Опорное кольцо.
Общий упрощенный вид опорного кольца показан на рис. 6.
1 — полукольцо; 2 — цапфовая плита; 3 — цапфа; 4 — окно для циркуляции воздуха
Рисунок 6 – Общий вид опорного кольца конвертера
Оно представляет собой конструкцию, состоящую из двух полуколец 1 и закрепленных между ними двух цапфовых плит 2; полукольца и плиты скреплены шпильками. Полукольца выполняют сварными полыми прямоугольного (коробчатого) сечения. Для защиты опорного кольца от перегрева и от попадания капель металла и шлака над ним, приваривают к корпусу конвертера защитный кожух 3 (см. рис. 3).
На рисунке 7 показано опорное кольцо конвертера, подвешиваемого к цапфе на трех тягах (меридиональных).
1 — узел крепления меридиональной тяги; 2 — окно; 3 — упор; 4 — цапфовая плита;
5 — цапфа; 6 — канал в цапфе; 7 — ребро жесткости
Рисунок 7 – Опорное кольцо конвертера
Полукольца изготавливают с помощью сварки из листовой нестареющей стали 09Г2С. Обычно верхнюю и нижнюю полки полукольца выполняют из листа толщиной 100 мм, а вертикальные стенки 50-60 мм. Для усиления конструкции внутри располагаются поперечные ребра жесткости. В стенках кольца, а также в ребрах жесткости предусмотрены отверстия для циркуляции воздуха, способствующие охлаждению полуколец.
Цапфы выполняют кованными из легированной стали типа 40ХН. Их крепят к опорному кольцу путем запрессовки в цапфовую плиту. Цапфы большегрузных конвертеров делают водоохлаждаемыми; для подачи воды в цапфе предусмотрен осевой канал.
Принцип бессемеровского способа
Впервые массовое получение жидкой стали стало возможным в 1856 году благодаря Г. Бессемеру – изобретателю из Англии. Он придумал, как нагреть металл до температуры, превышающей 1500°С. Именно такая температура необходима для того, чтобы расплавить металл с пониженным содержанием углерода.
Схема конвертера и основные периоды плавки
Бессемеровский процесс предусматривает продувку расплава атмосферным воздухом. Для этих целей применяются конвертеры, у которых внутренняя часть камеры сгорания защищена динасовым кирпичом. Благодаря такой защите бессемеровский способ называют кислой футеровкой конвертера.
Плавка в бессемеровском сталеплавильном агрегате осуществляется путем заливки чугуна при температуре 1250–1300°С. Следует заметить, что для выплавки бессемеровских чугунов требуются железные руды с низким содержанием серы и фосфора.
Залитый чугун продувают воздухом, в результате чего происходит окисление углерода, марганца и кремния. При окислении образуются оксиды, формирующие кислый шлак. Продувку воздухом заканчивают после того, как углерод окислится до требуемых значений.
Далее металл через горловину сливают в ковш, попутно его окисляя. У такого способа присутствует один существенный недостаток, заключающийся в невысоком качестве конечного продукта, который получается слишком хрупким за счет неполного удаления серы и фосфора.
Способы производства стали
Существует несколько методов производства стали, каждый обладает своими определенными достоинствами и недостатками. От выбранного способа зависит то, с какими свойствами можно получить материал. Основные способы производства стали:
Мартеновский метод. Данная технология предусматривает применение специальных печей, которые способны нагревать сырье до температуры около 2000 градусов Цельсия. Рассматривая способы производства легированных сталей, отметим, что этот метод также позволяет проводить добавление различных примесей, за счет чего получаются необычные по составу стали. Мартеновский метод основан на применении специальных печей.
Электросталеплавильный метод. Для того чтобы получить материал высокого качества проводится производство стали в электропечах. За счет применения электрической энергии для нагрева сырья можно точно контролировать прохождение процесса окисления и выделения шлаков
В данном случае важно обеспечить появление шлаков. Они являются передатчиком кислорода и тепла
Данная технология позволяет снизить концентрацию вредных веществ, к примеру, фосфора и серы
Электрическая плавка может проходить в самой различной среде: избыточного давления, вакуума, при определенной атмосфере. Проводимые исследования указывают на то, что электросталь обладает самым высоким качеством. Применяется технология для производства качественных высоколегированных, коррозионностойких, жаропрочных и других видов стали. Для преобразования электрической энергии в тепловую применяется дуговая печь цилиндрической формы с днищем сферического типа. Для обеспечения наиболее благоприятных условий плавки внутреннее пространство отделывается при использовании жаропрочного металла. Работа устройства возможна только при подключении к трехфазной сети. Стоит учитывать, что сеть электрического снабжения должна выдерживать существенную нагрузку. Источником тепловой энергии становится электрическая дуга, возникающая между электродом и расплавленным металлом. Температура может быть более 2000 градусов Цельсия.
