Главная


Металлургия черных металлов




Листать книгу
Листать
Страницы: 1 ... 19 ... 57 ... 95 ... 133 ... 171 ... 209 ... 247 ... 285 ... 323 ... 356
114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151


скачать книгу Металлургия черных металлов




ла. На рис. 50, а показано влияние температуры на рас­творимость азота в железе. В присутствии некоторых элементов в металле могут образовываться нитриды. Наличие нитридов в кристаллической структуре многих сталей отрицательно влияет на их свойства.
...
Неметаллическими включениями называются содер­жащиеся в стали соединения металлов (железа, крем­ния, марганца, алюминия, кальция и т. п.) с неметалла­ми (серой, кислородом, азотом, углеродом). Неметалли­ческие включения ухудшают механические свойства стали и специальные характеристики готовых изделий (магнитную проницаемость, электропроводность и др.). Включения, образовавшиеся в результате протекания металлургических реакций, например взаимодействия элемента — раскислителя с растворенным кислородом, называются эндогенными. Включения, попадающие в металл из футеровки печи, ковша, разливочного носка и из других посторонних источников, называются экзоген­ными.
...
Установлено, что наименее вредной формой включе­ний является глобулярная (округлая). Эту форму име­ют в основном включения силикатов. Наиболее вредное влияние на свойства металла оказывают кристалличес­кие включения (нитридные, корунд и т. п.), включения в
...
Рис. 50. Зависимость растворимости азота (а) и водо­рода (б) в железе от температуры при давлении 101 кПа
...
Благодаря меньшей плотности по сравнению с метал­лом неметаллические включения должны всплыть из жидкой ванны. Скорость всплывания крупных включе­ний можно рассчитывать по уравнению Стокса:
...
Поскольку величина радиуса входит в уравнение в квадрате, то размер включений должен иметь решающее значение. На скорость укрупнения и всплывания включе­ний в значительной степени влияют следующие процес­сы: 1)
...
Нужно стремиться организовать технологию плавки таким образом, чтобы образовавшиеся включения плохо смачивались металлом (отделяясь от него) и хорошо шлаком.
...
в днище конвертера фурмы. Под действием кислорода дутья при­меси чугуна (кремний, марганец, углерод) окисляются, выделяя зна­чительное количество тепла. При этом происходит снижение содер­жания примесей и повышение температуры металла, достаточной для нагрева получаемой стали до температуры выпуска (~1600°С). Общий вид конвертера для продувки чугуна снизу показан иа
...
/ — цапфы; 2 —опорное кольцо; 3—горловина; 4 —- шестерня; 5—опор­ная станина; б —днище; 7 —воздушная коробка; 8 — патрубок для подачи дутья; 9 — корпус; 10 — футеровка; //
...
рис. 51. Корпус — стальной кожух, футерован огнеупорным кирпи­чом. Футеровка конвертера кислая (дкиасовый кирпич). Футерован­ное днище снабжено соплами для подачи воздуха. Сопла выполнены в отдельных огнеупорных (шамотных) кирпичах — фурмах.
...
Основными недостатками процесса являются невысокое каче­ство металла, присутствие в нем не удаленных при продувке вредных примесей: фосфора и серы. Для выплавки бессемеровских чугунов нужны очень чистые по содержанию серы и фосфора железные руды, природные запасы которых ограничены. В 1878 г. С. Томас вместо кислой футеровки бессемеровского конвертера применил основную, а
...
Однако и томасовский процесс имеет серьезные недостатки, главным из которых является понижение качества стали вследствие высокого содержания в ней азота. Повышенная хрупкость и склон­ность к старению томасовской стали ограничивают область ее приме­нения.
...
Для расширения сортамента томасовской стали были разработа­ны новые технологические варианты этого процесса, обеспечивающие уменьшение хрупкости металла и склонности его к старению. В
...
в днище конвертера фурмы. Под действием кислорода дутья при­меси чугуна (кремний, марганец, углерод) окисляются, выделяя зна­чительное количество тепла. При этом происходит снижение содер­жания примесей и повышение температуры металла, достаточной для нагрева получаемой стали до температуры выпуска (~1600°С). Общий вид конвертера для продувки чугуна снизу показан иа
...
через дно смесями кислород — пар и кислород — углекислый газ для получения стали с низким содержанием азота (до 0,001—0,0035 %).
...
Дальнейшее совершенствование томасовского производства при­вело к созданию способов передела высокофосфористых чугунов с
...
Кислородно-конвертерный процесс представляет собой один из видов передела жидкого чугуиа в сталь без затраты топлива путем продувки чугуна в конвертере технически чистым кислородом.
...
Метод получения стали и чугуна путем продувки его в ковше чистым кислородом был предложен еще в 1934 г. в СССР Н. И. Моз­говым. Отсутствие способа получения дешевого кислорода в боль­ших масштабах не дало возможности тогда приступить к реализации данного, метода.
...
В 1945 г. под руководством академика И. П. Бардина и профес­сора В. В. Кондакова была проведена серия опытов по продувке чу­гуна чистым кислородом через днище конвертера. Однако низкая стойкость обычных огнеупоров ие позволила использовать этот ме­тод в промышленных масштабах. Широкое распространение конвер­терное производство с применением кислорода получило лишь после разработки процесса продувки сверху, через водоохлаждаемую фурму.
...
Впервые кислородно-конвертерный процесс в промышленном масштабе был осуществлен в Австрии в 1952—1953 гг. на заводах в г. Линце и Доиавице (за рубежом этот процесс получил название ЛД, в СССР — кислородно-конвертерного).
...
Процесс занимает главенствующую роль среди существующих способов массового производства стали. В настоящее время прирост производства стали во всех странах, в том числе и в СССР, про­исходит главным образом в результате ввода в строй новых кис­лородно-конвертерных цехов. Такой успех кислородио-конвертериого процесса объясняется возможностью переработки чугуиов практи­чески любого состава, использованием скрапа от 10 до 30 %, воз­можностью выплавки широкого сортамента сталей, включая леги­рованные, высокой производительностью, малыми затратами иа строительство, большой гибкостью и высоким качеством продукции.
...
Несмотря на широкое распространение кислородно-конвертерного процесса, до сих пор отсутствует строгая теория расчета профилей конвертеров. При выборе фор­мы конвертера необходимо учитывать ряд параметров, начиная от аэро- и гидродинамических явлений, проходя­щих в полости конвертера во время продувки, и кончая вопросами обслуживания и ремонта. ^ Большинство имеющихся конвертеров имеет груше-- видную форму с концентрической горловиной. Это обес-
...
через дно смесями кислород — пар и кислород — углекислый газ для получения стали с низким содержанием азота (до 0,001—0,0035 %).
...
печивает лучшие условия для ввода в полость конвер­тера кислородной фурмы, отвода газов, заливки чугуна и завалки лома и шлакообразующих материалов.
...
может быть заранее подготовлено на спе­циальном стенде. Дни­ще с корпусом конвер­тера крепят при помо­щи клиновых соедине­ний. Для уплотнения стыка днища и корпу­са наносят слой огне­упорной массы. В кон­вертерах емкостью > 100 т днище выполня­ют неотъемным для придания жесткости всему корпусу.
...
