4.3. Машины подачи кислорода

Машина подачи кислорода в конвертер (МПК) обеспечивает удержание кислородной фурмы во время продувки, ее опускание в конвертер и подъем, а также перемещение фурмы в горизонтальной плоскости для ее замены. МПК располагают на металлоконструкциях здания цеха над конвертерами на такой высоте, чтобы при подъеме фурмы обеспечивался ее вывод из кессона ОКГ (охладителя конвертерных газов). В старых цехах со 130—160-т конвертерами применяют стационарные, а в современных цехах с большегрузными конвертерами — передвижные МПК.

Рис. 13. Передвижная машина подачи кислорода:

1 - кислородная фурма; 2. 10 каретка 3 - резервная фурма; 4 - стационарная направляющая 5 — механизм подъема-опускания _каретки с фурмой, 3, 8 — короткая направляющая : привода механизма подъема-опускания фурмы; 9 —платформа; 11 — металлорукав

Передвижная машина (рис. 13) включает перемещаемую в горизонтальном направлении платформу 9, имеющую реечный механизм передвижения и вертикально расположенную по оси конвертера стационарную направляющую 4. На платформе расположены две короткие направляющие 6 и о, перемещаемые по ним каретки 2 и 10 с закрепленными. на них фурмами (рабочей 1 и резервной 3) -и два канатных механизма подъема-опускания фурм. Каретку с фурмой поднимают и опускают при помощи электродвигателя и канатов, перекинутых через блоки 7.

Машина является двухпозиционной. При положении платформы в позиции П1 совмещены направляющие 6 и 4 и по ним каретка 2 опущена в нижнее положение, т. е. фурма 1 введена в конвертер. При необходимости замены фурмы 1 поднимают каретку 2 43 верхнее положение и передвигают платформу в положение П2 на расстояние, равное расстоянию Б между фурмами. При этом совмещаются направляющие 5 и 4 и по ним опускают каретку 10, вводя в конвертер фурму 3. Фурма 1 при этом отведена в резервное положение.

Для строящихся цехов разработаны трехпозиционные машины, обеспечивающие возможность поочередного опускания в конвертер двух продувочных фурм и вертикальной торкрет-фурмы.

4.4. Конвертеры для донной продувки кислородом

Конвертеры для донной продувки кислородом конструктивно несколько отличаются от конвертеров верхней продувки. Они имеют вставное днище, в котором расположены донные фурмы, и систему подвода газов к днищу по трубопроводам, проходящим через каналы, просверленные в цапфах по их оси. Через одну цапфу подают кислород (иногда с порошкообразной известью), через другую — защитную среду (топливо); после прекращения кислородной продувки по обоим трубопроводам подают нейтральные газы.

Рис 14 Конструкция 250 – т конвертера с донной продувкой кислородом:

1 – опорное кольцо; 2 – демпфер; 3 – защитный кожух; 4 – упор; 5 – цапфовый упор; 6 – цапфовая плита; 7 – опорный подшипник; навесной привод поворота; 9 – цапфа; 10, 14 – газоподводящие трубопроводы; 11 – отъемное днище; 12 - центробежный делитель; 13 – фурма; 15 – тяга подвески корпуса

Эти конструктивные особенности иллюстрирует рис.14, на котором показан отечественный 250-т конвертер донной продувки с одним из вариантов подвода технологических газов. По трубопроводу 10 подают природный газ, по трубопроводу 14 — кислород с порошкообразной известыо. Газы поступают в закрепленный в центре днища центробежный делитель 12, а из него — к каждой фурме. В связи с тем, что поток порошкообразной извести вызывает быстрый абразивный износ трубопровода 14, он выполнен из труб с большой толщиной стенок и для обеспечения возможности быстрой замены — из отдельных секций. Трубы изнутри иногда покрывают каменным литьем, устойчивым против абразивного износа.

