Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория и технология металлургии стали. Производство стали. Практикум
.pdf
4. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА КОНВЕРТЕРА
И ДУТЬЕВЫХ УСТРОЙСТВ ПРИ
КОМБИНИРОВАННОЙ ПРОДУВКЕ
Цель работы. Выработать у студентов навыки расчета основных
параметров рабочего пространства конвертера, донных дутьевых
устройств и их расположения в днище конвертера при комбинированной продувке.
4.1. Основные понятия и требования к расчету
Комбинированная продувка – подача в расплав кислорода сверху,
а нейтральных или окислительных газов – снизу.
При выборе формы и размеров рабочего пространства руководствуются обеспечением возможности резкого увеличения объема
ванны при интенсивном газовыделении.
Конвертеры с комбинированной продувкой, при которой подвод
дутья к ванне осуществляется одновременно как сверху, так и снизу,
могут быть выполнены в различных вариантах, определяемых типами технологических процессов и применяемых реагентов. Однако
конструкция таких конвертеров, устройство их отдельных элементов
и узлов, а также параметры рабочего пространства не отличаются от
конструкции конвертеров с верхней продувкой. Опыт эксплуатации
показывает, что практически любой комбинированный процесс можно осуществлять в любом конвертере, но обязательно оборудованном
сменным днищем. Это требование диктуется более низкой стойкостью футеровки днища из-за сложных условий работы, определяемых не только измененной гидродинамикой расплава, но и нестабильным температурным режимом огнеупоров, расположенных в
районе дутьевых устройств, и самих этих устройств, представляющих фурмы различных конструкций.
Таким образом, расчет основных параметров профиля рабочего
пространства конвертера осуществляется по методике, описанной в
подразделе 1.1, а кислородной фурмы – в разделе 2.
Донные дутьевые устройства – одноканальные или многоканальные фурменные блоки из огнеупорных материалов.
Одноканальный фурменный блок представляют собой металлическую трубку из коррозиестойкой стали диаметром 5…7 мм, запрессованную в огнеупорный блок.
41
Многоканальный фурменный блок – огнеупорный блок с не-
2
0,6
Ad d
сколькими (4–40) каналами, диаметром 1,5…3,0 мм или блок с направленной пористостью.
Для подачи нейтральных газов также могут использоваться донные фурмы для подачи кислорода в оболочке защитных газов, параметры которых описаны в разделе 3.
Количество блоков выбирается в зависимости от емкости конвертера в соответствии с данными табл. 4.1.
Таблица 4.1
Количество блоков в днище конвертеров
Количество блоков
Емкость конвертера, т
50…100 4 4
100…150 6 6
150…200 8 8
200…300 10 9
300…350 12 11
350…400 14 13
400…500 16 15
Симметричное
расположение
Асимметричное
расположение
Расположение донных устройств должно исключать слияние
струй газа при входе в расплав. Расположение может быть симметричным или асимметричным, по периметру квадрата со стороной А
или по окружности с радиусом d
==,
окр.ф
окр. ф
:
где d
– диаметр ванны, м.
2
Расстояние между блоками рассчитывается в зависимости от числа блоков, емкости конвертера и характера расположения самих блоков. В табл. 4.2 приводятся исходные данные для расчета.
Номинальная емкость конвертера т G
Удельная интенсивность продувки инертным газом
Количество донных фурм (принимается от 4 до 20) n
Скорость истечения газа (принимается максимальная скорость истечения газа из цилиндрического сопла W = 300 м/с );
42
Исходные данные для расчета
Параметр
Единица
измерения
3
/(т · мин)
м
м/с W
Таблица 4.2
Обозначение
I
4.2. Расчет параметров донных дутьевых
6
)10 ,
2шл2
0166
,G
1
1, 4;
167;
k
4
10
устройств при продувке азотом или аргоном
При угрозе возникновения «прострела» ванны струями следует
выбрать скорость истечения газа из интервала 0,65W…W.
Абсолютное давление на уровне днища, МПа, складывается из
ферростатического давления и давления атмосферы:
(ρ
pghp gh
где h
– высота ванны, м;
м
h
– высота шлака, м;
шл
– плотность металла, кг/м3;
ρ
м
ρ – плотность шлака, кг/м
шл
– атмосферное давление, Па.
p
атм
=++ρ⋅
д м м атм шл шл
Высота слоя шлака
3
;
−
hd= .