ной части корпуса конвертера крепят цап­фы, соединяющиеся с устройством для наклона. В местах крепления цапф к корпусу конвертера преду­смотрены различные приспособления для предохране­ния от теплового воздействия, например используют двойные стенки или систему водяного охлаждения цапф изнутри.
...
Горловина конвертера больше всего подвержена вы­сокотемпературной пластической деформации вследствие теплоизлучения металла и газов в период плавки. Поэ­тому для увеличения срока службы горловины применя­ют водяное охлаждение или иногда горловину выполня­ют съемной.
...
Механизм поворота конвертера состоит из системы передач (рис. 53), связывающих цапфы с приводом. Конвертер может поворачиваться вокруг горизонтальной оси на 360° со скоростью от 0,01 до 2 об/мин. Для кон­вертеров малой и средней емкости используют односто­ронний привод. Привод осуществляется от двух или не-
...
скольких электродвигателей. Для большегрузных конвер­теров вместимостью >200 т применяют двусторонний привод, например четыре двигателя по два на каждую цапфу.
...
/ — опорный подшипник; 2 — цапфа; 3 —защитный кожух; 4 — опорное коль­цо; 5 — корпус ведомого колеса; б —навесной электродвигатель с редуктором; 7— ведомое зубчатое колесо; 8— демпфер навесного электродвигателя; 9— демпфер корпуса ведомого колеса; 10 — опорная станина
...
мешивание металла и шлака. Летка закрывается огне­упорной глиной, замешанной на воде. Залогом успешной работы конвертера служит правильно выбранная кон­фигурация его профиля. Основными параметрами для расчета профиля конвертера являются: высота Н и диа­метр Б рабочего пространства; удельный объем Уу, т. е. объем, приходящийся на единицу продуваемого чугуна; глубина ванны /; диаметр горловины й и др. Соотноше­ния между этими величинами для конвертеров различ­ной вместимости приведены в табл. 1.
...
Удельный объем существующих конвертеров вмести­мостью до 100 т колеблется от 0,8 до 1,1 м3/т; для кон­вертеров вместимостью 270, 300 т и более — до 0,70— 0,79 м3/т. Значительное увеличение, так же как и умень­шение удельного объема, нежелательно. В первом случае это приводит к увеличению размеров конвертера и цеха, повышает расход огнеупоров. Во втором случае увеличе­ние выбросов металла затрудняет нормальное ведение плавки. Отношение высоты рабочего пространства Н к его внутреннему диаметру £> для существующих конвер­теров находится в пределах 2,1—1,17, снижаясь для кон-
...
250 мм. Он длительное время не требует замены. Проме­жуточный слой, защищающий основной арматурный слой» выполняется из набивной смолодоломитовой массы, ча­ще из смолодоломитового кирпича, бывшего в употреб­лении. Рабочий слой выполняют из безобжигового смо-
...
лодоломитового или доломитомагнезитового кирпича. Толщина рабочего слоя составляет 380—750 мм для кон­вертеров различной вместимости. Общая толщина футе­ровки конвертеров в зависимости от вместимости 700— 1000 мм.
...
Условия эксплуатации огнеупоров в кислородных конвертерах значительно сложнее, чем при других спосо­бах производства стали. Это обусловлено следующими причинами: 1) интенсивным перемешиванием стали при продувке кислородом; 2) ударным воздействием загру­жаемых материалов; 3) действием знакопеременных на­грузок, возникающих при вращении конвертера; 4) рез­кими колебаниями температуры в период от одной плав-
...
Таким образом огнеупоры для кладки кислородного конвертера должны обладать высокой химической стой­костью, сопротивляемостью размывающему воздействию потоков металла и шлака и противоударной устойчи­востью загрузке шихты.
...
Этим, а также экономическим требованиям соответст­вует смолодоломитовый кирпич. Его изготовляют из обожженного доломита с добавкой каменноугольной смолы 4—9 %. Состав обожженного доломита: 50—60 % СаО; 32—39% МёО; ^5—7 % 8Ю2; ^8—12% всех примесей, включая ¿¡02.
...
Хорошей сопротивляемостью воздействию шлака, низкой скалываемостью и меньшей склонностью к гидра­тации обладает смолодоломитомагнезитовый кирпич (45—55 % М^О). Замена им смолодоломитового кирпича позволяет увеличить стойкость футеровки. Футеровку конвертера выполняют из необожженных кирпичей. Об­жиг футеровки осуществляется при 1100—1200°С при по­мощи мазутных форсунок. При обжиге происходит кок­сование смолы с образованием прочного коксового остатка. Он придает прочность футеровке и уменьшает степень взаимодействия шлака с ней. Днище конвертера выкладывают также из трех слоев. К кожуху укладыва­ют шамотный или обожженный магнезитовый кирпич, затем магнезитовый и слой из смолодоломитового или доломитомагнезитового кирпича.
...
Эффективным способом повышения стойкости футе­ровки является торкретирование наиболее изношенных участков кладки. Способ заключается в нанесении на по­верхность футеровки массы из мелкозернистой магнези-тохромитовой смеси в струе сжатого воздуха. Стойкость футеровки современных кислородных конвертеров со­ставляет 500—800 плавок (максимальная стойкость фу­теровки, достигнутая в СССР, составляет 1400 плавок),
...
что соответствует удельному расходу огнеупоров от 2 до 6 кг/т. Это самый низкий расход огнеупоров из всех спо­собов массового производства стали.
...
Кислород поступает в конвертер по водоохлаждаемой фурме, изготовленной из трех цельнотянутых труб, кон­центрически входящих одна в другую. Снизу фурма за­канчивается медным наконечни­
...
ком — головкой. Головка фурмы является сменной. Ее крепят к стальным трубам при помощи резьбы и сварки. Кислород, как правило, подается по централь­ной трубе, две внешние служат для подвода и отвода воды. Име­ются конструкции фурм с цент­ральной подачей охладителя. Дав­ление кислорода, подаваемого в фурму, находится в пределах 0,9—1,5 МПа, давление воды для
...
Фурму устанавливают верти­кально, строго по оси конвертера. Высоту расположения фурмы над уровнем метал­ла изменяют по ходу плавки. Подъем и опускание фурмы производятся при помощи механизма, сблокированного с механизмом вращения конвертера. Конвертер нельзя по­вернуть, пока из него не удалена фурма. Конструкция фурмы оказывает большое влияние на работу конвертера и определяет его производительность, стойкость футеров­ки, выход годного и т. д.
...
Наиболее простыми по конструкции являются одно-сопловые фурмы. Односопловые фурмы успешно исполь­зуют в конвертерах малой и средней емкости при расхо­дах кислорода, не превышающих 200—300 м3/мин.
...
С увеличением размеров конвертеров и количества кислорода, подаваемого через одно сопло, резко увеличи­лось количество выбросов. Это привело к уменьшению выхода годного и снижению стойкости футеровки. При­менение многосопловых фурм позволило получить рас­средоточенное («мягкое») дутье, при котором увеличива-
...
ется площадь реакционной зоны, уменьшается количест­во выбросов, что дает возможность работать с большими расходами кислорода (500—900 м3/мин).
...
Наибольшее распространение получили трех- и четы-рехсопловые фурмы (рис. 55). Головки этих фурм имеют веерообразно расходящиеся сопла, наклоненные под уг­лом 6—15° к оси фурмы. Стойкость фурм составляет 70—300 плавок.
