3.5.2.2. Киснева фурма

Подавання кисневого дуття в конвертер (продувка конвертера) вщбу- инеться через вертикальну фурму, яку вводять у конвертер кр1зь гор­ловину ч1тко по його ось Довжина фурми може перевищувати 20 м. Фурма мае можливкть перемщуватися вертикально упродовж про- дунки 1 знаходиться на однаковш вщсташ вщ внутр1шньо1 поверхш футер1вки. Кожний конвертер оснащений двома фурмами — робочою I резервною. Робочу фурму, що потребуе ремонту, вщводять убж вщ Конвертера в горизонтальному напрям1, а настуиш плавки продувають через резервну. В цей час робочу фурму ремонтують. И опускають 1 ц|дшмають за допомогою мехашзму, встановленого безпосередньо над конвертером. Цей мехашзм зблокований з мехашзмом повороту конвер­тера, що не дае змоги опускати фурму в конвертер, якщо вш знаходить­ся не у вертикальному положенш горловиною догори, а також обертати конвертер, в якому знаходиться фурма. Швидк1сть перемщення фур­ми можна змшювати вщ 0,1 до 1 м/с.

Фурму охолоджують водою, яку иодають за допомогою насоав пщ гипсом 0,8—1,6 МПа. Вода пщводиться до фурми 1 вщводиться вщ не! по гнучких металевих шлангах, що дае змогу фурм1 в1лыю перем1щува- тис.я. Для уникнення вщкладення накипу всередиш фурми, що попршуе ефектившсть охолодження та може призвести до прогару, твердкть поди не мае перевищувати 3 мг-екв/л, а температура води на виход1 фурми — 40 °С.

Кисень подаеться вщ мапстрал1 пщ тиском 1,6 — 2,5 МПа за допо­могою гнучких гофрованих шланпв (металорукав1в) 1з нержавшчоГ сгал1, покритих захисним металевим дротовим обплетенням. Унаслщок нтра ги тиску на м1сцев1 опори перед соплом фурми вш зазвичай стано- тпь 1,0-2,0 МПа.

Кисневу фурму роблять 13 трьох сталевих суцшьновитягнутих труб, розмпцених концентрично (двох'ярусш фурми для допалювання СО до ('0₂ 1 фурми для вдувания кисню 1 подавання палива мають оц­ту будову) (рис. 3.6). Порожнини [галпж трубами використовують для иоданання кисню 1 води. Найчаспше кисень подають по центральнш т|>уб| (рис. 3.6, а). Воду для охолодження фурми при цьому пщводять по середнш труб1, а вщводять по зовшшнш. Використовують також фурми з подаванням води по центральшй труб!, а кисню по ссргд нш (рис. 3.6, б). Сшввщношення Д1аметр1в труб для подавання 1 В1дпг дення води забезпечуе однаков1 площини зазор1в та швидюсть потику води.

Деяш труби фурми зиаходяться у р!зних температурних умонах, тому розширюються неоднаково. Для запоб1гання деформацп ком струкцп фурми використовують нежорстке телескошчне з'еднання (> 11 сальниковим уицльненням 4 або жорстке з'еднання 13 використанпям сильфонних компенсатор1в 5, уварених у трубу.

Нижня частина фурми — наконечник — знаходиться в зош найштгп сившших теплових потоков. Потр1бне тепловщведення забезпечуетьси завдяки використанню для виготовлення наконечника 1 сопел фурми чисто"! без дом1шок безкиснево! М1Д1. Для запоб1гання перетеканию води 13 середнього каналу в зовшшнш (рис. 3.6, я) наконечник обладнуюп. напрямними пристроями 7, шд яких вода 13 юльцевого внутр1шнього зазору по всш площиш тече до ос1 фурми й омивае сопла. У центр| наконечника потоки води стикаються 1 п1сля взаемного вщбиття перс икають у ЗОВН1ШН1Й юльцевий зазор. 1нод1 для повороту потоюв па 180° 1 зменшення втрат пдродинам1чного напору в центр! наконечника роблять обпчну ви!мку 9.

Пдродинамша поток1в води в фурм! (рис. 3.6, б) вщбуваеться к]>а ще. Потоки води, що надходять по внутршнш труб1, попадають у цен тр наконечника ! повертаються п1д кутом 90°. При цьому коеф1Ц1ент теп лопередач! в1д ст1нки наконечника до води збшьшуеться пор!вняно з перифершним п1дведениям води, коли вона тече майже вздовж стшок. Зггкнемня поток1в не спостер1гаеться, отже, в центральшй частин1 нако нечника немае застшних зон. Однак за центрального шдведення води ускладнюеться зм1на наконечника фурми.

Корпус фурми значно стшюший, шж ст1ЙК1сть наконечника фурм 1 становить 50 — 250 плавок залежно В1Д конструкцп фурми, тину систе ми, штенсивност1 охолодження та умов експлуатац!!. Наконечник фур ми зазвичай виготовляють змшним I з'еднують за допомогою ркн/ш або зварюють з внутр!шньою та зовн1шньою трубами. У наконечнику розмпцено к1лька сопел типу сопла Лаваля, що В1ялопод1бно розхо дяться. Кут нахилу сопел до ос1 фурми становить 10— 15° 1 мае тендем щю до зб1льшення за пщвищення К1лькост1 сопел для кращого розосе редження дуття. Юльк!сть сопел у сучасних фурмах — 3 — 5. Швидюсть вит^кання кисню !з сопла — понад 500 м/с.

