Футерівка кисневого конвертера

Футерівка кисневого конвертера, що включає глухе плоске днище, яке виконано з вогнетривкої цегли, яка відрізняється тим, що днище футерівки конвертера має ухил 7-10° у бік осі конвертера, при цьому центральна частина футерівки днища виконана у формі зрізаного конуса, зовнішня поверхня якого має кут нахилу до горизонту 45-60°. (19) (21) u201000420 (22) 18.01.2010 (24) 25.08.2010 (46) 25.08.2010, Бюл.№ 16, 2010 р. (72) ЛІСНЯК РОМАН ВОЛОДИМИРОВИЧ, ДОЛГОПОЛОВ ІГОР СЕРГІЙОВИЧ, ТУЧИН ВОЛОДИМИР ТИМОФІЙОВИЧ, РОМАНЕНКО ВОЛОДИМИР ІЛЛІЧ, АНТОНОВ ЮРІЙ ГРИГОРОВИЧ, ДЕРІПАСКО ВОЛОДИМИР ОЛЕКСІЙОВИЧ 3 днища конвертера. Цього досягають при куті атаки струменя =90 , тому що при цьому відповідно до рівняння (1) забезпечується максимальна сила взаємодії Р газопорошкового струменя з футеровкою днища w2 (1) P sin2 2 де - густина газопорошкового струменя, кг/м3; w - швидкість потоку газопорошкового струменя в місці контакту з поверхнеюфутеровки конвертера, м/с; - кут атаки потоку газопорошкового струменя, град. Інтенсифікація гідродинамічних процесів у місці контакту газопорошкового струменя зі шлаковою ванною при використанні даного пристрою футеровки конвертера дає можливість одержати гомогенний склад наносимо шлакопорошкової маси на внутрішню поверхню конвертера в процесі відновлення його футеровки. Це підвищує стійкість футеровки в процесі її роботи в циклі виплавки сталі. Реалізація пропонованого днища конвертера забезпечує взаємодію газопорошкових струменів зі шлаком, яка інтенсифікує гідродинамічний і масообмінний режими при продуванні внаслідок зменшення зони пристінної ділянки течії струменя й більш ефективного використання енергії відбитого струменя. Це дозволяє: - мінімізувати втрати на розсіювання імпульсу струменя; - здійснити процес нанесення шлакопорошкової емульсії на задану висоту при меншому тиску дуття, а, отже, при меншій потужності, що витрачається; - одержати гомогенний склад шлакопорошкової емульсії й відновлюючого шару, що наноситься на футеровку; - зменшення тривалості процесу відновлення футеровки. Кут бокової поверхні усіченого конусу в центральній частині днища 45 -60 забезпечує організоване віднесення крапель шлаку на задану ділянку футеровки. При куті нахилу менш 45 збільшується зона пристінної ділянки течії відбитого шлакогазопорошкового струменя, що спричинить підвищення енерговитрат на процес ошлакування. Кут нахилу більш 60° приведе до небажаної траєкторії польоту крапель й формування товстого шару гарнісажу в районі горловини конвертера, а не в районі найбільш уразливої частини футеровки цапфової зони. При нахилі поверхні пристінної частині футеровки днища менш 7 до горизонту шлакова маса спрямовується з малою швидкістю в зону контакту зі струменем, що витікає із продувних сопел, з малою швидкістю внаслідок збільшення в'язкості шлаку в процесі роздування. При куті нахилу поверхні пристінної частині футеровки днища більш 10 спостерігається «захлинання» струменя, що 52281 4 витікає, масою шлаку. Значна частина енергії струменя при цьому буде витрачатися на подолання опору шару шлаку, що призведе до підвищення енерговитрат на процес нанесення відновлюючого шару на футеровку. Протягом процесу відновлення футеровки в результаті впливу неізотермічних холодних газопорошкових струменів в'язкість шлаку підвищується, діаметр крапель збільшується й висота нанесення їх Нmax стає нижче рівня зони цапф. Таким чином, процес відновлення футеровки здійснюється або при незмінній відстані фурми z0 від рівня шлакової ванни, або зі зміною відстані розташування фурми dz. Висота бічної поверхні конуса Н розраховується, виходячи з лінійного розміру (діаметра) струменя при розташуванні фурми в положенні Z0min - максимально можливо близьким від поверхні футеровки днища (близько 0,5м). Дана відстань обумовлена тим, що поблизу навколо зрізу сопла Лаваля існує контур вихрових плинів газоподібної порошкової й рідкої шлакової фаз внаслідок реактивного обміну імпульсом витікаючого струменя з навколишнім середовищем. При мінімальній