...
Значительное повышение кремния в чугуне вызывает увеличение расхода охладителей и флюсующих. При этом повышается количе­ство шлака и содержание БЮг в нем, увеличиваются потери железа со шлаком и выбросами. Соответственно снижается выход годного и стойкость футеровки. При продувке чугуна с высоким содержа­нием кремния ухудшаются условия для удаления серы и фосфора. Вместе с тем нельзя допускать слишком низкую концентрацию кремния в чугуне, так как замедляется растворение извести, удлиня­ется бесшлаковый период в начале плавки. Это приводит к металли­зации и прогарам фурмы и ухудшает процесс удаления серы в связи с малым количеством шлака. Оптимальным содержанием кремния в чугуне следует считать 0,3—0,5 % (по некоторым данным, 0,4— 0,8 %) при использовании в качестве охладителя железной руды. При охлаждении скрапом содержание кремния в чугуне может быть увеличено, так как общее содержание кремния в металле снижается вследствие разбавления чугуна ломом.
...
Количество марганца в чугуне выбирают в зависимости от со­держания серы в шихтовых материалах и сортамента выплавляемой стали. С увеличением количества марганца в чугуне несколько сни­жается содержание серы в готовой стали, улучшаются условия шла­кообразования. Однако при этом увеличивается угар металла и сни­жается выход годного. Чугун для кислородных конвертеров должен содержать марганец в пределах 0,7—1,1 %. Количество серы в чугу­не желательно иметь в пределах 0,04—0,05 %, но не более 0,07%. Содержание фосфора в чугуне не должно превышать 0,15 %. Уве­личение фосфора усложняет технологию передела.
...
Применяемый в кислородном конвертере скрап должен быть ма­логабаритным, содержать минимальное количество вредных приме­сей и ржавчины. Крупные куски лома нежелательны, так
...
Шихтовые материалы кислородно-конвертерного процесса состо­
...
цехов. В настоящее время проводятся успешные опыты по замене скрапа металлизованными окатышами (СССР), губчатым железом в виде брикетов (ФРГ) и другими материалами.
...
Известь применяют для формирования жидкоподвижного шла­ка. Качество ее в значительной степени определяет ход шлакообра­зования, степень дефосфорации и десульфурации и основные пока­затели кислородно-конвертерной плавки. Известь должна быть све-жеобожженной и иметь равномерный состав с размером кусков 10— 60 мм. Количество влаги в извести должно быть минимальным, со­держание серы не более 0,1—0,2 °/о, кремнезема не более 2,5—3 °/о-Соблюдение перечисленных требований способствует ускорению про­цесса шлакообразования, уменьшению выноса извести при продувке и позволяет получать сталь с низким содержанием серы и фосфора. Боксит и плавиковый шпат используют в качестве разжижителей шлака. Боксит содержит 37—50 % А1203, 10—20 % 5Ю2 и 12— 25 % РегОз. Его применяют крайне редко, в основном при дефици­те или отсутствии плавикового шпата. Высокое содержание БЮг вызывает снижение основности шлака и стойкости футеровки. Бо­лее эффективным разжижителем является плавиковый шпат. Он содержит <5 % 5102, 1—2 % СаСОз, остальное СаР2.
...
Загрузка конвертера начинается с завалки стального лома. Его загружают в наклоненный конвертер через горловину при помощи завалочных машин лоткового ти­па. Далее заливают жидкий чугун, конвертер устанавли­вают в вертикальное положение, вводят фурму и вклю­чают подачу кислорода с чистотой не менее 99,5 %. Од­новременно с началом продувки загружают первую пор­цию шлакообразующих и железной руды (40—60 % от общего количества). Остальную часть этих материалов подают в конвертер в процессе продувки одной или не­сколькими порциями, чаще всего через 5—7 мин после начала продувки. На процесс рафинирования значитель­ное влияние оказывают положение фурмы (расстояние от конца фурмы до поверхности ванны) и давление по­даваемого кислорода. Обычно высота фурмы поддержи­вается в пределах 1,0—3,0 м, давление кислорода 0,9— 1,4 МПа. Оптимальное положение фурмы устанавлива­ют экспериментально. При этом необходима высокая скорость обезуглероживания и шлакообразования и ве­дение продувки без выбросов. Правильно организован­ный режим продувки обеспечивает хорошую циркуляцию металла и его перемешивание со шлаком. Последнее в свою очередь способствует повышению скорости окисле­ния содержащихся в чугуне углерода, кремния, марган­ца, фосфора. На процесс шлакообразования и скорость окисления примесей влияет глубина проникновения кис­лородной струи в металл, которая зависит от давления и
...
цехов. В настоящее время проводятся успешные опыты по замене скрапа металлизованными окатышами (СССР), губчатым железом в виде брикетов (ФРГ) и другими материалами.
...
расхода кислорода, подаваемого через фурму. Из много­численных исследований известно, что, изменяя глубину проникновения, можно управлять распределением кис­лорода между металлом и шлаком. Так, увеличение глу­бины проникновения (повышение давления кислорода и снижение расстояния между торцом фурмы и ванной) способствует увеличению количества кислорода, усваи­ваемого металлом. Это приводит к ускорению процесса окисления примесей. Вместе с тем уменьшается поступ­ление кислорода в шлак, что отрицательно влияет на растворение извести, затрудняет шлакообразование. Сни­жение глубины проникновения способствует увеличению поверхности контакта кислорода со шлаком, улучшению условий шлакообразования, но снижает скорость окисле­ния углерода и других элементов.
...
Обычно в начале продувки фурму размещают высоко над ванной, а распределение кислорода между металлом и шлаком регулируют давлением подаваемого кислоро­да. В середине плавки фурму опускают возможно ближе к поверхности ванны.
...
Важным моментом в технологии кислородно-конвер­терного процесса является шлакообразование. Шлакооб­разование в значительной мере определяет ход удаления фосфора, серы и других примесей, влияет на качество вы­плавляемой стали, выход годного и стойкость футеровки. Основная цель этой стадии плавки заключается в быст­ром формировании шлака с необходимыми свойствами (основностью, жидкоподвижностью и т. д.). Сложность выполнения этой задачи связана с высокой скоростью процесса (длительность продувки 14—24 мин). Форми­рование шлака необходимой основности и с заданными свойствами зависит от скорости растворения извести в шлаке.
...
Состав первичного шлака в значительной степени влияет на скорость растворения извести. Растворение извести ускоряется при увеличении содержания оксидов железа (иногда марганца) в шлаке. Присутствие окси­дов железа способствует улучшению условий смачива­ния извести шлаком (уменьшается краевой угол 0, уси­ливается проникновение шлака в поры и трещины кусоч­ков извести) и образования легкоплавких растворов и ферритов кальция. Для получения шлака повышенной окисленности в конвертер присаживают железную руду (иногда и марганцевую) и применяют описанный выше способ продувки при повышенном положении фурмы.
...
При высоком содержании кремния в чугунах и соот­ветственно в первичных шлаках на поверхности кусков извести образуется плотная оболочка ортосиликата каль­ция (СаО)2-5Ю2 с температурой плавления —^2130 °С, которая препятствует дальнейшему растворению извести.
...
