4. Расчет основных размеров конвертера

4.1. Расчет размеров внутренней полости конвертера

Исходные данные для расчета служат: емкость конвертера G (T), удельная интенсивность продувки ванны кислородом i (м³/(Т.мин), содержание кремния Si (%) и марганца Mn (%) в чугуне. При Mn < 0,5% в расчетных формулах используется коэффициент С_Mn = 0,06, при Mn 0,5 – С_Mn = 0,1.

i = 4,5 м³/(Тּмин), Si = 0,3%, Mn = 0,3 %.

Расчет начинается с определения числа n сопел в фурме. С увеличением емкости конвертера и удельной интенсивности продувки число сопел в фурме должно расти. Это необходимо для того, чтобы рассредоточить реакционную зону по объему конвертерной ванны. При расчете n удобно исходить из базового, оптимального варианта продувки. В качестве базового принимается конвертер емкостью G_o = 250 т, работающий при удельной интенсивности продувки i_o = 2 м³/(тּмин) с числом сопел в фурме n_o = 3.

n = 3(4,5/2)^1,2 ∙ (450/250)^0,15+4ּ10 450 =5,9

Найденное значение n округляем до целого числа, n = 6.

Далее рассчитаем основные размеры конвертера:

0,36 ∙ (450 ∙ 4,5/6)^0,3 =2,06 м

= 0,501 ∙ (450/2,06)^0,5 = 7,4 м

= 7,4/ = 5,23 м

Диаметр горловины конвертера d₁, выбирается как большая величина из результатов расчета по формулам, учитывающим условия загрузки лома и выхода из горловины конвертерных газов:

= 0,22 ∙ 450^0,5 = 4,66 м

= 0,12 ∙ (4,5 ∙ 450)^0,5 = 5,4 м

Принимаем d₁ = 5,4 м.

Угол α находим с учетом конструктивных соображений:

= 60 - 0,03 ∙ 450 = 46,5 град

Находим высоту h₁

= (7,4 – 5,4) / 2 tg (46,5/2) = 2,61 м.

Высота внутренней полости конвертера над уровнем спокойного металла (h₁ + h₂) должна быть такой, чтобы не допустить выбросов. Подъем вспененного металла при продувке зависит от емкости конвертера, параметров дутья, состава чугуна и других менее значимых факторов.

м

Определив сумму высот h₁ и h₂ и, используя уже найденное значение h₁, находим высоту цилиндрической части конвертера h₂.

h₂ = 8,3-2,61= 5,7 м

Статистическая отработка размеров работающих конвертеров дает примерно следующую зависимость общей толщины футеровки цилиндрической части от емкости конвертера

= 0,142 ∙ 450^0,33 = 1,06 м

Соотношения отдельных размеров конвертера должны удовлетворять требованиям технологии, экономики и конструктивных решений. Отношение общей высоты h_ внутренней полости конвертера к диаметру d₂ цилиндрической части рекомендуется выдерживать в пределах 1,2-1,5

h / d₂ = (2,61 + 5,7 + 2,06) / 7,4 = 1,43

а удельный объем V_ / G – 0,8-1,0 м³/т (ГОСТ 20067-74)

V /G = 418,01/450 = 0,93

Суммарную площадь теплоотдающей поверхности кладки конвертера S_Σ можно определять по контурам профиля, проведенного по середине футеровки конвертера. Соответствующим высотам и диаметрам фигур профиля присвоим индекс “ср” (средний).

 = 2 arctg (0,146 d₂ / h₃) = 1,07 рад

d_1ср = d₁ +  cos (/2) = 6,34м

d_2ср = d₂ +  = 8,47 м

d_3ср = d₃ +  tg [(-)/4] = 5,24 м

h_1ср = h₁ -  [tg ( / 4) - sin (/2)] / 2 = 2,51м

h_2ср = h₂ +  [tg ( / 4) + tg (/4)] / 2 = 5,8 м

h_3ср = h₃ +  /2 -  tg (/4) / 2 = 2,59 м

где S₁, S ₂, S ₃ – боковые поверхности фигур, составляющих средний профиль конвертера, а S _дн – расчетная теплоотдающая поверхность днища.

S = 38,29 + 154,33 + 44,58 + 21,56 = 258,76 м²