Кислородно-конвертерный. Непрерывная разливка стали в данном случае сопровождается с активным вдуванием кислорода, за счет чего существенно ускоряется процесс окисления. Применяется этот метод изготовления и для получения чугуна. Считается, что данная технология обладает наибольшей универсальностью, позволяет получать металлы с различными свойствами.
Данная технология позволяет снизить концентрацию вредных веществ, к примеру, фосфора и серы. Электрическая плавка может проходить в самой различной среде: избыточного давления, вакуума, при определенной атмосфере. Проводимые исследования указывают на то, что электросталь обладает самым высоким качеством. Применяется технология для производства качественных высоколегированных, коррозионностойких, жаропрочных и других видов стали. Для преобразования электрической энергии в тепловую применяется дуговая печь цилиндрической формы с днищем сферического типа. Для обеспечения наиболее благоприятных условий плавки внутреннее пространство отделывается при использовании жаропрочного металла. Работа устройства возможна только при подключении к трехфазной сети. Стоит учитывать, что сеть электрического снабжения должна выдерживать существенную нагрузку. Источником тепловой энергии становится электрическая дуга, возникающая между электродом и расплавленным металлом. Температура может быть более 2000 градусов Цельсия.
Кислородно-конвертерный. Непрерывная разливка стали в данном случае сопровождается с активным вдуванием кислорода, за счет чего существенно ускоряется процесс окисления. Применяется этот метод изготовления и для получения чугуна. Считается, что данная технология обладает наибольшей универсальностью, позволяет получать металлы с различными свойствами.
Способы производства оцинкованной стали не сильно отличаются от рассматриваемых. Это связано с тем, что изменение качеств поверхностного слоя проходит путем химико-термической обработки.
Существуют и другие технологии производства стали, которые обладают высокой эффективностью. Например, методы, основанные на применении вакуумных индукционных печей, а также плазменно-дуговой сварки.
Технология
Течение бессемеровского процесса определяется химическим составом и температурой жидкого чугуна (так называемый «бессемеровский чугун»).
Получившиеся при продувке чугуна нелетучие окислы входящих в его состав элементов (SiO2, MnO, FeO) совместно с компонентами разъедаемой футеровки образуют кислый шлак, содержащий при выплавке низкоуглеродистой стали до 65 % SiO2. Наличие кислого шлака не даёт возможность удалить из металла присутствующие в нём вредные примеси — в первую очередь фосфор и серу, чем бессемеровский процесс отличается от томасовского процесса. Поэтому чистота в отношении серы и фосфора является непременным требованием к бессемеровским чугунам, а следовательно, и к «бессемеровским» рудам (содержание фосфора в руде не более 0,025—0,030 %).
На нагрев балластного азота, являющегося при бессемеровском процессе основным компонентом дымовых газов, при средней их температуре 1450 °C расходуется около 110 ккал на 1 кг продуваемого чугуна. При полной замене воздуха кислородом кремний перестаёт играть ведущую роль в тепловом балансе бессемеровского процесса. Оказывается возможной продувка химически холодных чугунов, поскольку количество тепла дымовых газов снижается в этом случае примерно с 28 % до 8,5 %. При чисто кислородном дутье содержание в шихте лома, как показывают тепловые расчёты, может быть очень значительным (до 25 %).
Томасовский конвертер
Томасовский процесс (основная футеровка конвертера) был предложен С.Томасом в 1878 г. для переработки чугуна с высоким содержанием фосфора. Бессемеровский и томасовский конвертеры представляют собой сосуд грушевидной формы (рисунок 20), выполненный из стального листа с внутренней футеровкой. Футеровка бессемеровского конвертера кислая (динасовый кирпич), томасовского – основная (смолодоломитовая). Сверху в горловине конвертера имеется отверстие, служащее для заливки чугуна и выпуска стали. Снизу к кожуху крепиться отъемное днище с воздушной коробкой. Дутье, подаваемое в воздушную коробку, поступает в полость конвертера через фурмы (сопла), имеющиеся в футеровке днища. В цилиндри-ческой части конвертера имеются цапфы, на которых он поворачивается вокруг горизонтальной оси. Отъемное днище конвертера позволяет заменять его после выработки срока службы.