Раннему формированию основного шлака способству­ет наличие первичной реакционной зоны (поверхность соприкосновения струи кислорода с металлом) с темпе­ратурой до 2500 °С. В этой зоне известь подвергается од­новременному воздействию высокой температуры и шла­ка с повышенным содержанием оксидов железа.
...
Количество вводимой на плавку извести определяется расчетом и зависит от состава чугуна и содержания БЮ2 в руде, боксите, извести и др. Общий расход извес­ти составляет 5—8 % от массы плавки, расход боксита 0,5—2,0 %, плавикового шпата 0,15—1,0 %.
...
Характер изменения состава шлака по ходу продувки в кислородном конвертере иллюстрируется рис. 56. Ос­новность конечного шлака СаО/БЮг должна быть не менее 2,5. Состав конечного шлака зависит от состава чугуна и содержания углерода в готовой стали и других факторов и находится в пределах: 6—12 % РеО; 14— 22 % ЭЮа; 43—50 % СаО; 7—14 % МпО; 4—8 % МёО; 2,5-4,0 % Р205.
...
Рис. 56. Изменение состава шлака в кислородном конвертере
...
или кислородом, растворенным в металле и шлаке. На участках с большой скоростью газа-окислителя процесс окисления лимитируется переносом примесей из объема ванны к поверхности, происходит полное окисление по­верхностных слоев металла. Поскольку примеси не ус­певают поступать к зоне реакции,-то окисление металла происходит с образованием преимущественно оксидов железа, так как содержание железа в металлической ванне близко к 100 %.
...
Образующийся РеО в результате циркуляции перено­сится в шлак. Процесс обогащения металла кислородом можно записать в виде (РеО) = [Ре] + [0].
...
Растворенный в металле кислород расходуется на окисление примесей чугуна: [51]+2 [О] = (БЮг); [Мп] + [О] = (МпО); [С] + [0] = {СО}. РеО шлака рас­ходуется на окисление примесей на границе металл — шлак по реакциям [Э1] +2(РеО) = (5Ю2) +2 [Ре]; [Мп] + (РеО) = (МпО) + [Ре]; [С] + (РеО) = {СО} + + [Ре].
...
На участках, где скорости движения газа-окислителя (конечная часть струй, пузыри) незначительны, может происходить прямое окисление углерода и других при­месей: [С]+1/2{02} = {СО}.
...
Поведение составляющих чугуна в течение плавки приведено на рис. 57, из которого следует, что окисление всех примесей чугуна начинается с самого начала про­дувки. При этом наиболее интенсивно в начале продув­ки окисляются кремний и марганец. Это объясняется вы­соким сродством этих элементов к кислороду при срав­нительно низких температурах (1450—1500°С и менее).
...
Как правило, окисление (и переход в шлак) кремния заканчивается через 3—5 мин после начала продувки. Такое положение объясняется содержанием в шлаке из­вести, которая обусловливает протекание реакции (БЮг) +2(СаО) = (СаО)25Ю2. Образование прочного силиката оксида кальция приводит к резкому снижению активности кремнезема в шлаке и делает приведенную реакцию необратимой. Это способствует полному окисле­нию кремния. Содержание марганца в металле после 3— 6 мин продувки приближается к равновесному со шлаком и в дальнейшем изменяется в зависимости от условий процесса: температуры, состава шлака. Так, во второй половине плавки вследствие повышения температуры
...
металла, увеличения основности шлака и снижения сте­пени его окислеиности происходит некоторое восстанов­ление марганца. В конце плавки в связи с увеличением степени окислеиности металла и шлака марганец вновь окисляется. Кислородно-конвертерный процесс характе­ризуется повышенным (0,25—0,6 %) содержанием оста­точного марганца.
...
Окисление углерода в кислородно-конвертерном про­цессе имеет важное значение, так как влияет на темпе­ратурный режим плавки, процесс шлакообразования и:
...
Характерной особенностью кислородно-конвертерного производства является неравномерность окисления угле­рода как по объему ванны, так и в течение продувки. С наибольшей интенсивностью окисляется углерод на по­верхности внедряющегося газового факела. В начале продувки скорость окисления углерода невелика (0,10— 0,15 %/мин). Это объясняется сравнительно низкой тем­пературой ванны и интенсивным окислением кремния и марганца. Далее при снижении содержания кремния и марганца в металле и повышении температуры зона ки­пения увеличивается и распространяется на весь объем ванны, скорость окисления углерода возрастает. Макси­мальная скорость окисления углерода 0,3—0,5 %/мин до­стигается в середине плавки. К этому времени темпера­тура металла составляет 1400—1450 °С. К концу продув­ки скорость окисления углерода вновь снижается вслед­ствие уменьшения содержания углерода в металле. Бо­лее равномерное окисление углерода и газовыделение достигаются применением рассредоточенного дутья, а именно применением многоструйных фурм.
...
С первых минут продувки одновременно с окислени­ем углерода начинается процесс дефосфорации. Наибо­лее интенсивное удаление фосфора происходит в первой половине продувки при сравнительно низкой температу­ре металла, высоком содержании РеО; основность шлака и его количество быстро увеличиваются. Кислородно-кон­вертерный процесс позволяет получить <0,02 % Р в го­товой стали. Условия для удаления серы при кислород­но-конвертерном процессе нельзя считать такими же благоприятными, как удаление фосфора. Причина за­ключается в том, что шлак содержит значительное коли­чество РеО и высокая основность шлака (^2,5) дости­гается лишь во второй половине продувки. Степень де-
...
сульфурации при кислородно-конвертерном процессе на­ходится в пределах 30—50 %, и содержание серы в готовой стали составляет 0,02—0,04 %.
...
По достижении заданного содержания углерода дутье отключают, фурму поднимают, конвертер наклоняют и металл через летку (для уменьшения перемешивания ме­талла и шлака) выливают в ковш. Раскисление и легиро­вание стали производят в ковше.
...
Используя преимущества кислородно-конвертерного процесса (бурное кипение, исключительно быстрое регу­лирование температуры), можно его применять для по­лучения легированных сталей без значительного пони-, жения производительности. Основной трудностью при этом является введение легкоокисляющихся элементов во время продувки. К таким элементам относятся хром, кремний, марганец. Введение элементов, обладающих меньшим сродством к кислороду, чем железо (никель, медь, молибден), можно производить в любое время плавки. Применяют следующие методы легирования:
...
1. Введение в ковш легирующих добавок, предвари­тельно расплавленных в другом агрегате, например элек­тропечи. Недостатком метода является необходимость установки дополнительного оборудования в цехе.
...
2. Добавка ферросплавов в конвертер. Поскольку для расплавления ферросплавов требуется выдержка, то про­исходит переохлаждение металла и понижение степени дефосфорации. Это ограничивает количество вводимых ферросплавов (3—4 %) и требует слива большей части шлака перед введением ферросплавов для уменьшения рефосфорации. Метод не находит широкого применения.
...
3. Введение хрома одновременно с кремнием. Закан­чивают продувку на заданном содержании углерода; повышают температуру до температуры выпускаемой стали, удаляют полностью шлак из конвертера и вводят феррохром и ферросилиций. После этого, сдерживая обезуглероживание, проводят продувку под низким дав­лением и выделяемой при окислении кремния теплотой расплавляют хром.
...
4. Присадка ферросплавов в ковш, используя экзо­термический феррохром в виде брикетов. В этом способе количество хрома не должно превышать 1 %.
