9, Конвертерный процесс с донной продувкой кислородом
9.1. Общее описание процесса
При продувке жидкого чугуна через несколько фурм снизу обеспечивается значительно лучшее перемешивание ванны, чем при продувке через верхнюю фурму. В связи с этим в течение многих лет велась разработка метода продувки чистым кислородом снизу. В 1944 г. на КМК в конвертере с кислой футеровкой были проведены опыты по вдуванию чистого кислорода через огнеупорные фурмы в днище. Футеровка днища при этом разрушалась за несколько минут в связи с тем, что у фурм возникают зоны высоких (до 2500 °С) температур в результате выделения тепла от реакций окисления составляющих чугуна. Проводившиеся впоследствии в СССР и ряде других стран исследования привели к разработке метода введения кислорода в виде струй, окруженных кольцевой защитной оболочкой из углеводородов или инертного газа. Оболочка вокруг кислородной струи предотвращает контакт кислорода с чугуном у фурм; смешивание кислорода с чугуном и реакции окисления с выделением тепла происходят на расстоянии от фурм в объеме металла; кроме того, при контакте с жидким металлом углеводороды разлагаются, что сопровождается поглощением тепла и обеспечивает охлаждение околофурменной зоны. В этих условиях стойкость футеровки днища .достигает нескольких сот плавок. Вдувание кислорода в кольцевой защитной оболочке из СО^ впервые было опробовано в 1957 г. в 11)-т конвертере Ново-Тульского металлургического завода. В промышленном масштабе процесс донной продувки был впервые внедрен в 1967—1968 гг. на одном из заводов ФРГ. В настоящее время за рубежом применяют несколько модификаций этого процесса: разработанный в ФРГ процесс ОБМ, в США — Ку-БОП, во Франции — ЛВС, в ГДР— КЕК; в первых двух для создания защитной оболочки используют газообразные углеводороды, в двух вторых — жидкое топливо. В СССР донная продувка освоена в 250-т конвертерах металлургического комбината им. Дзержинского.
Устройство конвертера донной продувки й донных фурм типа «труба в трубе» описано в п. 4.4; во вставном днище размещают 8—20 фурм. По центральной трубе фурмы (см. рис. 16) подают кислород, по кольцевой щели толщиной 0,6—2 мм вокруг кислородной трубы — защитную среду. Для создания кольцевой защитной оболочки применяют природный газ (метан СН4), пропан (С3Н3) и иногда жидкое топливо (сложные углеводороды типа СmНn). При их разложении образуются водород и углерод (например СН4 = 2Н2 + С), которые частично окисляются и в объеме металла, помимо продукта окисления углерода СО дополнительно появляются Н2, Н2О, СО и СО2. Расход природного газа составляет 6—10%, пропана ~3,5 % от расхода кислорода, расход жидкого топлива (нефти) 2—3 л/т стали.
В межпродувные периоды для охлаждения фурм и предотвращения их засорения через оба канала фурмы продувают азот. Стойкость днища на отдельных заводах доведена до стойкости футеровки стен конвертера; зачастую она ниже, и за время кампании конвертера приходится один—два раза заменять днище; продолжительностъ замены 12—20ч.
Рис 45 Схема подачи порошкообразной извести в конвертер донного дутья:
1 – днище; 2 – центробежный делитель 3 – подача к днищу О2 + СаО; 4 – дозатор; 5 – подача к днищу чистого кислорода; 6 – пневмотрасса для подачи извести в расходные бункера; 7 – расходный бункер извести; 8 – трасса для подачи сжатого воздуха; 9 – пневмонасоос на тензодатчиках
Многие конвертеры донной продувки оборудованы системами вдувания порошкообразной извести в струе кислорода. Принципиальная схема такой системы показана на рис. 45. Порошкообразную известь по пневмотрассе 6 доставляют в расположенные вблизи конвертера расходные бункера 7, в которые подают также сжатый воздух для предотвращения уплотнения порошка. Из бункера известь поступает в пневмонасос 9, установленный на тензодатчиках, что позволяет взвешивать необходимую порцию. Из пневмонасоса газопорошковая смесь О2 + СаО через дозатор 4, регулирующий скорость выдачи, поступает в кислородопровод 3 и по нему через полую цапфу в центробежный делитель 2 и фурмы днища.