Конверторное производство Требования безопасности к технологическому процессу

Выплавка стали с использованием кислородного дутья осуществляется в конверторных установках, емкость которых составляет от 50 до 350 т. Конвертор представляет собой металлическую грушеобразную конструкцию, футерованную внутри огнеупорным кирпичом. Корпус конвертора сварной, цилиндрической формы с неотъем­ным днищем. Над конверторами сооружен газоотводящий тракт со сменными кессонами, размещена система транспортеров, на каждом конверторе установлены восемь бункеров для подачи сыпучих мате­риалов и две кислородные фурмы с приводами.

Обычно в цехе установлены три конвертора, оборудованные си­стемой газоочистки с дожиганием или без дожигания оксида углеро­да. В миксерном отделении, сооруженном в отдельном здании и со­единенном с загрузочным пролетом эстакадой, имеются два миксе­ра емкостью 2500 т каждый Миксерное отделение оборудовано ма­шинами для скачивания шлака из миксеров и для удаления шлака из чугуновозных ковшей. Шихтовые материалы – металлический лом, который загружается в конвертор перед продувкой, и жидкий чугун, заливаемый на лом. Продувка осуществляется технически чистым кислородом (содержание кислорода 97—98%), подаваемым под давлением 1470—1560 кПа на чугун сверху по вертикальной во-доохлаждаемой фурме, вводимой в конвертор через горловину. В начале продувки в конвертор подают известь и боксит.

Процесс выплавки стали в конверторах заключается в окислении углерода, кремния, марганца и других примесей, входящих в состав чугуна, и переводе их в шлаки и частично в уходящие газы и аэро­золи. Примеси в конверторе окисляются струёй кислорода, подавае­мой на поверхность расплавленного чугуна. При окислении углеро­да, кремния, марганца и др. выделяется большое количество тепла, в результате чего температура жидкого металла возрастает до 1700° С. Под воздействием высокой температуры и бурного переме­шивания металла идет интенсивный процесс расплавления металли­ческой шихты и взаимодействие сыпучих материалов (присадок) с металлом и примесями с образованием шлака.

Отличительная особенность процесса — протекание его без по­дачи топлива, так как источником тепла являются физико-химичес­кие процессы плавки Высокая скорость окислительных процессов и интенсивное перемешивание металла способствуют сокращению длительности процесса сталеварения Технологический процесс вы­плавки стали в кислородном конвертере емкостью 250 т включает следующие последовательные операции. После выпуска стали кон­вертор, наклоненный в сторону разливочного пролета, готовят к сле­дующей плавке, для чего восстанавливают футеровку методом фа­кельного торкретирования. Затем конвертор поворачивают вокруг горизонтальной оси и наклоняют в сторону заливочного пролета. К конвертору подают железнодорожную платформу с мульдами, нагруженными металлоломом, которые расположены таким обра­зом, что при поднятии краном заднего конца мульды ее содержимое ссыпается в горловину конвертора. После завалки металлолома за­гружают 60—70% всей извести, затем подают ковш с расплавленным чугуном. С помощью электромостового крана чугун заливают в кон­вертор.

Наполненный конвертор устанавливают в вертикальное положе­ние, сверху в горловину на определенное расстояние над уровнем металла опускают водоохлаждаемую кислородную четырехсопловую фурму с углом раскрытия сопел 15°. Расход кислорода составляет 800—850 м³/мин. Через некоторое время после начала продувки в гор­ловину конвертора сверху загружают сыпучие материалы: известь, железную руду или скрап, боксит. Перед загрузкой шихтовых мате­риалов подачу кислорода временно прекращают и фурму выводят из конвертора.

В конце продувки конвертор наклоняют в сторону загрузочного пролета и через горловину сливают в шлаковые чаши находящийся на поверхности металла шлак. Одновременно со скачиванием шлака измеряют температуру стали и берут технологическую пробу. При готовности стали конвертор наклоняют в сторону разливочного про­лета и выпускают сталь в сталеразливочный ковш, который вывозят затем в разливочный пролет, где сталь разливают в изложницы или передают в отделение непрерывного литья заготовок.