...
Одновременно с совершенствованием кислородно-кон­вертерного процесса с верхней продувкой продолжались исследования с целью организации продувки металла снизу. Организация перемешивания ванны, теплообмен в ванне, условия усвоения добавочных материалов при донной продувке значительно лучше. При продувке сни­зу не требуется большая высота конвертерного пролета цеха (отсутствует фурма для подачи кислорода сверху). Конвертеры с донным кислородным дутьем можно ис­пользовать для замены томасовского и мартеновского процессов без коренной реконструкции здания цеха.
...
В середине 60-х годов опытами канадских инженеров Г. Саварда и Р. Ли по вдуванию струи кислорода, окру­женной слоем углеводородов, была показана возмож­ность продувки через днище без разрушения огнеупоров.
...
В 1968 г. этот метод был внедрен на томасовских кон­вертерах в ФРГ. Процесс получил название процесса ОБМ. В настоящее время применяют также ряд разно­видностей этого процесса, разработанных в других стра­нах: процесс Ку-БОП (США), ЛВС (Франция), КЕК (ГДР) и др. В процессах ЛВС и КЕК в качестве защиты и охладителя струи кислорода применяется жидкое топ­ливо. Ку-БОП процесс впервые был применен для пере­работки низкофосфористых чугунов и получил промыш­ленное развитие. Была разработана система ввода в струю кислорода молотой извести в регулируемых коли­чествах.
...
В настоящее время в мире работают несколько десят­ков конвертеров с донной продувкой садкой до 250 т. Каждая десятая тонна конвертерной стали, выплавлен­ной в мире, приходится на этот процесс.
...
Основное отличие конвертеров с донной продувкой от конвертеров с верхним дутьем заключается в том, что они имеют меньший удельный объем (0,5—0,9 м3/т) и ос­нащены отъемным днищем.
...
В днище устанавливают от 7 до 22 фурм в зависимо­сти от емкости конвертера. Размещение фурм в днище может быть различным. Обычно их располагают в одной половине днища так, чтобы при наклоне конвертера они были выше уровня жидкого металла. Перед установкой
...
§ 4. Кислородно-конвертерный процесс с донной продувкой
...
вой зазор вокруг внутренней, для введения углеводородсо-держащего газа (ОБМ и Ку-БОП процессы) или жидкого топлива (процессы ЛВС и КЕК).
...
Размер сопел зависит от многих факторов и определя­ется на основе моделирования. Для обеспечения защитной роли кольцевого газа или жид­кого топлива щель между внутренней и внешней труба­ми должна составлять 0,5— 2,5 мм.
...
ность металл — газ. Это оказывает благоприятное влия­ние на условия зарождения и выделения пузырьков СО. Таким образом, скорость обезуглероживания при донной продувке выше по сравнению с верхней. Получение ме­талла с содержанием углерода менее 0,05 % не представ­ляет затруднений.
...
продувке меньшую окисленность металла и шлака (рис. 59). Поэтому содержание марганца по ходу плавки не­сколько выше, чем при верхней продувке, и практически не меняется, оставаясь на уровне 0,25—0,5 %• Лишь в конце продувки, когда содержание углерода становится очень низким и повышается окисленность шлака, содер­жание марганца падает до значений ниже 0,2 % (рис. 60).
...
По причине низкой окислеиности шлака (менее 5 % РеО) на протяжении почти всей продувки условия для удаления фосфора не благоприятны. Лишь в конце продувки при содержании углерода порядка 0,05 % окис­ление шлака усиливается (содержание РеО в шлаке до­стигает 15—18%) и фосфор начинает интенсивно пере­ходить в шлак. В связи с этим для получения стали с низ­ким содержанием фосфора необходимо окислять углерод до низких значений; при выплавке средне- и высокоугле-
...
Рис. 59. Зависимость окислеиности шлака (содержания РеО) при верхней
...
родистых сталей требуется науглероживание металла после продувки. Применением тонкоизмельченной извес­ти в струе кислорода можно добиться удаления фосфора с начала продувки одновременно с окислением углерода и кремния. Введение порошкообразной извести способст­вует формированию уже на первых минутах продувки активного основного шлака, что позволяет получить 0,02—0,03 % Р при переделе низкофосфористых чугунов (<0,2 % Р)- Получение низких содержаний фосфора при переделе высокофосфористых чугунов возможно лишь при условии скачивания шлака.
...
Условия удаления серы при донной продувке более благоприятны, чем при верхней продувке. Это опять-та­ки связано с меньшей окисленностью шлака и увеличе­нием поверхности контакта газ — металл. Последнее обстоятельство способствует удалению части серы в га­зовую фазу в виде S02.
...
Условия, определяющие содержание газов в металле при продувке снизу, отличаются от условий верхней про­дувки. С одной стороны, вследствие снижения температу­ры реакционной зоны и уменьшения подсоса атмосфер­ного воздуха при дутье снизу содержание азота в стали ниже (0,003—0,005 %)■ С другой стороны — в результате разложения углеводородов содержание водорода в конце продувки может достигать недопустимо высоких (до 9 см3/Ю0 г) значений. Для получения нормального зна­чения содержаний водорода в стали (2—3 см3/100 г) в конце плавки продувку ванны ведут аргоном, азотом или воздухом. Длительность продувки независимо от емкости конвертера составляет 10—12 мин. Расход кислорода при переделе высокофосфористых чугунов (ОБМ, ЛВС процессы) составляет 60—63 м3 на 1 т стали; при пере­деле низкофосфористых чугунов (Ку-БОП процесс) это значение находится в пределах 48—55 м3/т.
...
Прежде всего процессы донной продувки представля­ют существенный интерес для возможной замены мар­теновских печей без коренной реконструкции зданий мар­теновских цехов.
...
Тщательный анализ преимуществ и недостатков мето­дов верхней и нижней продувки привел к созданию про­цесса, в котором металл продувается сверху кислородом
...
и снизу—кислородом, аргоном или азотом. Неиспользо­вание конвертеров с комбинированной продувкой (по сравнению с продувкой только сверху) позволяет повы­сить выход металла; повысить долю лома, снизить рас­ход ферросплавов; уменьшить расход кислорода; повы­сить качество стали за счет снижения содержания газов при продувке инертным газом в конце операции.
...
Возможные схемы работы по различным вариантам кислородно-конвертерного процесса с комбинированным дутьем представлены на рис. 61. В настоящее время в мире уже работает несколько установок с комбинирован­ной продувкой. В СССР по такой схеме работают конвер­теры на Днепродзержинском металлургическом заводе, вместимость которых 250 т.
...
Наличие значительных запасов высокофосфористых руд в ряде стран Европы заставило металлургов изыски­вать способы использования кислородно-конвертерного процесса для передела высокофосфористых чугунов.
...
Конвертерный процесс с комбинированной продувкой
...
Основная сложность переработки высокофосфористых чугунов (1,8—2,0% Р) заключается в получении низких содержаний фосфора к моменту достижения заданной концентрации углерода. Необходимость дальнейшей продувки металла для окисления фосфора увеличивает
...
продолжительность процесса, уменьшает производитель­ность и повышает угар железа, т. е. снижает выход год­ного. Поэтому нужно организовать процесс таким обра­зом, чтобы скорость окисления фосфора была значитель­но больше той, которая имеет место при переделе мало­фосфористых (0,1—0,3 % Р) чугунов. Необходимо обес­печить условия для быстрого увеличения основности шлака при поддержании соответствующего высокого со­держания РеО в нем.