Плавка в томасовском конвертере проводится следующим образом. В конвертер загружают известь для образования основного шлака. Затем заливают томасовский чугун (1,6 — 2,0%P; <0,08%S; 0,2 — 0,6%Si), имеющий температуру 1200 – 1250 °C, и ведут продувку воздухом. Во время продувки окисляются углерод, марганец и кремний. В образующийся основной шлак удаляются фосфор и сера. Продувку заканчивают, когда содержание фосфора в металле снизится до 0,05 — 0,07%. После этого металл выпускают в ковш, куда вводят раскислители.
Рассмотренным процессам присущ большой недостаток – повышенное содержание азота в стали, вызванное тем, что азот воздушного дутья раство-ряется в металле. По этой причине бессемеровская и томасовская сталь обладают повышенной хрупкостью и склонностью к старению. Для получения стали с пониженным содержанием азота были разработаны способы продувки снизу парокислородной смесью, смесью кислорода и углекислого газа, а также продувка дутьём, обогащенным кислородом.
Однако бессемеровский и томасовский процессы и их разновидности были вытеснены кислородно-конвертерными процессами с верхней и нижней подачей дутья.
Технологии выплавки
Традиционно выделяют два подхода к реализации кислородно-конвертерного плавления – бессемеровский и томасовский. Однако современные методики отличаются от них низким содержанием азота в печи, что повышает качество рабочего процесса. Выполняется технология по следующим этапам:
- Загрузка лома. Порядка 25-27 % от общей массы шихты загружается в наклоненный конвертер посредством совков.
- Заливка чугуна или стального сплава. Жидкий металл при температуре до 1450 °С ковшами заливается в наклоненный конвертер. Операция продолжается не более 3 мин.
- Продувка. В этой части технология выплавки стали в кислородных конвертерах допускает разные подходы в плане подачи газо-воздушной смеси. Поток может направляться сверху, снизу, донным и комбинированным способами в зависимости от типа конструкции оборудования.
- Получение проб. Выполняется замер температуры, удаляются ненужные примеси, ожидается анализ состава. Если его результаты соответствуют проектным требованиям, плавка выпускается, а если нет – вносятся корректировки.
Применение технологии
Сочетание плюсов и минусов в итоге обусловило и характер применения конвертеров. В частности, металлургические комбинаты выпускают низколегированную, углеродистую и легированную сталь высокого качества, достаточного для применения материала в тяжелой промышленности и строительстве. Получение сталей в кислородном конвертере происходит с легированием и улучшением отдельных свойств, что расширяет сферы применения конечной продукции. Из получаемого сырья изготавливают трубы, проволоку, рельсы, метизы, скобяные изделия и т. д. Технология широко применяется и в цветной металлургии, где при достаточной продувке получают черновую медь.
Футеровка кислородного конвертера
Обязательная технологическая процедура, в ходе которой внутренние стены конвертера обеспечиваются защитным слоем. При этом надо учитывать, что в отличие от большинства металлургических печей данная конструкция подвергается гораздо более высоким термическим нагрузкам, что обуславливает и особенности выполнения футеровка. Это процедура, предполагающая укладку двух защитных слоев – функционального и армирующего. Непосредственно к поверхности корпуса примыкает пласт защитной арматуры толщиной 100-250 мм. Его задача заключается в снижении теплопотерь и недопущении прогара верхнего слоя. В качестве материала применяется магнезитовый или магнезитохромитовый кирпич, который может служить годами без обновления.
Верхний рабочий слой имеет толщину порядка 500-700 мм и заменяется довольно часто по мере износа. На этом этапе кислородный конвертер обрабатывается безобжиговыми песко- или смоловязанными огнеупорными составами. Основу материала для этого слоя футеровки составляет доломит с добавками магнезита. Стандартный расчет по нагрузке делается исходя из температурного воздействия порядка 100-500 °С.