Температуру ванны металла и шлаковый режим в конверторе регулируют по ходу плавки добавлением железной руды скрапа, извести и боксита. Образующийся шлак периодически сливают. Пер­вичное скачивание шлака производят через 8—10 мин после начала продувки, особенно если в процессе плавки наблюдается высокое содержание углерода в металле и соответственно пониженное содер­жание оксида железа в шлаке, а также при повышенном содер­жании фосфора в чугуне. После спуска шлака и возобновления продувки в конвертор присаживают материалы — известь, боксит или плавиковый шпат, железную руду для наводки нового шлака.

Кислородно-конверторный процесс является наиболее динамич­ным процессом выплавки стали. Длительность плавки и безопасность процесса зависят в основном от химического состава чугуна, коли­чества продуваемого металла и расхода кислорода. Продолжитель­ность цикла одной плавки в 100-т конверторе вместе со всеми вспо­могательными операциями составляет 40—45 мин, из которых сам процесс продувки длится лишь 24—25 мин при расходе кислорода 280—350 м³/мин. Средний состав чугуна, перерабатываемого в кон­верторе- 3,8—4,3% С; 0,5—0,8% Si; 1,3—1,7% Mn; 0,04—0,07% S и 0,08—0,15% Р.

Основной составляющей конверторных газов, образующихся при продувке чугуна кислородом, является оксид углерода, образующий с воздухом взрывоопасную смесь. Во избежание этого в отводящем тракте оборудуют устройства по дожиганию оксида углерода до уг­лекислого газа. В последнее время на ряде конверторных установок внедрена система работы конверторов без дожигания газа. Особен­ностью работы конверторов по этой системе является то, что с по­мощью автоматического регулирования дроссельной заслонкой в зо­не подвижной части кессона поддерживается постоянное давление. Это исключает подсос воздуха в газоотводящий тракт и образование там взрывоопасной смеси, вследствие чего отпадает необходимость дожигания в нем оксида углерода

При работе конвертора по системе без дожигания газов режим плавки и безопасность ее ведения в значительной степени определяют качество извести. Присадка 5,0 т извести, имеющей потери при про­каливании 5; 10; 15 и 20%, увеличивает выход газов из конверто­ра соответственно на 5; 10, 15 и 20 тыс. м³/ч. Отсюда следует, что мгновенное увеличение выхода газа (а следовательно, и подсос воз­духа, так как дымосос реагирует на изменение расхода с запазды­ванием) может составить 20—25% от общего количества газов. Во избежание таких резких изменений выхода конверторных газов при переходе на работу по системе без дожигания применяют техноло­гию, предусматривающую сосредоточенную загрузку шлакообразующих материалов в первые минуты продувки. В это время скорость обезуглероживания невелика и количество отходящих газов незна­чительно.

В связи с высокой интенсивностью процесса производства стали в конверторах продолжительность плавки значительно меньше, чем в других сталеплавильных процессах. В течение одной смены прово­дят несколько плавок. Проводят и большее число опасных операций (заливка чугуна в конвертор и выпуск готовой стали). От четкости выполнения этих операций во многом зависит безопасность труда обслуживающего персонала. Подачу кислорода в ванну и отвод про­дуктов сгорания осуществляют с помощью водоохлаждаемой фур­мы и камина, неисправность которых (нарушение целостности, про­текание воды) представляет огромную опасность, так как соприкос­новение расплавленного металла с водой приводит к взрывам.

Процесс плавки в конверторах сопровождается выбросами рас­плавленных металла и шлака, выделением большого количества наг­ретых газов и мелкодисперсной пыли, часть которых попадает в воз­душную среду цеха. Для их улавливания предусматривают сооруже­ние специальных устройств вытяжной вентиляции.

Применение кислорода в технологическом процессе и наличие в кислородно-конверторном цехе многочисленных кислородопроводов обусловливают специфические особенности организации работ. Интен­сивность грузопотоков в кислородно-конверторном цехе значительно выше, чем в других сталеплавильных цехах, поэтому работа желез­нодорожного транспорта в этих цехах более напряженная. Основ­ными условиями безопасности являются специализация железнодо­рожных путей и исключение пересечения этих путей другими.

В связи с высокой интенсивностью производственного процесса и переработкой больших объемов расплавленного металла на рабо­чих местах имеют место высокие уровни тепловых воздействий