...
В последние 10—15 лет были разработаны различные варианты кислородно-конвертерного процесса, в которых в струю кислорода для продувки подается порошкообраз­ная известь. Наибольшее распространение получили ОЛП и ЛД-АЦ процессы.
...
Процесс ОЛП был разработан во Франции. Сущность метода заключается в том, что через фурму вместе с кис­лородом подается порошкообразная известь (рис. 62). Размер частиц извести составляет 0,1—2 мм. Благодаря тонкому помолу известь быстро прогревается и раство-
...
ряется в шлаке, формируя активный известково-железис-тый шлак, что обеспечивает развитие реакции дефосфо­рации с самого начала продувки со скоростью, превыша­ющей скорость обезуглероживания. Процесс делится на два периода. К концу первого периода, длительность ко­торого составляет ~75 % от общей длительности продув­ки, в металле содержится 0,8—1,2% С и 0,1—0,3% Р-После прекращения продувки сливают большую часть шлака (до 90%). Шлак с высоким содержанием Р205 (20—22 %) используют для получения удобрений. После удаления шлака проводят второй период плавки: добав­ляют скрап (или периодически железную руду) и ведут продувку кислородом с измельченной известью до задан­ного содержания углерода. Расход извести составляет 8—12 % от массы чугуна, скрапа 25 %, кислорода 55— 57 м3 на 1 т чугуна. Конвертеры по конструкции и футе­ровке не отличаются от обычных кислородных конверте­ров.
...
В процессе конвертерной плавки, особенно в больше­грузных конвертерах, образуется большое количество газов. Газы, покидающие конвертер, захватывают и уно­сят мелкодисперсные частицы оксидов железа, образую­щиеся в результате испарения железа и не успевшие осесть в шлаке.
...
В 100-т конвертере количество образующихся газов достигает 1000 м3/мин; в конвертерах вместимостью 300 т — до 3000 м3/мин. Средняя загрязненность этих га­зов составляет 10—120 г/м3. В соответствии с санитарны­ми нормами допускается содержание не более 0,1 г/м3 пыли в выбрасываемых в атмосферу газах. Отсюда необ­ходимость строительства установок для очистки газов. Стоимость очистных сооружений достигает 30 % стоимо­сти конвертерного цеха. В настоящее время применяют две схемы очистки отходящих газов: с дожиганием и без дожигания.
...
В первой схеме СО дожигают в камине при помощи кислорода воздуха, подсасываемого между горловиной конвертера и камином. Охлаждение газов осуществляют с использованием и без использования тепла. Без ис­пользования тепла газы охлаждают путем их сжигания
...
в большом количестве холодного воздуха и впрыскива­ния воды. При охлаждении газов с использованием теп­ла дожигание производят путем подачи воздуха в не­большом количестве и впрыскивания воды. Для исполь­зования тепла применяют котлы-утилизаторы.
...
На рис. 63 показана ти­повая схема отвода газов с дожиганием и использова­нием тепла в котле-утилиза­торе. Схема представляет со­бой типовой проект для кон­вертеров садкой 100—130 т, работающих в СССР. Отхо­дящие газы поступают в ка­мин, где происходит сжига­ние СО за счет кислорода воз­духа, подсасываемого через зазор между горловиной кон­вертера и камином. В ками­не, представляющем собой радиационную часть котла-утилизатора, происходит от­дача физического тепла го­рячих газов и химического
...
рании СО. Из подъемного га­зохода газы попадают в опу­скной газоход и охлаждают­ся до 250—300 °С. Дальше газы попадают в газоочист­
...
90 °С водой. Далее газы попадают в трубы-распылители. Вентури, в которых пыль укрупняется и смачивается во­дой. Затем газы проходят через водоотделяющую решет­ку и поступают в электрофильтр для окончательной очистки, откуда дымососом выбрасываются в атмосферу.
...
В схеме без дожигания организуют отвод газов в камин без доступа воздуха. Из-за отсутствия подсоса воздуха объем очищаемых газов уменьшается в 3—4 ра­за, что позволяет значительно упростить и удешевить систему газоочистки (примерно на 40 %). На отечествен­ных конвертерах вместимостью 150—300 т, как правило, используется схема отвода и очистки газов без дожига­ния, включающая две ступени мокрой газоочистки (труб Вентури). Охлажденные и очищенные газы направляют
...
При продувке металла в конвертерах возможны выб­росы металла. Поэтому конвертер ограждают специаль­ными щитами со всех сторон. Пуску дутья, подъему, опусканию фурмы и наклону конвертеров предшествуют звуковые и световые сигналы, предупреждающие обслу­живающий персонал конвертерного и разливочного от­делений о начале этих операций.
...
Основная сложность контроля хода плавки при кис­лородно-конвертерном процессе связана с высокой ско­ростью его протекания. Общепринятые в металлургии методы контроля при помощи химического анализа проб металла по ходу плавки неприемлемы для данного мето­да. По тем же причинам нельзя считать удовлетворитель­ным способ контроля температуры металла термопарами погружения. В связи с этим многочисленные усилия ис­следователей и практиков направлены на изыскание ме­тодов непрерывного контроля температуры и состава металла по ходу продувки. Из перспективных существу­ющих методов контроля температуры металла можно назвать следующие:
...
1. Непрерывный замер температуры ванны термопа­рами, горячий спай которых защищается чехлами из вы­сокоогнеупорных материалов (используются чехлы, стойкость которых составляет десятки часов). Широкого применения способ пока еще не нашел.
...
2. Способ периодического замера температуры ванны при помощи «бомб», забрасываемых в конвертер по ходу продувки на гибком отгорающем троссе.
...
3. Применение оптических пирометров со специаль­ной защитой от брызг металла. Пирометр вводят в кон­вертер при помощи специальной водоохлаждаемой трубы.
...
Контроль содержания углерода в металле в кисло­родно-конвертерном процессе является наиболее ответ­ственным моментом. Существует несколько методов кон­троля: по интенсивности излучения факела, которая зависит в основном от скорости окисления углерода (выде­ление СО); по температуре отходящих из конвертера га­зов; по анализу содержаний СО и С02 в отходящих га-
...
зах (в камине); по интенсивности шума в конвертере и др. Момент окончания плавки в конвертере можно оп­ределить по расходу кислорода с начала операции. Рас­ход кислорода фиксируется интегратором, который после пропускания заданного количества на плавку дает сиг­нал на повалку конвертера. При этом отключается дутье и автоматически поднимается фурма.
...
В последние годы созданы системы автоматического^ управления конвертерной плавкой с применением элек­тронных вычислительных машин (ЭВМ). С этой целью разработаны математические модели процесса, основан­ные на тепловом и материальном балансах плавки. На основе математического описания процесса создается программа (алгоритм) для ЭВМ. В ЭВМ вводят исход­ные данные о составе чугуна, флюсов и охладителей, ко­личестве сыпучих, температуре чугуна, чистоте кислоро­да, основности конечного шлака, составе и температуре готовой стали и т. д. Машина на основании полученной информации и уравнений математической модели про­цесса прогнозирует ход плавки, рассчитывает количество и время присадок, расход кислорода на плавку и момент окончания продувки, рассчитывает и вводит в ковш не­обходимое количество раскислителей.