Наконечники можуть бути зварними, литими та виготовленими сверл ленням 13 сущльно! поковки. Зварш наконечники часто виходять з ладу внаслщок руйнування зварного шва, що з'еднуе корпус сопла 13 зовн1шньою тар1лкою. Шов працюе на злам, оскшьки спнки сопла змеи шуються в розм1рах п1д час подавання кисню (температура кисню на виход1 13 сопла становить 110—140 °С), а зовн1шня тар1лка розши

а о

Рис. 3.6. Конструкцп кисневих фурм з центральною подачею кисню (а) 1 води (й):

Рис. 3.7. Конструкция двох'ярусних фурм:

1 — шдведення кисню для продувания; 2, 5 — В1ДП0ВЩН0 шдведення 1 вщведення води; 3 — шдведення кисню для допалювання СО в СО2', 4 — Сальникове уицльнення; 6 — сильфонний компенсатор; 7 — телескотчне з'еднання; 8 — сопло для продувки; 9 — сопло для допалювання СО в С0₂

I шдведення кисню; 2, 3 — подведения 1 М1днсдення води; 4 — Сальникове уволь­нения; 5 — сильфонний компенсатор; 6 — ччмичжошчне з'еднання; 7 — нанрямш при- «ч'|«)1; 8 — сопло; 9 — вшмка

рюсться внаслщок интенсивного нагревания вад ванни (температура лоишшньоГ частини наконечника перевищуе 300 °С). Прогари цент­рально! частини зовшшньо! тар1лки наконечника стпдчать про недо­статке охолодження: разом з тепловими потоками на торець наконеч­ника надходить понад 7 МВт/м² 1 за швидкосп води поблизу торця

ПриблИЗНО 1 м/с МОЖЛИВе КИШННЯ води.

Для продувки киснем, якщо потр1бно шдвищити стушнь допалю- нанпя СО у С0₂ в порожниш конвертера (це потребно для зб1лыиення исреробки брухту в конвертер!), застосовують фурми: двох'ярусш (сопла дли допалювання розм1щеш на 1 —2,5 м вище вад торця) (рис. 3.7) або днорядш (сопла для допалювання розмощеш на одному р1вш з сопла­ми для продувки). За способом подавання кисню фурми бувають дво- (!л двома незалежними потоками кисню) або одноконтурними (з од­ним загальним шдведенням кисню). У першому випадку сшввщно- шсипя витрат кисню на допалювання 1 продувку можна змшювати в хо/и ироцесу, а в другому — воно залишаеться незмшним 1 визначаеть- сн лише сп1 ВВ1Дношениям критичних перер131В. Сопла для допалюван­ня як па двох'ярусних, так 1 на дворядних фурмах, мають прямий профшь (круглого або овального перерезу).

У иаливно-киснев! фурми паливо подаеться по центральнш труб1, нк.1 проходить кр1зь кисневу трубу. Насадки паливно! труби в1Льно проходить у центральний огшр у наконечнику. По такш фурм! можна

подавати порошкопод^бне вуплля в струмеш азоту або природний пи У раз1 подавання порошкопод1бного вуплля центральну трубу шин товляють 13 матер1алу, стшкого до абразивного зносу.

3,5.2.3. Режими дуття

Розподш потоку кисню на к1лька струмешв забезпечуе створеппл вщповщно юлькох осередюв дц струменя на розплав. Важливими па раметрами режиму дуття е штенсившсть продувки, висота розмщеппм фурми над р1внем спокшно! ванни, глибина ироникнення струмешв у ванну, а також тиск, чистота 1 юлыасть струмешв кисню.

Одним з основних параметров е ттенсивтстъ продувки, вщ якот залежить хщ ироцеав окиснення дом1шок 1 шлакоутворення. Од на к тдвищення штенсивносп продувки призводить до зменшення окиснення зал1за 1 переходу його в шлак (рис. 3.8, а), що пов'язано 31 зб1лымеп ням мехашчного иерем1шування ванни та прискоренням розвитку вто ринних реакцш окиснення домошок за рахунок оксид1в феруму. Особ ливо це виявляеться наприкшщ продувки за низько!" швидкост1 зневуглс цювання.

Стушнь допалювання оксиду карбону (II) в порожниш конвертера (рис. 3.8, б) шдвищуеться 31 зростанням штенсивносп продувания, що пов'язано з перерозиодыом потоку кисню, який вивыьняеться вщ змеи шення окиснення зал1за.

За експериментальними даними для 160-тонного кисневого конвер тера складено залежшсть м1ж штенсившстю продувки 1 змшою основ ност1 кшцевого шлаку (рис. 3.8, в). 31 збшыненням штенсивносп про дувки основшсть шлаку зменшуеться. Природу ще'Г залежносп молена иояснити зниженням масовоТ частки оксщцв феруму в шлаку теля тдвищення штенсивносп продувки.