Описание BBOC
BBOC печь представляет собой цилиндрический стальной сосуд с защитной внутренней облицовкой огнеупорных кирпичей . Он установлен на наклонной раме, что позволяет удерживать его под разными углами на разных этапах рабочего цикла (см. Рисунок 2). Над топкой закреплен кожух, обеспечивающий уплотнение, предотвращающее выход свинца и других паров во время работы печи (см. Рисунок 1).
Ключевой особенностью BBOC является закрытая фурма, которая проходит через огнеупорные кирпичи на дне печи. Эта фурма позволяет кислороду вводить непосредственно в расплавленный металл, содержащийся в печи, вдали от огнеупорной футеровки. Это позволяет удалить область с высокой скоростью реакции вблизи футеровки, что снижает ее износ.
Благодаря впрыскиванию кислорода непосредственно в ванну, а не вдуванию его сверху (как в случае отражательной купелированной печи или ротационных конвертеров с верхним дутьем), эффективность переноса кислорода не снижается из-за наличия слоя шлака. В результате эффективность использования кислорода приближается к 100%.
Отсутствие помех переносу кислорода слоем шлака имеет несколько ключевых преимуществ. Во-первых, повышенная уверенность в оценке эффективности использования кислорода означает, что легче вычислить конечную точку процесса, что значительно упрощает управление процессом. Во-вторых, допускается наличие более толстого слоя шлака (поскольку кислород не должен проходить через него), а это означает, что потери серебра в шлак уменьшаются (поскольку это серебро на границе раздела между металлом и шлак, который захватывается при удалении шлака и чем толще слой шлака, тем меньше содержание серебра в удаляемом шлаке). BRM сообщила о снижении содержания серебра в шлаке BBOC по сравнению с шлаком отражательной печи на 50%.
BRM обнаружила, что скорость реакции BBOC была в 10–20 раз выше, чем у его отражательной купелированной печи.
Износ огнеупора в BBOC в основном ограничивается линией шлака, в верхней части металла, где воздействие глета ( оксида свинца ) наиболее велико . С этим борются за счет использования магнезит-хромовых кирпичей с прямым соединением для выравнивания внутренней поверхности кожуха печи.
Технологии выплавки
Традиционно выделяют два подхода к реализации кислородно-конвертерного плавления – бессемеровский и томасовский. Однако современные методики отличаются от них низким содержанием азота в печи, что повышает качество рабочего процесса. Выполняется технология по следующим этапам:
- Загрузка лома. Порядка 25-27 % от общей массы шихты загружается в наклоненный конвертер посредством совков.
- Заливка чугуна или стального сплава. Жидкий металл при температуре до 1450 °С ковшами заливается в наклоненный конвертер. Операция продолжается не более 3 мин.
- Продувка. В этой части технология выплавки стали в кислородных конвертерах допускает разные подходы в плане подачи газо-воздушной смеси. Поток может направляться сверху, снизу, донным и комбинированным способами в зависимости от типа конструкции оборудования.
- Получение проб. Выполняется замер температуры, удаляются ненужные примеси, ожидается анализ состава. Если его результаты соответствуют проектным требованиям, плавка выпускается, а если нет – вносятся корректировки.
Кислородно-конвертерный процесс
| Устройство кислородного конвертера. |
Кислородно-конвертерный процесс — это выплавка стали из жидкого чугуна в конвертере с основной футеровкой и продувкой кислородом через водоох-лаждаемую фурму.
| Последовательность технологических операций при выплавке стали в кислородных конвертерах. |
Кислородно-конвертерный процесс заключается в продувке жидкого чугуна кислородом. Кислородный конвертер — это сосуд грушевидной формы из стального листа, выложенный изнутри основным огнеупорным кирпичом. Конвертер может поворачиваться на цапфах вокруг горизонтальной оси для завалки скрапа ( лома), заливки чугуна и слива стали и шлака.
Кислородно-конвертерный процесс позволяет получать стали с минимальными содержаниями газов — азота, кислорода, водорода.
Кислородно-конвертерный процесс представляет собой один из видов передела жидкого чугуна в сталь без затраты топлива путем продувки чугуна в конвертере технически чистым кислородом.
| Изменение содержания СОг в отходящих газах по ходу кислородно-конвертерной плавки. |
Высокопроизводительный кислородно-конвертерный процесс является одним из наиболее важных металлургических объектов автоматизации. Усовершенствование его управления необходимо для получения стали с заданными температурой и составом при максимальной экономичности плавки. Однако задача полной автоматизации на основе совершенной модели процесса является крайне сложной и требует знания закономерностей воздействия множества факторов: физико-химических, газо-гидродинамических и других, до настоящего времени недостаточно исследованных. Поэтому автоматическое управление вводится этапами и ограничивается пока главным образом применением статического метода.
