9 Конструкция и расчет машин и агрегатов конверторных цехов.

9.1 Конструкция вертикальных конверторов и их механизмов.

Рис. 26 Схема кислородного конвертора

1- кислородная фурма; 2- конвертор; 3- опорное кольцо

Вертикальные кислородные конверторы в основном используются для выплавки стали. Доля кислородно-конверторной стали составляет более 50% объема мировой выплавки стали.

Выплавка стали в кислородном конвертере заключается в том, что после заливки в него жидкого чугуна с предварительной добавкой стального лома, ведут продувку кислородом через вертикальную металлическую водоохлаждаемую фурму.

При этом окисляется избыточный углерод, а также кремний и марганец и немного железа чугуна и из продуктов окисления и добавляемой извести формируется основной шлак, в который частично удаляются вредные примеси – фосфор и сера.

Когда углерод окислен до требуемого в стали содержания, металл, наполняя конвертор, выпускают через летку в ковш, куда вводят раскислители и легирующие добавки.

Кислородный конвертор представляет собой поворачивающийся на цапфах сосуд круговидной формы, футированный из нутрии и снабженной леткой для выпуска стали и отверстием сверху для ввода в полость конвертора кислородной фурмы, отвода газов, заливки чугуна, загрузки лома и слива шлака.

Размеры вертикального рабочего объема конвертора должны быть такими, чтобы обеспечивались продувка без выбросов металла и шлака через отверстие горловины.

Дело в том, что во время плавки образующиеся в результате окисления углерода пузырьки СО вспенивают металл и шлак и уровень ванны приближается к верху горловины. Поэтому внутренний удельный объем должен составлять 0,85 – 1 жидкой стали и конвертер должен быть вытянут по вертикали (отношение высоты рабочего объема к диаметру 1,45 – 1,6). Угол наклона образующей горловины к вертикали делают в пределах 26 - 30º.

Корпус конвертора выполняется сварным из нестареющей листовой стали 09Г2С, толщиной от 20 до 100 мм и делают его либо цельносварным, либо с отъемным дном, которое крепится болтами или клиновыми соединениями.

Горловина в большей степени, чем другие элементы кожуха, подвержена воздействию высоких температур и короблению и может быть повреждена при удалении застывших выплесков металла. Поэтому верх горловины защищают массивным шлемом.

Днище конверторов чаще делают сферическим, что облегчает циркуляцию металла и способствует снижению износа футеровки. Применяются как неотъемные, так и отъемные днища.

Отъемные днища могут быть приставными и вставные. Футеровка кислородных конверторов состоит из двух слоев – арматурного, примыкающего к корпусу и рабочего. Арматурный слой, толщиной 110 – 250 мм выполняют из магнезитохромитового кирпича, он не требует замены длительное время. Рабочий слой, толщина 500 – 800 мм, контактирующий с металлом и шлаком выкладывают из безобжиговых большемерных кирпичей на основе долонита (35 – 50% MgO, 45 – 60% CaO) и реже из магнезита, более 85% MgO со смоляной или песковой связкой. Измельченные огнеупоры смешивают при температуре 80 - 140ºС с 5 – 7% каменноугольной смолы или песка и прессуют в кирпичи. Далее выкладывают футеровку рабочего слоя и обжигают ее нагревая до 1100ºС. Стойкость такой футеровки составляет 500 – 700 плавок.

Футеровка летки имеет арматурный слой из магнезитохромистого кирпича, затем слой огнеупорной на основе MgO и в середине блоки из плавленого камнезита, имеющие сквозные отверстия, образующие канал летки. Эти блоки заливают через 150 – 120 плавок.

Конвертер цапфами опирается на роликовые опорные подшипники, закрепленные в опорных станинах. Подшипники обеспечивают возможность вращения конвертора вокруг оси цапф, при этом один подшипник фиксированный, а другой, плавающий, что дает возможность перемещения вдоль оси цапф на 15 – 30 мм.

Конверторы снабжают отдельным опорным кольцом к которому крепится цапфы и в котором с зазором в 150 – 200 мм закреплен кожух.

Крепление корпуса в опорном кольце должно обеспечить фиксацию корпуса в опорном кольце при различных углах наклона конвертера и вместе с тем свободную, независимую от опорного кольца деформацию корпуса при его нагреве или охлаждении.

Строившиеся в течении многих лет конверторы имеют подвеску корпуса к кольцу с помощью трех меридиональных тяг.

Для предотвращения смещения корпуса поперек оси цапф и передачи крутящего момента корпусу, служат два упора, входящие в пазы кронштейнов несущего пояса.

Механизм поворота обеспечивает вращение конвертора вокруг оси цапф на 360º со скоростью от 0,1 до 1 мин^-1. Механизм поворота может быть односторонним и двусторонним.

У конверторов, вместимостью 130 тонн и менее делают односторонний механизм поворота, в котором одна из цапф соединена с приводом. У большегрузных конверторов опорное кольцо при повороте подвергается большим усилиям. Поэтому для более равномерного их распределения механизм поворота большегрузных конверторов делают двухсторонним.