Рис. 15. Схема устройства центробежного делителя для кислорода с порошкообразной известью и природного газа:

1 — делитель кислорода; 2 — регулятор расхода природного газа; 3 — делитель природного газа; 4 — футеровка днища; 5 — донная фурма; 6 — патру-бок подачи кислорода к /фурме

Центробежный делитель в системе подачи газов используют при вдувании через дно порошкообразной извести; он обеспечивает равномерное распределение потока О₂ + СаО по фурмам без образования застойных зон. Одна из конструкций центробежного делителя

показана на рис. 15. Это две цилиндрические камеры, в одну из которых по касательной подводят О₂ + СаО, в другую СН₄. Из этих камер газы по отдельным трубопроводам разводят к донным фурмам. На патрубках подачи природного газа предусмотрены регуляторы для индивидуального регулирования расхода на каждую фурму. Природный газ можно подавать к фурмам и без центробежного делителя — от кольцевого коллектора.

При продувке кислородом без извести для распределения О₂ и СН₄ по фурмам обычно используют прикрепляемые к днищу конвертера кольцевые трубы большого диаметра (трубчатые коллекторы).

Рис. 16. Фурма для донной продувки кислородом:

1 — фланцевое соединение;

2 — корпус днища; 3 — стальные трубки; 4 — футеровка

Донная фурма (рис. 16) представляет собой две концентрически расположенные одна в другой трубы с толщиной стенок 2—3 мм. Внутренняя труба выполнена из коррозионно-стойкой стали. Через центральную трубу с внутренним диаметром 28—50 мм подают кислород, через кольцевой зазор между наружной и внутренней трубами — природный газ либо пропан, либо жидкое топливо; толщина кольцевого зазора составляет 0,6—2 мм.

Число донных фурм изменяется от 8 до 20, чаще всего оно равно 10—12. Фурмы должны быть расположены так, чтобы при наклоне конвертера жидкий металл и шлак не достигали фурм. Размещают фурмы в днище различными способами, некоторые из которых показаны на рис. 17 и 19

Рис. 17. Схема расположения донных фурм (А) в днище конвертера

Разработан ряд методик расчета параметров донных фурм. По одной из них при расчете внутреннего диаметра фурм для продувки кислородом или нейтральным газом через дно определяют суммарную площадь сечения фурм F (мм²) по формуле:

F = 9,82*(V/p)*(1+0,7 h),

где V — расход газа через днище, м³/мин; h —глубина ванны металла в спокойном состоянии, м; р — давление газа перед фурмами, МПа.

На основании вычисленного по формуле значения F определяют число фурм и сечение каждой из них, исходя из того, что расход кислорода на одну донную фурму должен составлять 15—50 м³/мин, расход нейтрального газа — от 0,5 до 10 м³/мин. Площадь сечения кольцевого зазора между трубками для подачи защитного газа должна составлять ~10 % площади сечении кислородной трубки.

При расчете по другой методике исходят из того, что для обеспечения максимальной интенсивности перемешивания ванны фурмы для донной продувки кислородом следует располагать в днище симметрично. Диаметр фурм и расстояние между ними а при этом рассчитывают по формуле:

a = K*10^-2T^0,395

где Т — вместимость (садка) конвертера, т. При подстановке в эту формулу значения константы K, равного 0,432, получаем диаметр центрального канала фурмы, м; при подстановке К = 8,85 получаем расстояние между рядами фурм, м; при подстановке К = 7,35 — расстояние между фурмами в ряду, м. По условиям кладки футеровки днища расстояние между фурмами должно быть не менее 400 мм.

Основные размеры. Отношение H/D для конвертеров донной продувки обычно составляет 1,2 — 1,3, т. е. меньше, чем в конвертерах с верхней продувкой. Это объясняется тем, что при подаче кислорода снизу через несколько фурм продувка происходит более спокойно, с меньшим вспениванием ванны, и тем, что стремятся увеличить диаметр днища, чтобы можно было разместить в нем фурмы. Удельный объем составляет 0,8 — 0,9 м³/т; при одинаковой интенсивности продувки он может быть меньшим, чем у конвертеров верхнего дутья в связи с меньшим вспениванием ванны. Для существующих конвертеров зависимость глубины ванны (h_в, м), диаметра ванны D_в, м) и диаметра днища,(D_дн, m) от массы металлической шихты следующая:

h_в = 0,446*T^0,21; D_в = 0,733*T^0,395; D_дн, = 0,54 T^0,395

Основные размеры отечественного 250-т конвертера донной продувки приведены в табл. 8.