Система подачі газу для металургійних печей і спосіб її використання

1. Система (3) подачі газу для металургійної печі, яка включає щонайменше одну фурму (5), розташовану у бічній стінці і/або у днищі печі, для бічної і/або донної продувки, трубопровід (6) для транспортування газу до фурми (5), причому фурма виконана з можливістю подачі газу всередину металургійної печі з утворенням на виході пузирчиків, яка відрізняє ться тим, що у системі (3) подачі газу передбачений дросельний пристрій (7), розташований перед фурмою або в поєднанні з фурмою і виконаний з можливістю зменшення або переривання подачі газу всередину печі через рівні проміжки часу. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що дросельний пристрій (7) розрахований на частоту C2 2 (11) 1 3 79339 4 під назвою "back-attack" і був виявлений за доподатною для використання. Ця обставина негативмогою високошвидкісної фотографії. но позначається на економічності конвертерного "Васк-аttаск"-феномен описаний у статті процесу. "Characteristics of Submerged Gas Jets And A New Крім того, великий об'єм газового пузиря, що Bottom Blowing Tuyere" Т.Аоки, С.Масуда, відірвався, призводить до несприятливого, тобто А.Ха тоно і М.Тага і онублікований у "Injection Pheзменшеного співвідношення поверхні контакту до nomena in Extraction and Refining", ed. By A.E. об'єму нузирчиків. У зв'язку з цим реакція між гаWrait, April 1982, стор.А1-36. За допомогою фіг.5 і зом і металевим розплавом йде повільніше, вико6 цей "back-attack" описується більш детально. ристання кисню стає гіршим, зменшується переНа фіг.5 показані 5 стадій окремих часових мішування металу і поверхневого шлаку. У етапів при вході газової струмини у металевий результаті збільшується кількість газу, необхідного розплав і "back-attack''-ефект. для ведення процесу, і, отже, витрати на виробниУ першій фазі газова струмина 101 виходить цтво зростають. майже горизонтально у металевий розплав 103 із З літератури відомі різні методи, направлені горизонтально розташованої фурми 102 (фіг.5, на ослаблення і по можливості усунення "Ьаскфрагмент 1). При цьому утворюється стовп пузирапаск"-ефекту і зниження описаних вище його нечиків газу 104. У другій фазі відбувається подальгативних наслідків. Одним з подібного роду метоша експансія газових пузирчиків у розплаві 103 дів є метод (див. названу вище статтю у "Injection (фрагмент 2). Потім відбувається утворення шийки Phenomena in Extraction and Refining"), який поля105 «стрижня» із пузирчиків, а також «опадання» гає у тому, щоб відмовитися від фурм круглого (фрагмент 3) і нарешті наступає утворення велиперерізу і замість них застосовувати фурми, що кого пузиря (106) (фрагмент 4). У цей момент гамають форму поперечного перерізу у вигляді шлізова струмина 101 б'є у стінку каверни, що утвоца. Однак ці фурми більш складні у виготовленні і рилася у розплаві, і відхиляється у напрямі стінки їх складніше встановлювати. При цьому практично конвертера, виконаної із вогнетривкого матеріалу неможливо виготовити шліцьові фурми з кільце107, що власне і складає "back-attack''-ефект. Повою щілиною. Різниця тиску у вн утрішній тр убі і тім на фрагменті 5 настає стан аналогічний покакільцевій щілині самим різним чином впливає на заному на фрагменті 1, і процес повторюється. розтягнення внутрішньої труби, внаслідок чого Цей процес, названий "back-attack", виявляє відбувається мимовільна і нерівномірна зміна побагатогранну негативну дію. Зокрема, стінка конперечного перерізу кільцевої щілини. У зв'язку з вертера зазнає ударного навантаження у місці, цим подібний метод не знайшов застосування. перпендикулярному осі обертання конвертера, з При згаданих дослідженнях на моделі тиск типовою частотою 2-12 Гц. Це призводить до копродувки був підвищений із звичайних 15 атм (при ливань конвертера і його привідних пристроїв. якому ударне навантаження було максимальним) Викликані цим мікроскопічні зміщення в опорах до значень 80 кг/см 2 (див. згадану вище статтю у конвертера (звичайно це конічні роликові підшип"Injection Phenomena in Extraction and Refining). ники) і між великою і взаємодіючими з нею малими Одержані співвідношення представлені на фіг.6. зубчатими шестернями