Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория и технология металлургии стали. Производство стали. Практикум
.pdf
4
b
2
222
4
82
h
2
112211
,
Srrrrh
2
.
Sdh
d2
R
сф
b
h
c
d3
3
h
4
Рис. 1.2. К расчету радиуса сферической части
Из рис. 1.2 следует, что параметр
Rh=−
сф
, а параметр
cd= .
3
По теореме Пифагора
Rbс=+
сф
.
После подстановки в это уравнение значений b и c и выполнения соответствующих преобразований можно получить выражение для нахождения радиуса сферической части рабочего пространства конвертера:
2
d
Rh=−
3
сф
.
4
Кроме основных параметров конвертера необходимо выполнить
расчет дополнительных геометрических размеров профиля. Расчет
площади внутренней поверхности конвертера (площади рабочего
пространства конвертера) осуществляется в несколько этапов.
Прежде всего, рассчитывается площадь внутренней поверхности
верхней конической части:
= d1/2 и r2 = d2/2.
где r
1
=π + − +
()()
2
Площадь внутренней поверхности цилиндрической части рассчитывается по уравнению
=π
22
11
Площадь внутренней поверхности нижней конической части рас-
2
332233
,
Srrrrh
4 2344
.
Shhhh
1234
SS S S S
34
S
03
036 / .
,
считывается по уравнению
где r
= d2 / 2 и r3 = d3 / 2.
2
π
=+ −+
()()
2
Площадь внутренней поверхности сферической части рассчиты-
вается по уравнению
2π
=++
()
Площадь внутренней поверхности конвертера
=+++
.
Площадь поверхности ванны, контактирующей с футеровкой,
представляет собой сумму площадей нижней конической и сферической частей рабочего пространства:
в
SS=+
.
Глубина ванны конвертера рассчитывается по уравнению
hhh ,Gi m=+=
в 34 O
()
2
Значение отношения диаметра горловины к диаметру рабочей
части d
/ d2 должно находиться в интервале 0,4…0,6.
1
Значение отношения полной высоты рабочего пространства к
диаметру рабочего пространства H / d
должно находиться в интер-
2
вале 1,4…1,6.
Данный расчет реализован в программном комплексе RPK. Результатом расчета по соответствующей программе являются:
– основные и дополнительные геометрические размеры профиля
рабочего пространства конвертера;
– чертеж профиля рабочего пространства конвертера, выполненный в масштабе.
1.1.4. Расчет фактического и свободного уровня ванны
Поскольку расчет параметров конвертера осуществляется по при
ближенной методике, на практике может получиться, что уровень
металла будет находиться несколько ниже верхней границы нижней
12
-
конической части. С целью уточнения этого обстоятельства преду-
4
4
VhRh
c
GGG
VG/
2
d
2
dd d'd
hh'
′
′
смотрен дополнительный расчет свободного уровня ванны, т.е. расчет фактического уровня металла.
Объем шарового сегмента (сферической части) конвертера
π
2
=−.
сф
3
()
3
сф
Масса металла в шаровом сегменте
сф
мсфм
ρGV= .
Масса металла, остающегося в нижней конической части,
нк сф
=−
м
.
м
Объем металла, остающегося в нижней конической части,
нк нк
=
ммм
ρ
.
На рис. 1.3 приведены обозначения величин, которые использу-
ются в расчете.
d2
своб
d
2
H
мет
H
Из рис. 1.3 следует, что
d
3
Рис. 1.3. К расчету
−−
tg α
==
323
22
33
α
3
h
3
h
4
h
′
.
13
Отсюда для
2
d
2
3
d' h' d
23 3
d' h' d
3
h'
2
d'
3
h'
3
h'
2
d'
3
d
323
32 2 2
d
⎡
⎢
⎢⎥⎣
3
h'
2
d'
0001
VV ,
′
можно получить выражение:
2tgα
=+
3
или
Задается начальное значение
данном значении
метрами
и
. Объем конической части с высотой
(объем металла, оставшегося в нижней конической
2
23
h
2
3
=+
. Находится значение
.
при за-
и диа-
−
dd
части) рассчитывается по формуле
2
π
′
=++
Vh'
нк 3
d'
⎛⎞
2
⎜⎟
⎝⎠
2
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠
d'd
⎤
.
⎥
⎦
Методом последовательного приближения подбираются такие
значения
и
, при которых будет выполняться следующее ус-
ловие:
нк
′
−≤
нк м
.
Все рассчитанные параметры здесь и далее сводятся в одну таблицу.
1.2. Расчет изменения параметров профиля
рабочего пространства конвертера
по ходу кампании в зависимости
от количества проведенных плавок
Цель работы. Выработать у студентов навыки определения оста-
точной толщины рабочего слоя футеровки конвертера и изменения
параметров профиля рабочего пространства конвертера в зависимости от количества проведенных плавок .
1.2.1. Основные понятия и требования к расчету
Футеровка
конвертеров выполняется в два слоя.