...
В практике применяют статические и динамические системы управления. Недостатком статических систем является невозможность учета различного рода отклоне­ний в ходе плавки, например неточности в исходных па­раметрах, отклонения в угаре железа, механические по­тери металла, степень усвоения ванной кислорода и т. д. Этих недостатков лишены динамические системы, осно­ванные на управлении процессом с обратной связью, ког­да, кроме начальных параметров, используется непре­рывная информация о ходе плавки. Система воздействует на ход процесса, учитывая отклонения, возникаю­щие по ходу плавки, и обеспечивает проведение процес­са по оптимальному режиму. При этом обеспечивается максимальная производительность, выход годного и ка­чество стали.
...
Механические и технологические свойства кислород­но-конвертерной стали не уступают, а в ряде случаев да­же превосходят свойства мартеновской стали. Свойства
...
стали в основном определяются содержанием примесей кислорода, азота, серы, фосфора, водорода и неметалли­ческих включений. Выше уже отмечалось, что удаление фосфора и серы успешно осуществляется при кислород­но-конвертерном процессе. Содержание кислорода в кон­вертерной стали примерно такое же, как и в мартенов­ской. При использовании кислорода чистотой 99,5% кислородно-конвертерная сталь содержит до 0,005 % азота. В настоящее время освоено производство углеро­дистой, низколегированной и легированной сталей неко­торых марок. Освоена выплавка и ответственных сред­не- и высоколегированных сталей (нержавеющей, динам-ной, трансформаторной). Из кислородно-конвертерной стали изготовляют катанку, проволоку, сортовой прокат, лист, трубы, рельсы и широкий сортамент других изде­лий.
...
Производство стали кислородно-конвертерным про­цессом характеризуется меньшими удельными капиталь­ными затратами по переделу, высокой производитель­ностью агрегатов и более высокой производительностью труда по сравнению с мартеновским производством. Ка­питальные затраты на строительство кислородно-конвер­терного цеха на 17—20% меньше, чем на строительстве мартеновского цеха, производительность труда выше на 27% и себестоимость стали ниже на 2%, чем в марте­новском цехе. Основные технико-экономические показа­тели работы современных кислородно-конвертерных це­хов при продувке мартеновского чугуна следующие:
...
Для достижения высокой производительности необ­ходимы рациональная планировка цеха и правильная ор­ганизация грузопотоков в его отделениях для своевре­менного обеспечения конвертеров материалами и уборки из цеха продуктов плавки.
...
Основные грузопотоки в цехе должны иметь самосто­ятельные пути и не пересекаться другими потоками. К основным грузопотокам относятся подача жидкого чугу­на, холодных шихтовых материалов, изложниц, огнеупо­ров, уборка слитков, шлака и других отходов. Желатель­но иметь сквозные (не тупиковые) пути для главных гру­зопотоков и отдельные погрузочно-разгрузочные устрой­ства. Мостовые краны следует использовать только для подъема и поперечного перемещения грузов. Для про­дольного перемещения грузов необходимо использовать железнодорожный, автомобильный и монорельсовый транспорт. На рис. 64 представлен типовой конвертерный цех с тремя 100-т конвертерами. К основным отделениям цеха относятся: конвертерное, разливочное, миксерное, отделение шихтовых магнитных материалов, отделение шихтовых сыпучих материалов, отделение подготовки из­ложниц, двор подготовки составов, стрипперное отделе­ние.
...
Конвертерное отделение размещается в закрытом здании, состоящем из трех пролетов: загрузочного, печ­ного, разливочного. Все пролеты соединены между со­бой поперечными железнодорожными путями для транс­портировки стали и шлака под конвертерами.
...
Рис. 64. Типовой конвертерный цех с тремя 100-т конвертерами
...
ступающего из доменного цеха, и носок для слива чугу­на. Миксер может поворачиваться вокруг горизонталь­ной оси для слива чугуна в ковш с последующей подачей его в сталеплавильный цех (конвертерный или мартенов­ский). Для подогрева чугуна миксер отапливают мазу­
...
В настоящее время жид­кий чугун к сталеплавильным агрегатам подают также с ис­пользованием передвижных миксеров. В этом случае в сталеплавильном цехе отсут­ствует миксерное отделение. Чугун из доменной печи сли­вают в ковш миксерного ти­па (рис. 66), транспортиру­ют его в сталеплавильный цех, где он ожидает момента
...
заливки в печь. Из передвиж­ного миксера чугун сливают в заливочный ковш, а из него в печь. Передвижной миксер имеет сигарообразную фор­
...
миксера являются: корпус, два опорных узла, привод по­ворота корпуса, две ходовые тележки и кабина. Сталь­ной кожух футерован изнутри шамотным кирпичом. Ем­кость передвижных миксеров составляет 100—600 т; стойкость футеровки 400—500 наливов чугуна. Длина отечественного ковша миксерного типа емкостью 420 т равна 32 м, ширина 3,7 м.
...
/ — стальной кожух; 2 — футеровка из шамотного кирпича; 3 — горловина; 4 — цапфы; 5 — механизм поворота; 6 — рельсовый путь; 7 — подшипниковые опоры; 8 — ходовая тележка
...
Преимущества использования ковшей миксерного ти­па состоят в снижении капитальных затрат, повышение температуры заливаемого в конвертеры чугуна на 50 К недостаткам следует отнести невозможность усредне­ния состава и температуры чугуна. '
...
(Проблема^ выплавки, стали с использованием чугуна любого сэ^. •става и большого количества скрапа была впервые решена в 1864 Л. Мартеном (Франция), который построил регенеративную отражу тельную печь для плавки литой стали. ГГ.. Мартен для реализации hqV
...
Благодаря указанным преимуществам, а также четкости и отно­сительной простоте контроля и управления ходом плавки мартенов­ский процесс получил широкое распространение в мире и до 1955 г. являлся основным сталеплавильным процессом. - .
...
В 60-х годах в связи с бурным развитием кислородно-конвер­терного процесса относительная доля мартеновской стали начала сни­жаться. .Развитие мартеновского производства шло по пути уведИ;
...
чается путем окислительной плавки в результате сложных физико-химических процессов при взаимодейст­вии газовой, жидкой (шлак, металл) и твердой (под пе­чи) фаз. Газовая фаза образуется в результате сгорания топлива в рабочем пространстве печи. Для обеспечения ттрлного сгорания топлива в печь подают воздух в коли­честве, несколько большем теоретически необходимого. Избыток кислорода, С02 и Н20 в продуктах сгорания обусловливает окислительный характер атмосферы в ра­бочем пространстве печи, поэтому окисление железа и примесей металлической шихты начинается с момента завалки в печь при непосредственном взаимодействии газовой фазы с шихтой.
...
На рис. 67 представлена современная мартеновская печь. Она состоит из следующих отдельных элементов: рабочего пространства, головок, вертикальных каналов, ТИлаковиков, регенераторов, боровов с перекидными уст­ройствами, кот^а-утилизатора и дымовой трубы.
...
• Рабочее пространство, головки печи и вертикальные каналы расположены выше рабочей площадки цеха и ус­ловно
...