у приводі конвертера приТут же показаний вплив тиску продувки, що підвизводять при недостатній мастильній плівці до збіщується, на "back-attack''-ефект при застосуванні льшення тертя і швидкого зносу. Коливання мофурми круглого перерізу з внутрішнім діаметром жуть призвести також до вібраційного руйнування 1,7 мм, при цьому за умовами моделювання азот упорів, що запобігають прокручуванню приводу вдувався у воду. При збільшенні тиску продувки конвертера, і фундаменту конвертера, якщо виразно спостерігається зниження частоти "backостанній виконаний у вигляді стальної конструкції. attack", оскільки у цьому випадку пузир газу проПри сучасному рівні техніки протистояти цьому стягається на більшу відстань. Сумарний імпульс можна тільки шляхом посилення і збільшення струмини спочатку підвищується із збільшенням опор, а також за допомогою спеціальних фіксуватиску продувки, щоб потім знизитися при тиску льних пристроїв на приводі конвертера. Але обидпродувки приблизно 15 кг/см 2. ва ці заходи пов'язані з великими інвестиційними Іншим методом для впливу на "bаск-аttаск"витратами. ефект є застосування кільцевої фурми з або без Крім того, ударне навантаження викликає зназавихрювальної насадки, що має спіральну форму чну ерозію вогнетривкої стінки конвертера у ділян(див. "Back-attack of Gas Jets with Submerged Horiці фурми. Цей ефект також був змодельований zontally Blowing and Its Effects on Erosion and Wear (див. названу вище ста ттю "Injection Phenomena in of Refractory Lining", J.-H. Wei, J.-C. Ma, Y.-Y. Fan, Extraction and Refining"). При цьому у моделі конN.-W. Yu, Yang і S.-H. Xiang, 2000 Ironmaking Conвертера як вогнетривкий матеріал застосовували ference Proceedings, стор. 559-569). Тут потоку будівельний розчин, сам же розплав моделювали газу за допомогою спіральної насадки надається розрідженою соляною кислотою. Продувка здійсобертальний рух, який в результаті повинен принювалася через фурми у днищі. Як при тиску прозвести до кращого перемішування ванни, меншого дувки 4, так і 50 кг/см 2 навколо фурми виникала розміру пузирчиків і таким чином до зниження " типова увігн ута ерозійна заглибина, яка при менbаск-аttаск "-ефекту, що, у свою чергу, призводить шому тиску була більшою. до зниження зносу вогнетривів і кращого викорисПрискорений знос у цій зоні обмежує час комтання газу. Недоліком цього методу є більш високі панії конвертера у межах 80-100 плавок. Після втрати тиску у фурмах зі спіральними насадками. цього потрібна заміна усієї футерівки конвертера, Це, у свою чергу, вимагає більш високого початкохоча поза ділянкою фурми вона залишається привого тиску газу, який можна забезпечити не у всіх 5 79339 6 випадках. фіг.2 - графік зміни тиску в залежності від часу У зв'язку з цим задачею винаходу є зменшендля системи подачі газу з фурмою без клапана ня або усунення "back-attack"-ефекту у металурвідповідно до рівня техніки; гійних печах при відсутності названих вище недофіг.3 - відповідний графік зміни тиску в залежліків. ності від часу для системи подачі газу згідно з виРішення цієї задачі полягає у системі подачі находом з пульсацією, що забезпечується магнітгазу з ознаками пункту 1 і у способі з ознаками ним клапаном; пункту 7 формули винаходу. фіг.4 - графік зміни тиску в залежності від часу Пропонується, що система подачі газу метадля системи подачі газу згідно з винаходом з лургійної печі має розташований перед або надапульсацією, що забезпечується сервоклапаном; ний фурмі дросельний пристрій, який періодично фіг.5 - схематичне зображення механізму визнижує або перериває подану газу у порожнину никнення ефекту "back-attack"; печі. Таким чином досягається те, що п узирчики фіг.6 - криві залежності частоти появи ефекту газу відриваються від краю фурми зі значно більш "back-attack" від тиску продувки згідно з "Injection короткими часовими проміжками, у порівнянні із Phenomena in Extraction and Refining", ed. by A.E. загальноприйнятим безперервним газовим потоWraith, April 1982, crop. A1-36. ком. Завдяки цьому з самого початку утворюються На фіг. І подане як приклад схематичне зоневеликі пузирчики газу, і негативний вплив "backбраження конвертера 1 з вогнетривкою футерівattack" на стінку