Арматурный слой служит для защиты кожуха конвертера от непосредственного контакта с металлом и шлаком, не допускает перегрева кожуха выше температур, приводящих к созданию аварийных ситуаций.
14
Рабочий слой ограничивает рабочее пространство конвертера,
р
h
р
w
р
h,h
обеспечивает реализацию технологического процесса плавки.
По ходу плавки, от завалки до выпуска, рабочий слой подвергается разрушающим воздействиям, главными из которых являются механические воздействия от ударов заваливаемого металлолома и химические воздействия различных по составу шлаков. Вследствие
этого наибольший износ рабочего слоя происходит в районе шлакового пояса. На практике кампанию ведут таким образом, чтобы остаточная толщина рабочего слоя была не менее 10 % его начальной
толщины. На современных металлургических заводах конвертеры
оборудуются специальными лазерными сканерами для контроля
толщины износа рабочего слоя. При отсутствии таких устройств
толщину рабочего слоя в зависимости от количества проведенных
плавок необходимо рассчитать.
Расчет состоит из двух частей:
расчет параметров рабочего пространства конвертера на новой
1)
футеровке (подразделы 1.1 – 1.4);
расчет изменения профиля рабочего пространства конвертера
2)
после проведения определенного количества плавок.
В данном подразделе рассматривается вторая часть расчета, исходные данные представлены в табл. 1.3.
Таблица 1.3
Исходные данные для расчета
Параметр
Толщина рабочего слоя футеровки в зоне
шлакового пояса после холодного ремонта
Линейная скорость износа рабочего слоя
в зоне шлакового пояса за плавку
Число плавок за кампанию – N
Единица
измерения
м
мм/плавка
Обозначение
исх
с
с
изн
Толщина
Количество плавок за кампанию при заданной линейной скорости
износа рабочего слоя определяется по формуле
1.2.2. Методика расчета
изношенной части рабочего слоя определяется как
изн исх
09
= .
срс
15
изн
рср
hNw
р
ww
р
w,w
р
w,w
р
w,w
’
’
h1
h4
= .
с
изн
В расчете приняты допущения:
–
линейная скорость износа в районе шлакового пояса w
с
мальна и задается в исходных данных
линейная скорость износа в районе горловины
–
–
линейная скорость износа в районе диаметра d
можно пренебречь (w
–
линейная скорость износа в районе диаметра d
с
05
=
4 изн
–
линейная скорость износа в районе диаметра d
08
=
5 изн
;
с
.
= 0);
3
=
2 изн
;
=
1 изн
очень мала, и ей
3
макси-
2
с
04
4
5
;
составляет
составляет
На рис. 1.4 приведены обозначения параметров профиля рабочего
пространства конвертера после N плавок (обозначения параметров
профиля конвертера на новой футеровке см. рис. 1.1).
d
1
16
d
4
d
2
/2
2
h
H
/2
2
d
5
d
3
h
3
h
Рис. 1.4. Геометрические размеры профиля рабочего пространства
конвертера до и после N плавок
1.2.3. Расчет изменения профиля рабочего
i
l
i
l
'ii
dd l
2
114411
Srrrrh
/2; /2
22
2
/2; /2
2
2
/2; /2
2
435533
S
/2; /2
5 2344
Shhhh
пространства конвертера по ходу кампании
умножении линейных скоростей wi на число плавок N полу-
При
чается толщина изношенного слоя
каждая
умножается на 2.
изн
. На следующем шаге расчета
изн
Новые размеры профиля конвертера после N-го числа плавок получаются сложением соответствующих диаметров с удвоенной величиной изношенного слоя футеровки:
2
=+
i
изн
.
Размеры высоты остаются неизменными.
По новым размерам вычисляется площадь внутренней поверхности конвертера после кампании (далее все d
N-
го количества плавок).
– это размеры после
i
Площадь внутренней поверхности первого усеченного конуса
где
rd rd==
11 44
π
=+ −+,
()()
.
2
Площадь внутренней поверхности второго усеченного конуса
π
где
rd rd==.
22 44
Srrrrh/=+ −+ ,
()()()
24224 2
Площадь внутренней поверхности третьего усеченного конуса
где
rd rd==.
22 55
π
Srrrrh/=+ −+
()()
35225 2
2
()
,
Площадь внутренней поверхности четвертого усеченного конуса
где
rd rd==.
33 55
π
rr rr h=+ −+
()()
2
,
Площадь внутренней поверхности днища конвертера
2π
=++
()
.
17
Площадь внутренней поверхности всего рабочего пространства
1
5
SS S S S S
конвертера после N-го количества плавок определяется суммированием площадей его отдельных составляющих:
=+++ +.
234
Расчет реализован в программном комплексе RPK. Результатом
расчета по соответствующей программе являются:
–
геометрические размеры профиля рабочего пространства кон-
вертера после N-го количества плавок;
–
чертеж профиля рабочего пространства конвертера до и после
N-го количества плавок, выполненный в масштабе.