шл
ρ
Давление в канале фурмы перед соплом, МПа, – это давление, необходимое для обеспечения заданной скорости истечения газа, определяется из уравнения Сен-Венана
k/ k
−
()
,=
k =
N
2
2
2
, определяется по уравнению
⎡⎤
pp/ k W/kRT
где p
– абсолютное давление на уровне днища, МПа;
д
W –
скорость истечения газа, м/с;
k –
показатель адиабаты,
T –
абсолютная температура газа, К;
R –
газовая постоянная, Дж/(кг ⋅ К).
=−−
тд
112
() ( )
()
⎣⎦
Площадь сечения канала фурмы, м
Ar
неразрывности потока
ρ
V
ν
FW=
0
,
60
3
/мин.
3
/кг;
где ν – удельный объем газа на срезе сопла, м
ρ
– плотность газа при нормальных условиях, кг/м3;
0
V –
расход газа через одну фурму, м
43
Удельный объем газа на срезе сопла определяется из уравнения
11
/
k
1
/k
4/
адиабаты
где v
– удельный объем газа в канале фурмы перед соплом, м3/кг;
т
νν
==
⎜⎟ ⎜⎟
т
⎜⎟ ⎜⎟
⎝⎠ ⎝⎠
⎛⎞ ⎛⎞
k/
pp
тт
pp
дд
p
RT
10
т
6
.
Таким образом, площадь сечения канала фурмы
RT V
F
=
6000
0
⎜⎟
⎜⎟
WP p
тд
⎝⎠
p
т
.
⎛⎞
ρ
По найденному значению площади сечения канала фурмы опре-
деляется диаметр центральной трубки:
dF=π
c
.
По литературным данным диаметр трубки должен находиться в
интервале от 4 до 8 мм. Если диаметр не входит в данный интервал,
то необходимо изменить исходные данные.
Далее выбирается расположение донных фурм. Обзор литературных данных показывает, что наилучшие условия перемешивания и массопереноса обеспечивает расположение фурм под углом
θ = π (асимметричное расположение), θ = 2π (симметричное расположение).
Изложенная математическая модель послужила основой для разработки программы расчета параметров рабочего пространства конвертера и дутьевых устройств при комбинированной продувке, написанной на языке Visual Basic и имеющей удобный интерфейс.
44
Библиографический список
Арсентьев П.П., Квитко М.П. Конвертерный процесс с донным
дутьем. М.: Металлургия, 1983.
Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства: Учеб. для вузов / В.П. Григорьев, Ю.М. Нечкин, А.В. Егоров, Л.Е. Никольский. М.: МИСиС, 1995.
Проектирование кислородных конвертеров / В.Б. Охотский,
Ю.С. Кривенко, К.С. Просвирин, А.И. Майоров // Сталь. 1983.
№ 4. С. 20–23.
Технологические основы проектирования конвертеров: Сообщение 1 / В.Б. Охотский, Ю.С. Кривенко, К.С. Просвирин, Г.И. Низяев //
Изв. вузов: Черная металлургия. 1983. № 2. С. 12–15.
Типовая технологическая инструкция по выплавке стали в конвертерах продувкой сверху технически чистым кислородом. Днепропетровск: Институт черной металлургии, 1980.
45
Учебное издание
Коминов Сергей Викторович
Клюев Михаил Павлович
ТЕОРИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ МЕТАЛЛУРГИИ СТАЛИ
Производство стали
Практикум
Редактор М.Б. Линчевская
Компьютерная верстка Л.Ю. Углевой
Подписано в печать 29.09.10 Бумага офсетная
Формат 60 × 90 1/
Рег. № 138 Тираж 220 экз. Заказ 2820
Национальный исследовательский
технологический университет «МИСиС»,
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
Издательский Дом МИСиС,
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
Тел. (495) 638-45-22
Отпечатано в типографии Издательского Дома МИСиС
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
Тел. (495) 236-76-17, тел./факс (495) 236-76-35
46
16
Печать офсетная Уч.-изд. л. 2,88
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]