Кислородно-конвертерный процесс произ-ва стали отличается тем, что примеси чугуна окисляются технически чистым кислородом, к-рый подается через водо-охлажденные фурмы в глуходонный конвертер сверху под большим давлением. Основная футеровка конвертера позволяет образовывать шлак, способствующий удалению фосфора и серы из металла. Интенсивный нагрев металла в конвертере при кислородном процессе позволяет использовать для плавки не только руду, но и лом в количестве до 300 кг на 1 m стали.
При кислородно-конвертерном процессе передел чугуна с содержанием фосфора до 0 3 % не представляет технологических трудностей. При более высоком содержании фосфора в чугуне применяют специальные технологические приемы для удаления фосфора из металла. Для наиболее полной дефосфорации металла при кислородно-конвертерном процессе необходимо создать условия для образования активного известково-железисто-го шлака. Скорость дефосфорации металла зависит от химического состава шлака, его жидкотекучести, теплового режима и ряда других факторов.
Во-первых, кислородно-конвертерный процесс, предназначенный в основном для непосредственного превращения жидкого чугуна в сталь, не содержит такие трудноуправляемые чисто теплотехнические периоды, как завалка с прогревом и, в известной степени, расплавление твердой шихты. С самого начала конвертерной плавки ведется продувка фактически жидкой ванны, что сопровождается бурным обезуглероживанием и процессами окисления других элементов чугуна. При этом операторы воздействуют на ход плавки такими мощными средствами, как изменение расхода кислорода и положения кислородной фурмы.
Используя преимущества кислородно-конвертерного процесса ( бурное кипение, исключительно быстрое регулирование температуры), можно его применять для получения легированных сталей без значительного пони -, жения производительности. Основной трудностью при этом является введение легкоокисляющихся элементов во время продувки. К таким элементам относятся хром, кремний, марганец.
Шихтовыми материалами кислородно-конвертерного процесса являются жидкий передельный чугун, ( см. табл. 2.1), стальной лом ( не более 30 %), известь для наведения шлака, железная руда, а также боксит ( А1203), плавиковый шпат ( CaF2), которые применяют для разжижения шлака.
Важнейшей особенностью кислородно-конвертерного процесса является быстрое окисление фосфора с начала подачи кислорода и особенно во второй четверти продувки.
Производство стали кислородно-конвертерным процессом характеризуется меньшими удельными капитальными затратами по переделу, высокой производительностью агрегатов и более высокой производительностью труда по сравнению с мартеновским производством.
Описание BBOC
BBOC печь представляет собой цилиндрический стальной сосуд с защитной внутренней облицовкой огнеупорных кирпичей . Он установлен на наклонной раме, что позволяет удерживать его под разными углами на разных этапах рабочего цикла (см. Рисунок 2). Над топкой закреплен кожух, обеспечивающий уплотнение, предотвращающее выход свинца и других паров во время работы печи (см. Рисунок 1).
Ключевой особенностью BBOC является закрытая фурма, которая проходит через огнеупорные кирпичи на дне печи. Эта фурма позволяет кислороду вводить непосредственно в расплавленный металл, содержащийся в печи, вдали от огнеупорной футеровки. Это позволяет удалить область с высокой скоростью реакции вблизи футеровки, что снижает ее износ.
Благодаря впрыскиванию кислорода непосредственно в ванну, а не вдуванию его сверху (как в случае отражательной купелированной печи или ротационных конвертеров с верхним дутьем), эффективность переноса кислорода не снижается из-за наличия слоя шлака. В результате эффективность использования кислорода приближается к 100%.
Отсутствие помех переносу кислорода слоем шлака имеет несколько ключевых преимуществ. Во-первых, повышенная уверенность в оценке эффективности использования кислорода означает, что легче вычислить конечную точку процесса, что значительно упрощает управление процессом. Во-вторых, допускается наличие более толстого слоя шлака (поскольку кислород не должен проходить через него), а это означает, что потери серебра в шлак уменьшаются (поскольку это серебро на границе раздела между металлом и шлак, который захватывается при удалении шлака и чем толще слой шлака, тем меньше содержание серебра в удаляемом шлаке). BRM сообщила о снижении содержания серебра в шлаке BBOC по сравнению с шлаком отражательной печи на 50%.