відстані z0min виконується умова невлучення часток рідкого шлаку усередину дифузора сопла Лаваля. На Фіг.1 показано запропоновану конструкцію футеровки кисневого конвертера та схему взаємодії газопорошкового струменя зі шлаком ванни. Пристрій функціонує таким чином: У шлакову ванну кисневого конвертера з конфігурацією футеровки поверхні днища 1, показаного на фігурі, впроваджується газопорошковий струмінь 2, що витікає з сопел Лаваля 3 продувної фурми 4. Футеровка днища кисневого конвертера виконується так, що кут нахилу сопел 3 фурми 4 до горизонту строго орієнтовано на бічну поверхню 5 зрізаного конусу, що розташовується у центральній частині днища. При пружному ударі газопорошкового струменя по внутрішній поверхні конуса відбитий газопорошковий струмінь спрямовується поверхнею конуса на цапфову зону кисневого конвертера. Залишаючи поверхню конуса, газопорошковий струмінь «захоплює» шлак 6, здійснюючи роботу когезії. Безперервний наплив нової маси шлаку до ділянки контакту його зі струменем забезпечується кутом нахилу у футеровки днища конвертера. Залишаючи шлакову ванну, шлакогазопорошковий струмінь направляється на ділянку цапф, як на найбільш уразливу частину футеровки кисневого конвертера. Нижче наведено приклади реалізації пристрою, що заявляється. Приклад 1 Газопорошковий струмінь подають у шлакову ванну при постійному рівні розташування продувної фурми z0 над рівнем шлакової ванни протягом усієї операції нанесення гарнісажу зі змінним тиском газу - носія. Результати реалізації пропонованого пристрою представлено в таблиці 1. 5 52281 6 Таблиця 1 Параметри процесу відновлення Одиниці виміПропонований спосіб футеровки конвертера ру 3 Витрата газу - носія нм /хв 1000 Витрата порошку кг/с 500 Товщина шари емульсії, що наноситься м 0,015 Тривалість роздування с 120 Тиск газу - носія, що подається в продувну фурМПа 0,954 му Потужність, необхідна для процесу відновлення МВт 1,63 футеровки Аналіз результатів, наведених у таблиці 1, показує, що в процесі відновлення футеровки кисневого конвертера по даному варіанту, потужність, що витрачається на подачу дуття, зменшується на 18.4%. Існуючий спосіб (прототип) 1200 500 0,015 300 1,2 2 Приклад 2 Зміну висоти нанесення шлакового гарнісажу здійснюють шляхом зміни положення продувної фурми над рівнем шлакової ванни z. Результати застосування пропонованого пристрою при цьому варіанті технології, представлено в таблиці 2. Таблиця 2 Параметри процесу відновлення футеровки конвертера Витрата газу - носія Витрата порошку Товщина шари емульсії, що наноситься Тривалість роздування Тиск газу - носія, що подається в продувну фурму Потужність, необхідна для процесу відновлення футеровки Одиниці виміІснуючий спосіб (протоПропонований спосіб ру тип) нм3/хв 1150 1200 кг/с 500 500 м 0,015 0,015 с 200 300 З таблиці 2 випливає, що величина потужності, витраченої на подачу дуття, зменшується на 10% у порівнянні з прототипом. Це пояснюється тим, що зміна положення продувної фурми щодо шлакової ванни z після нанесення шлакового гарнісажу на рівень цапф спричиняє переміщенню струменя, що витікає із продувних сопел у периферійну зону днища конвертера. При цьому, кут атаки газопорошкового струменя не дорівнює 90 , що спричиняє розсіювання імпульсу струменя, дисипацію енергії відбитого струменя, і, як наслідок, необхідність у витраті більшої потужності, ніж у прикладі 1. Однак, у цілому, зменшення потуж МПа 1,05 1,2 МВт 1,8 2 ності, що споживається, та тривалості процесу відновлення футеровки кисневого конвертера спостерігається й у цьому випадку. Таким чином, приведені приклади показують, що застосування пропонованої конструкції днища футеровки кисневого конвертера дозволяє зменшити витрати енергії на нанесення шлакопорошкового гарнісажу футеровки середньої товщини 10-15мм у порівнянні із прототипом. Крім цього в наведених прикладах спостерігалося підвищення хімічної стійкості шари, що наноситься на футеровку. 7 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 52281 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601