Залежшсть М1Ж штенсившстю продувки 1 змшою масово! частки мангану в кшцевому метал1 зображено на рис. 3.8, г. 3 пщвищенням штенсивносп продувки, як наведено рашше, знижуеться масова частка оксид1В феруму в шлаку, отже, шдвищуеться вм1ст мангану в метали Залежшсть зношення футер1вки, що визначаеться за складом окси­ду магшю в кшцевому шлаку (останнш переходить у шлак лише 13 футер1вки), вщ штенсивносп продувки для 130-тонного конвертера зоб­ражено на рис. 3.8, д. 3 пщвищенням штенсивносп продувки зношен­ня футер1вки зменшуеться, що пов'язано 31 скороченням як трива- лосп продувки, так 1 коптактуваиня вогнетрив1в з агресивним шла­ком 1 високотемпературним пщфурменим факелом. Залежшсть змши питомо1 на 1 т виплавлено'! стал1 маси плавикового шпату вщ штенсив­носп продувки зображено на рис. 3.8, е. Характер залежносп зумов- люеться розрщясувальним виливом на юнцевий шлак флюсу. Анало- пчно впливае на кшцевий шлак пщвищення в ньому вм1сту окси- д1в феруму. Однак значения останнього зменшуеться у раз1 збшынен-

Рис. 3.8. Вплив штенсивжхгп продувания у_п:

а — на питому масу на 1 т металошихти оксиду феруму (II) в кшцевому шлащ АМ^ р_еО_к > 6 — на шдвигцення питомого об'ему С0₂ на 1 т металошихти у порожниш Д^_пС0₂^; и — на осповшсть юнцевого шлаку Д#_к; г — на прирощення масово! частки мангану в кшцевому метал1 ДМп_м; д — на масову частку оксиду магнда в кшцевому шлащ ДМ^О_к; с — на питому масу на 1 т виплавлено'1 стал! плавикового шпату Д"^ _ш

д е

5 Основи мет. вир-ва.

а б

в г

ня 1нтенсивност1 продувки, що компенсуеться уведенням плавиковом» шпату.

Тому шдвищення онтенсивносто продувки зумовлюе збольшення сту пеня допалювання СО в порожнино конвертера, масово! частки маша ну в метал1 наприкшщ продувки 1 витрат плавикового шпату та змеи шення оксидов феруму в кшцевому шлаку, його основност1 та зношення футеровки.

Висота розм1щення фурми над р1внем спокШноУ ванни також вплп вае на ход процесов окиснення домошок 1 шлакоутворення. Залежность окиснення концевого шлаку В1Д висоти розмощення фурми над ровнем спокойно! ванни зображено на рис. 3.9, а. Збольшення масовоо частки оксидов феруму в кшцевому шлаку, що перераховаш в еквовалентис значения оксиду феруму (II), зо збольшенням висоти розмощення фур ми над ровнем спокойно! ванни зумовлене зниженням швидкост1 масо перенесения при зменшенш глибини реакцшноо зони.

Помотне зростання вмосту оксидов феруму в шлаку починаеться у разо перевищення висоти фурми над ванною на вщстань 12 калобров¹, за яко"1 зона взаемод11 металу з газом «не захлопуеться» V крапло мета лу та його оксидов мають змогу вил1тати з не!'. За результатами доел: джень В. Б. Охотського, цю величину записують як

к > (2С₀со5²а/|ы³ /то1_а)^1/2 - Ь_а, (3.39)

де Сд, п — стал1 (Сд = 1; п ~ 0,7); а — кут нахилу осо сопла до ос! фурми, град; — довжина початковоУ долянки струменя, калобр; г1, Ь_а — В1ДПОВ1ДНО дгаметр 1 тлибина зони взаемодп; к = р/ критерш Казанцева, в якому р, р_м — вщповодно густина газу навихо/О 13 сопла о металу, кг/м³; — швидюсть газу на виходо оз сопла, м/с; § — прискореняя сили гравотацп, м/с².

Залежшсть ступеня допалювання СО до С0₂ в порожнино конвер тера у вод висоти розмощення фурми над ровнем спокойно!' ванни 11 зображено на рис. 3.9, б (штрихова лоноя — область нетехнолопчно! продувки). Ефективность допалювання оксиду карбону (II) в порож­ниш конвертера зб1лыиуеться у разо шдвищення висоти розмвдення фурми над ровнем спокойно!' ванни, що пов'язано з великим потоком кисню у верхнш зоно агрегату.

Залежность ДВ_К ~({Н) (рис. 3.9, в) пояснюеться збольшенням масовоУ частки оксидов феруму у шлаку в раз1 зростання висоти розмо­щення фурми над ровнем спокойно! ванни, що сприяе полшшенню умом шлакоутворення. Наближення залежносто до р1вня насичення пов'яза но з повним засвоенням добавок вапна за шдвиоцених значень висоти розмощення фурми.