1.3. Расчет стойкости футеровки конвертера
при факельном торкретировании
Цель работы. Выработать у студентов навыки расчета стойкости
футеровки при факельном торкретировании и определения основных
параметров торкретирования, обеспечивающих максимальную стойкость футеровки.
1.3.1. Основные понятия и требования к расчету
футеровки конвертера – уменьшение толщины рабочего
Износ
слоя, происходящее в результате комплексного воздействия большого количества факторов, как конструктивного характера (качество
применяемых огнеупоров, качество выполнения футеровки), так и
технологического характера (состав шлака, резкие перепады температур, удары при загрузке металлолома, межплавочные простои и
другое).
Холодный ремонт – полная замена изношенного рабочего слоя
футеровки.
Стойкость футеровки – количество плавок, проведенных в конвертере за кампанию, т.е. от одного холодного ремонта до другого.
Факельное торкретирование – восстановление изношенной части
рабочего слоя футеровки конвертера по ходу кампании, осуществляемое путем сваривания горячего поверхностного слоя футеровки с
частицами огнеупорного материала, перешедшими в размягченное
состояние в высокотемпературном факеле, образующемся за счет
сгорания углерода кокса в техническом кислороде.
Торкрет-фурма – фурма для подачи в рабочее пространство конвертера торкретмассы, состоящей из мелкодисперсного огнеупорно-
18
го материала, порошкообразного кокса и связующего вещества в
струе технического кислорода.
Торкретирование осуществляют при вертикальном положении
конвертера торкрет-фурмой, вводимой через горловину конвертера
сверху, либо торкрет-фурмой, вводимой напольной машиной при
горизонтальном положении конвертера. Вертикальное торкретирование не приводит к загрязнению атмосферы цеха.
Ориентировочные показатели факельного торкретирования:
расход торкрет-массы на одну операцию торкретирования 2…9 т;
–
–
продолжительность операции торкретирования 4…20 мин;
–
периодичность операции торкретирования 2–18 плавок;
толщина наносимого за одну операцию торкрет-слоя 5…150 мм;
–
–
скорость износа торкрет-слоя 2…20 мм/плавка.
1.3.2. Схема износа футеровки в конвертере
футеровки в конвертере имеет сложный характер и опреде-
Износ
ляется, как было отмечено выше, воздействием многих факторов.
Принятая схема износа рабочего слоя футеровки конвертера представлена на рис. 1.5.
Арматурный
слой
Остаточный
рабочий слой
футеровки
Рис. 1.5. Схема износа рабочего слоя футеровки конвертера:
1 – рабочий слой, изнашиваемый до начала торкретирования; 2 – рабочий слой,
восстаналиваемый при проведении торкретирования; 3 – рабочий слой,
изнашиваемый после проведения торкретирования; Nнт – число плавок на момент
начала торкретирования; Nкт – число плавок на момент окончания торкретирования
Рабочий слой футеровки
3
Nнт
N
кт
Изнашиваемый рабочий слой
футеровки
1 2
19
Данная схема была принята с учетом следующих положений:
р
h
р
w
р
р
h
0 9 1000
а) на практике кампанию стараются вести таким образом, чтобы
исключить прогар арматурного слоя футеровки и перегрев корпуса
конвертера, поэтому рабочий слой не доводят до полного износа,
обеспечивая его некоторую остаточную толщину;
б) так как остаточная толщина рабочего слоя точно не известна,
то предполагается, что она составляет не менее 10 % от общей толщины рабочего слоя;
в) стойкость футеровки без торкретирования определяется только
стойкостью изнашиваемого рабочего слоя.
1.3.3. Методика расчета
Расчет
стойкости футеровки конвертера при выбранном режиме
факельного торкретирования проводится в два этапа. В табл. 1.4 приводятся исходные данные для расчета на первом этапе.
Таблица 1.4
Исходные данные для расчета на первом этапе
Параметр Единица измерения Обозначение
Толщина рабочего слоя футеровки
в зоне шлакового пояса
Линейная скорость износа футеровки
в зоне шлакового пояса
м
мм/плавка
исх
с
с
изн
На первом этапе определяется стойкость футеровки без торкретирования и номер плавки, до которой будет продолжаться торкретирование N
.
кт
Как указывалось выше, стойкость футеровки без торкретирования
определяется только стойкостью изнашиваемого рабочего слоя. Она
рассчитывается по формуле
где
09h,h=
срс
изн
– толщина изнашиваемого рабочего слоя, м.
с
,
изн исх
С учетом этого стойкость футеровки без торкретирования рассчитывается по формуле
исх
,h
бт
бт
где
С – стойкость футеровки без торкретирования, число плавок;
фут
1000 –
20
коэффициент пересчета линейной скорости износа футеровки из мм/плавка в м/плавка.
Сw=
фут
рс
рс
изн
,
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]