1— головка; 2— вертикальный канал; 3 — шлаковик; 4— борова; 5 — насадка регенератора; 6 — сталевыпускное отверстие; 7 — свод; 8 — подина; 9 — зава­лочные окна; 10 — рабочая площадка; —передняя стенка; 12 — задняя стеика; 13 — рабочее пространство: А — поперечный разрез рабочего простран­ства печи; Б — разрез головки печи
...
•которые служат для загрузки твердой шихты, заливки жидкого чугуна (по специальному жёлобу), взятия проб-и наблюдения за ходом плавки.
...
Для придания строительной прочности конструкции лечи кладка крепится металлической арматурой. Узлы и детали мартеновской печи, работающие в условиях высо­ких температур, постоянно охлаждаются водой.
...
служит динасовый кирпич, на который набивают или наваривают верхний рабочий слой из кварцевого песка. Основанием подины основной мартеновской печи служит магнезитовый кирпич, на который набивают или навари­вают рабочий слой из магнезитового порошка.
...
Заднюю и переднюю стенки кислой мартеновской пе­чи выкладывают из динасового кирпича, основной печи— из магнезитового. С учетом устойчивости против размы­вания шлаком и лучшего удерживания заправочных ма­териалов заднюю стенку делают наклонной.
...
Свод печи. Материал для свода мартеновской печи может.быть как кислым, так и основным независимо от типа процесса. В настоящее время работают печи со сво­дом из динасового или магнезитохромитового кирпича. ■Свод из динасового кирпича в процессе эксплуатации сваривается в монолит, что позволяет производить клад­ку в виде обычной распорно-арочной конструкции. Дина­совый кирпич обладает достаточной прочностью до 1700 °С и повышенным сопротивлением сжатию. Однако при нагреве до температуры >1700°С динасовый кирпич сплавляется и разъедается плавильной пылью.
...
Применение магнезитохромитового свода позволяет повысить температуру в печи, а также увеличить произ­водительность печи и срок службы свода. Допустимая температура нагрева составляет 175.0—1800 °С. Стой­кость магнезитохромитового свода достигает 300—1000 плавок против 200—350 плавок у динасового свода. Од­нако при использовании магнезитохромитового свода, обладающего значительными объемными изменениями при колебаниях температуры, устройство обычного ароч­ного свода невозможно. Свод выполняют подвесным с креплениями и прокладками между кирпичами. Это ус­ложняет конструкцию и повышает ее стоимость. Тем не менее в СССР и за рубежом магнезитохромитовые своды получили широкое распространение. Экономически это ' оправдано.
...
В последнее время интенсивно ведутся работы по за­мене кладки элементов печи заранее подготовленными блоками и частичной или полной замене огнеупорной кладки водоохлаждаемыми конструкциями.
...
Головки печи должны обеспечить подачу требуемого количества топлива; хорошее перемешивание топлива с воздухом и полное его сжигание; хорошую настильность факела по всей длине ванны, чтобы передать максимум тепла ванне и минимум — стенам и своду; минимальное
...
В'соответствии с первыми тремя требованиями сече­ние выходных отверстий головок должно быть, неболь­шим (обеспечить максимальную скорость ввода в печь воздуха и топлива); для удовлетворения четвертого тре-
...
бования, наоборот, сечение должно быть большим. Двой­ственная роль головок, обусловленная реверсивным дви­жением газов в печи, ставит трудную задачу при разра­ботке рациональной конструкции. Поэтому работы по улучшению конструкции головок ведутся до настоящего времени.
...
Шлаковики. Продукты сгорания вместе с плавильной пылью, состоящей из оксидов железа, частиц шлака, из­вести и руды, из рабочего пространства через головку и вертикальные каналы попадают в шлаковики. Основное назначение шлаковиков — предохранение насадок реге­нераторов от засорения плавильной пылью. Шлаковики (рис. 68) представляют собой камеры, вытянутые под го­ловками параллельно поперечной оси печи. Сечение шла­ковиков больше сечения вертикального канала. Поэтому дымовые газы, попадая в шлаковик, резко теряют ~вок> скорость, одновременно изменяя направление движения. При этом большая часть плавильной пыли (~60%) оседает в шлаковиках. Шлаковики соединены с верти­кальными каналами при помощи окон в сводах и сооб­щаются с регенератором через окна, расположенные над перевальной стенкой. Шлаковики выкладывают из дина-
...
Операция очистки шлаковиков от осевшей пыли очень трудоемкая. На современных крупных печах предусмот­рены приспособления для механизированной очистки шлаковиков.
...
Регенераторы. Из шлаковиков отходящие газы с тем­пературой ~1600°С попадают в регенераторы, в кото­рых физическое тепло отходящих газов используется для подогрева направляемых в печь воздуха и газа. Регене-раторы/представляют собой прямоугольные камеры, за­полненные решеткой из огнеупорного кирпича, называе­мой насадкой. Объем насадки (рис. 69) регенератора и поверхности ее нагрева определяются специальным теп­лотехническим расчетом.
...
Для кладки верхних рядов насадок используются тер­мостойкий магнезитохромитовый или форстеритовый (2М^О-8Ю2) кирпичи. Форстерит обладает высокой стойкостью против воздействия плавильной пыли. Ниж­ние слои насадок, которые работают в менее тяжелых условиях, чем верхние слои (более низкое содержание пыли и температура 1000—1200 °С), выкладывают из шамотного кирпича.
...
Борова. Из поднасадочного пространства отходящие газы попадают в борова. Борова служат для подвода газа и воздуха к регенераторам и отвода продуктов сго­рания от регенераторов к трубе или котлу-утилизатору. Их выкладывают из шамотного кирпича, снаружи обли­цованного обычным красным кирпичом.
...
Перекидные клапаны. Система перекидки клапанов {рис. 70) предназначена для изменения направления потоков газа и воздуха с одной стороны печи в другую. Для этого в боровах, газопроводах устанавливают пере­кидные и регулирующие устройства: газовые клапаны, воздушные клапаны, дымовые клапаны и воздушные задвижки, переключение которых осуществляется специ­альными устройствами при помощи блоков. Операция перекидки клапанов в современных мартеновских печах автоматизирована.
...
Система охлаждения печей. Для увеличения стойко­сти кладки и защиты обслуживающего персонала от действия излучения в мартеновских печах предусмотре­ны системы водяного и испарительного охлаждения. Расход воды на охлаждение современных мартенов­ских печей составляет >400 м3/ч. Для уменьшения рас-
...
хода воды водяное охлаждение некоторых элементбв пе­чи заменяют испарительным. Водяное охлаждение при­меняют только для рам рабочих окон и арматуры регу­лирующих клапанов.
...
ки печи. Сущность испарительного охлаждения заклю­чается в использовании вместо технической химически очищенной воды, которую можно нагревать до 100 °С и выше без образования отложения солей и накипи. При этом резко сокращается потребность в охлаждающей воде (в 30—100 раз), отпадает необходимость строитель­ства охлаждающих сооружений (градирен и др.). При испарительном охлаждении от охлаждаемого элемента печи отводится как тепло, необходимое на нагревание воды до кипения, так и скрытая теплота парообразова-
...
Рис. 70. Схема перекидных устройств мартеновской печи;
...




    Зварювальні матеріали
    Контактная сварка
    Термическая обработка в машиностроении: Справочник
    Металлургия черных металлов

    rss
    Карта