BRM обнаружила, что скорость реакции BBOC была в 10–20 раз выше, чем у его отражательной купелированной печи.
Износ огнеупора в BBOC в основном ограничивается линией шлака, в верхней части металла, где воздействие глета ( оксида свинца ) наиболее велико . С этим борются за счет использования магнезит-хромовых кирпичей с прямым соединением для выравнивания внутренней поверхности кожуха печи.
Особенности производства стали кислородно-конвертерным способом
Для создания стали подобным способом используется не только специальное оборудование.
В первую очередь необходимо учитывать технологические требования к подготовительным работам.
Неотъемлемой частью подобных работ является соблюдение техники безопасности. В обязательном порядке инженер по охране труда должен периодически инспектировать каждого занятого на производстве человека. При малейших изменениях условий труда необходимо проинструктировать каждого сотрудника.
Конвертерное производство посредством продувки кислородом происходит в несколько этапов:
- в конвертер загружается металлолом;
- заливается чугунное сырье;
- включается продувка содержимого конвертера кислородом;
- загружаются сливы стали, шлаки и шлакообразующие.
Процесс конвертерной выплавки стали
Каждый из этапов выполняется только в описанной последовательности с правильным учетом пропорций. В наклоненную конвертерную емкость лом любых видов металла загружается с помощью завалочных машин.
На следующем шаге специально установленные заливочные краны позволяют залить необходимое количество чугуна. После этого конвертер нужно установить вертикально и только затем начинать продувку кислородом. Частота которого не менее 99,5% О2.
Как только начинается продувка, важно загрузить часть шлаковых материалов. Весь объем которых, в том числе и железной руды, распределяется в несколько приемов
Важно соблюдать скорость их загрузки, но не позже чем через 5–7 минут после первого этапа выплавки.
Принцип бессемеровского способа
Впервые массовое получение жидкой стали стало возможным в 1856 году благодаря Г. Бессемеру – изобретателю из Англии. Он придумал, как нагреть металл до температуры, превышающей 1500°С. Именно такая температура необходима для того, чтобы расплавить металл с пониженным содержанием углерода.
Схема конвертера и основные периоды плавки
Бессемеровский процесс предусматривает продувку расплава атмосферным воздухом. Для этих целей применяются конвертеры, у которых внутренняя часть камеры сгорания защищена динасовым кирпичом. Благодаря такой защите бессемеровский способ называют кислой футеровкой конвертера.
Плавка в бессемеровском сталеплавильном агрегате осуществляется путем заливки чугуна при температуре 1250–1300°С. Следует заметить, что для выплавки бессемеровских чугунов требуются железные руды с низким содержанием серы и фосфора.
Залитый чугун продувают воздухом, в результате чего происходит окисление углерода, марганца и кремния. При окислении образуются оксиды, формирующие кислый шлак. Продувку воздухом заканчивают после того, как углерод окислится до требуемых значений.
Далее металл через горловину сливают в ковш, попутно его окисляя. У такого способа присутствует один существенный недостаток, заключающийся в невысоком качестве конечного продукта, который получается слишком хрупким за счет неполного удаления серы и фосфора.
Различия двух способов
Вышеупомянутое производство подразделяется на бессемеровский и томасовский процессы. Различия между ними в основных составляющих футеровках конвертеров.
Бессемеровский путь выплавки стали позволяет использовать низкое содержание фосфора и серы. При томасовском способе, наоборот, чугун переплавляется посредством высокого содержания фосфора.
Суть кислородно-конвертерного производства заключается в выплавке стали посредством футеровки и продувки кислородом из жидкой чугунной основы. В обязательном порядке для этого используется водоохлаждающая форма.
Водоохлаждающая форма
В агрегатах кислород подается снизу. Этот метод наиболее распространен в России. Хотя в зарубежных странах нередко применяется и комбинированный способ продувки. В металлургии кислородно-конвертерный метод выплавки признан практически одним из самых эффективных по нескольким параметрам:
- Воспроизведение одного сталеплавильного агрегата превышает в мощности иные способы в несколько тон.
- В большегрузных конвертерах воспроизведение достигает порядка 500 тонн за 1 час.
