Спосіб торкретування футеровки кисневих конвертерів

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к технике ремонта металлургических агрегатов, преимущественно кислородных конвертеров. Известен способ торкретирования футеровки конвертеров, включающий подачу во внутреннюю полость агрегата углеродсодержащего материала, причем 0,4 - 0,5 кислорода и порошкообразный углерод в количестве, равном стехиометрически необходимому для сгорания углерода до окиси углерода, подают в виде струй в области днища, а остальное количество кислорода вместе с порошком огнеупорного материала подают на цилиндрическую часть футеровки. При раздельном введении топлива его расход уменьшается в 2 раза. Недостаток способа заключается втом, что уменьшается эффект осаждения частиц огнеупорного материала на торкретируемую поверхность, покрытие образуется неплотное, может быть отскок частиц. Это происходит из-за того, что при сжигании первичного кислорода, образующийся CO направлен вверх, а струи вторичного кислорода направлены перпендикулярно цилиндрической поверхности конвертера и часть огнеупорного материала будет выноситься с отходящими газами. Известен наиболее близкой по технической сущности способ факельного торкретирования футеровки металлургических агрегатов, включающий подачу через сопла торкретфурмы на футеровку кислорода и торкретмасcы в виде смеси огнеупорного порошка с углеродсодержащим материалом газопорошковой струей и перемещение факела по поверхности футеровки с увеличивающейся скоростью [2]. Недостаток этого способа заключается в том, что не регулируется соотношение между импульсами струй кислорода и огнеупорного материала с топливом, что не дает возможности регулировать скорость сжигания топлива, качество нагрева огнеупорного Материала и его скорость, от чего зависит качество сцепления торкретпокрытия с основной футеровкой. В основу изобретения поставлена задача совершенствовать способ торкретирования футеровки кислородных конвертеров путем регулирования скоростей истечения из сопла кислорода и торкретмассы, что позволит выбрать оптимальную скорость внедрения огнеупорной массы в футеровку, и получить качественное покрытие, исключив разного рода неплотности, нарушение сплошности, что повысит его стойкость. Согласно изобретению в способе торкретирования футеровки кислородных конвертеров, включающем подачу через сопла торкретфурмы на футеровку кислорода, торкретмассы в виде смеси огнеупорного порошка с углеродсодержащим материалом газопорошковой струей и перемещение факела по поверхности футеровки, в качестве углеродсодержащего материала используют горючий сланец, причем торкретмассу подают рассредоточенными струями с удельной кинетической энергией на срезе сопла торкретфурмы, равной 0,37 - 1,35Дж/т садки, а подачу кислорода осуществляют с кинетической энергией на срезе сопла, равной 700 - 1200 кинетической энергии газопорошковой струи торкретмассы. Технической сущностью изобретения является создание в полости конвертера условий, при которых происходит практически мгновенное разложение известняка, входящего в состав минеральной части горючего сланца. Эти условия заключаются в оптимальной турбулизации факела, обеспечивающий быстрое окисление углерода и достаточный прогрев известняка. Взрывной характер разложения последнего приводит к тому, что частицы образовавшейся извести разгоняются до скорости, существенно превышающей скорость звука, обеспечивая качественное сцепление торкретпокрытия с основной футеровкой и исключая разного рода неплотности, нарушения сплошности, рыхлость и т.д. Нанесенное таким образом торкретпокрытие обладает повышенной стойкостью, что приводит к повышению производительности конвертера, либо за счет увеличения продолжительности кампании при неизменном числе операций торкретирования, либо за счет снижения количества операций торкретирования при неизменной продолжительности кампании. Горючий сланец в состоянии поставки имеет химический состав, представленный в табл.1. Для достижения положительного эффекта рассматриваемой технологии необходима подача сланца рассредоточенными струями, обеспечивающими равномерное заполнение полости конвертера и формирование однородного равномерного покрытия. При величине кинетической энергии на срезе сопла торкретфурмы менее 0,37Дж/т садки конвертера не достигается мгновенного разложения известняка на участке траектории, прилегающей к соплу фурмы, что приводит к тому, что за счет воздействия инерционных сил частица не успевает разгоняться за время ее нахождения между фурмой и футеровкой до скорости, обеспечивающей высокую степень адгезии. При величине кинетической энергии на срезе сопла торкретфурмы более 1,37Дж/т садки скорость движения частиц превышает оптимальное значение, что приводит к отскоку части торкретмассы от футеровки к разрушению основного огнеупорного слоя конвертера. Вторым фактором, определяющим интенсивность выделения двуокиси углерода, является кинетическая энергия струи кислорода. При величине этой энергии менее 700 от кинетической энергии газопорошковой струи снижается качество смещения топлива и окислителя, что приводит к замедлению горения и прогрева частиц. При этом не происходит форсированного разложения известняка, скорость частиц образующейся извести не превышает среднемассовой скорости факела, что приводит к формированию покрытия с дефектами, слабым сцеплением с основной футеровкой и пониженной стойкостью. При величине кинетической энергии струи кислорода на срезе сопла более 1200 кинетической энергии газопорошковой струи, полное смещение струй топлива и кислорода, воспламенение факела происходит в непосредственной близости от сопла, при этом максимум скорости частиц расположен на значительном расстоянии от футеровки. Как следствие, скорость частицы наносимого материала при дальнейшем ее перемещении по направлению к футеровке теряется, что приводит к тому, что в момент контакта с последней прочность сцепления частицы с футеровкой уменьшается, ухудшается качество покрытия и его стойкость. Пример 1. Торкретированию подвергали смолодоломитомагнезитовую футеровку конвертера садкой 0,06т. Перед началом торкретирования в цапфенную область конвертера вводили радиоактивный изотоп кобальта, после чего производили торкретирования и определяли стойкость покрытия путем проведения плавок (продувка чугуна кислородом) до появления в шкале радиоактивного изотопа, т.е. полного износа наиболее уязвимой части покрытия. Кинетическую энергию газопорошковой струи регулирования изменением секундного расхода торкретмассы через сопло диаметром 12мм, аналогично изменяли кинетическую энергию струи кислорода. Результаты торкретирования представлены в табл.2. Кинетическую энергию газопорошковой струи устанавливали следующим образом где - секундный расход торкретмассы и воздуха (газоносителя), кг; - скорость газопорошковой струи на срезе сопла, м/с; где м 3/с; - объемный расход газопорошковой смеси, - площадь поперечного сечения сопла, м 2. После подстановки всех значений удельная кинетическая энергия на срезе сопла определяется следующей расчетной формулой где - диаметр сопла, м; - садка конвертера, т. Аналогично определяли удельную кинетическую энергию кислорода. В результате проведенных исследований установлено, что оптимизация энергетических характеристик факела в условиях применения в качестве топлива и торкретмассы горючего сланца приводит к существенному повышению стойкости торкретпокрытия при одновременном выполнении всех ограничений режимных параметров способа. Пример 2. Факельному торкретированию подвергали футеровку 180-тонного конвертера. В качестве торкретмассы и углеродсодержащего материала использовали горючий сланец валовой выемки. Для определения эффективности выявленных на лабораторном конвертере энергетических характеристик факела использовали фурмы с различным диаметром и количеством сопел, а также варьировали расходы торкретмассы, воздуха, кислорода. При использовании технологии прототипа стойкость торкретпокрытия не превышала 8 плавок. Анализ экспериментальных данных показал, что во всем диапазоне рабочих характеристик торкретирования использование предлагаемого способа при одновременном попадании режимных параметров процесса в заявляемые пределы обеспечивает устойчивое повышение стойкости торкретирования.