началом плавки под конвертер надо подать готовые ста­леразливочный ковш и шлаковую чашу. Находиться во время про­дувки около работающего конвертера запрещается. При отборе проб металла и шлака, замере температуры ванны следует приме­нять специальные экраны. Ремонтировать сталевыпускное отвер­стие можно только в пустом конвертере со специальной площадки. При обслуживании конвертера необходимо пользоваться сухим ин­струментом.

Запрещается проводить продувку в конвертере, если есть течь воды из фурмы, кессона, газохода или влага под конвертером. Во время обрыва настылей с горловины конвертера необходимо нахо­диться от него на расстоянии не менее 10 м. Загружая материалы и продукты производства в емкости, нельзя допускать превышения их габаритов. Фурмы от настылей очищаются кислородом, подавае­мым через трубку длиной не менее 2 м со специальной площадки у неработающего конвертера при наличии экрана.

Убирать мусор под конвертером разрешается только при оста­новке конвертера. Шлак в шлаковой чаше необходимо осаживать сухими материалами. Наполнять чашу шлаком надо, не доливая его до верха на 150—200 мм.

Перед выполнением всех операций по обслуживанию и при уп­равлении конвертером даются специальные предупредительные сиг­налы. Дистрибуторщик обязан следить за показаниями защитной сигнализации. Если выйдет за допустимые пределы тот или иной параметр процесса (расход кислорода, положение фурмы, давле­ние и расход охлаждающей воды и т. д.), необходимо устранить от­клонение, при невозможности — остановить продувку. Если в кон­вертер попадает вода, продувку останавливают, персонал удаляют с рабочей площадки, так как может произойти взрыв. Протекание жидкого металла через футеровку и кожух конвертера является сигналом для немедленной остановки продувки, причина течи ус­траняется под руководством мастера.

В случае остановки конвертера на ремонт охлаждать остатки старой футеровки водой запрещается. Нельзя находиться в зоне действия машины, выламывающей старую футеровку, а также под конвертером. Новую футеровку следует выкладывать со специаль­ных площадок. Подавать материалы (кирпич, растворы, порошки) в конвертер необходимо в контейнерах или в емкостях, конструкция которых исключала бы возможность их падения на работающих. Грузы (лом, жидкий чугун) следует транспортировать к работаю­щим конвертерам таким образом, чтобы обеспечить безопасность работающих на ремонте. Производить работы на газоотводящем тракте разрешается лишь при условии устранения возможности па­дения предметов на работающих в ремонтируемом конвертере. Кон­вертер во время ремонта можно поворачивать только по сигналу лица, руководящего ремонтом. Конвертер разогревают во взрыво – безопасных условиях. В течение разогрева вся футеровка должна быть тщательно просушена, показателем чего является прекраще­ние выделения пара через выпоры в кожухе конвертера.