- Затратные средства значительно ниже, чем при ином производстве.
- Довольно экономное обустройство любого цеха, даже в независимости от мощности плавильных агрегатов.
- Простота процесса состоит в автоматизации метода выплавки стали.
Благодаря тому, что используется чистый кислород, сталь, получаемая на выходе, не имеет высокого содержания азота. Это позволяет использовать материал в широких спектрах малой промышленности
Важно и то, что сравнительная безопасность для здоровья, позволяет задействовать специалистов среднего звена
Возможность предоставить работу большему количеству населения
Конструкция конвертера
Оборудование представляет собой грушевидный сосуд, обеспеченный внутренней футеровкой и леткой для выпуска продуктов плавки. В верхней части конструкции предусмотрено отверстие с горловиной для подачи фурмы, лома, расплавленного чугуна, легирующих смесей и отвода газа. Тоннаж варьируется от 50 до 400 т. В качестве материалов для изготовления конструкции применяется листовая или сварная сталь средней толщиной порядка 50-70 мм. Типовое устройство кислородного конвертера предусматривает возможность отсоединения днища – это модификации с донной продувкой газо-воздушными смесями. Среди вспомогательных и функциональных элементов агрегата можно выделить электродвигатель, трубопроводную инфраструктуру для циркуляции потоков кислорода, опорные подшипники, демпферную платформу и опорную станину для монтажа конструкции.
Футеровка кислородных конвертеров
Футеровка кислородных конвертеров состоит из двух слоев — арматурного, примыкающего к корпусу и рабочего. Арматурный слой толщиной 110-250мм выполняют из магнезитохромитового кирпича, он не требует замены длительное время (годы). Рабочий слой толщиной 500-800м, контактирующий с металлом и шлаком, преимущественно выкладывают из безобжиговых больше мерных кирпичей на основе доломита (35-50% MgO, 45-60% CaO) и реже магнезита (> 85 % MgO) со смоляной или пековой связкой. Измельченные огнеупоры смешивают при температуре 80-140°С с 5-7% каменноугольных смолы или пека и прессуют в кирпичи. Далее выкладывают футеровку рабочего слоя и обжигают ее, нагревая до 1100°С. При этом смола (пек) коксуется, т. е. удаляются летучие и остается тонкая коксовая (углеродистая) пленка, которая скрепляет зерна огнеупора и защищает их от взаимодействия со шлаком. На небольших конвертерах кладку делают из кирпичей в один ряд (рис. 5, а), на большегрузных — в два ряда вперевязку (рис 5,б). Стойкость такой футеровки составляет 500-700 плавок.
В последние годы стали широко применять магнезито-углеродистые (MgC с добавкой 10-20% С) кирпичи в сочетании с периодическим ошлакованием футеровки. Последняя заключается в том, что через 3-5 плавок шлак загущают и затем раздувают его (газом, подаваемым через фурму), в результате чего на футеровку налипает тонкий слой шлака, который на последующих плавках постепенно растворяется, а сама футеровка рабочего слоя почти не разрушается. При этом стойкость футеровка доведена до 3000-5000 плавок и более.
Поскольку теплопроводность магнезито-углеродистых огнеупоров значительно выше теплопроводности обычно применявшихся огнеупоров на смоляной связке, переход на магнезито-углеродистую футеровку приводит к заметному перегреву корпуса конвертера. Поэтому конвертер оборудуют системой труб и форсунок, охлаждающих корпус путем подачи водяного тумана (рассыпленной воды).
Футеровка летки имеет арматурный слой из магнезито-хромитового кирпича,затем слой огнеупорной массы на основе MgО и в середине блоки из плавленого магнезита, имеющие сквозные отверстия, образующие канал летки. Эти блоки заменяют через 60-120 плавок.
Торкретирование футеровки
Под агрессивными температурно-химическими воздействиями внутренние поверхности конструкции конвертера быстро утрачивают свои качества – опять же, это касается внешнего износа рабочего слоя термической защиты. В качестве ремонтной операции применяется торкретирование футеровки. Это технология горячего восстановления, при которой с помощью специального оборудования укладывается огнеупорный состав. Его наносят не сплошным способом, а точечно на сильно изношенные участки базовой футеровки. Процедура выполняется на специальных торкрет-машинах, подающих к поврежденному участку водоохлаждаемую фурму с массой из коксовой пыли и магнезитового порошка.