печі зменшується у багато разів. кою 2 і з системою 3 подачі газу відповідно до виОдночасно забезпечується підвищення співвіднонаходу для зменшення або усунення "back-attack''шення поверхні контакту до об'єму п узирчиків. ефекту. У конвертері з бічними фурмами на його У частині способу пропонується, що потік газу стінці розташовано декілька (заглибних) фурм, ці у порожнину печі періодично зменшується або фурми розташовані при вертикальному положенні переривається з частотою вище 5 Гц, і таким чиконвертера 1 під поверхнею 4 розплаву. На фіг. 1 ном весь потік розділяється на малі одиничні об'як приклад показана тільки одна фурма 5. Фурма 5 єми. Встановлено, що починаючи з частоти близьпроходить горизонтально через вогнетривку футеко 5 Гц, частота увімкнень дросельного пристрою рівку 2 печі. Фурма 5 представляє частину системи дає виразне зменшення максимальної амплітуди 3 подачі газу, яка містить також трубопроводи 6 тиску при приблизно рівній частоті. Подібне сприядля газу, в які інтегровані дросельні пристрої 7, у тливе зменшення амплітуди тиску може бути поцьому випадку магнітний або сервоклапан. Цей силене при збільшенні частоти увімкнень, і найдросельний пристрій 7 розташований по можливокращі результати одержуються при частоті сті близько до виходу з фурми. За допомогою дроувімкнень, наприклад, 20 Гц і вище. сельного пристрою 7 подача газу у внутрішню поДросельний пристрій розташований у газопророжнину печі і, відповідно, у металевий розплав воді для підведення газу до фурми і по можливості може періодично або регулярно зменшуватися або ближче до виходу фурми. зовсім перериватися на короткий час. Паралельно Принципово мова може йти про будь-який вид із трубопроводами 6 для газу система 7 подачі дросельних пристроїв або агрегати для газових газу має обвідні трубопроводи 8. За допомогою потоків. Зокрема, пропонується застосування призапірного пристрою 9 кожний обвідний трубопровід строю механічного тину, переважно магнітного або може бути закритий або відкритий. У відкритому сервоклапана. положенні дросельний пристрій 7 або запірний Розташування дросельних пристроїв повинно пристрій 9 закритий. Управління клапаном і запірвибиратися переважно таким чином, щоб їх можна ним пристроєм 9 здійснюється за допомогою прибуло обійти трубопроводом. Для цієї мети система строю 10 управління, який з'єднаний з клапаном, а має обвідні трубопроводи, що замикаються, які також із запірним пристроєм 9 за допомогою ліній надані діючим трубопроводам з інтегрованим дро11 управління. За допомогою пристрою 10 управсельним пристроєм. У цьому випадку з'являється ління здійснюється управління узгодженою робоможливість у певних фазах продувки, наприклад, у тою окремих клапанів відповідних трубопроводів, фазах з низькою інтенсивністю, в яких "backщо подають газ для декількох фурм, а також запіattack''-ефект майже не виявляється, здійснювати рних пристроїв в обвідних трубопроводах. подачу газу тільки через обвідні трубопроводи і не На фіг.2-4 представлені результати дослівикористовува ти регулювання за допомогою дроджень на моделях, проведених у круглому резерсельних пристроїв. Одночасно подібний пристрій вуарі для води, при яких проводилася реєстрація дозволяє вести роботу на вибір з одним або декізміни тиску (в атм) на стінку резервуара у часі за лькома дросельними пристроями. допомогою спеціального сенсора. У всіх дослідах Далі пропонується узгоджувати робочі режими застосовували кругле сопло з діаметром 6 мм при декількох дросельних пристроїв один з одним. куті нахилу сопла, що дорівнює 0°. На малих фраДекілька дросельних пристроїв у комбінації з відгментах фігур показане сопло з його радіальними повідними фурмами повинні працювати з однакозонами впливу на стінку резервуара. Вимірювальвим або змінним тактом. Для цієї мети передбачений сенсор знаходиться у місці VI. Сопла без кланий відповідний пристрій для управління пана спочатку показують типову картину появи дросельними пристроями. "back-attack" (див. фіг.2). Вже починаючи з частоти Винахід нижче більш детально пояснюється за перемикань магнітного клапана 5 Гц виникає помідопомогою малюнків. На них представлені: тне зменшення максимальної амплітуди тиску при фіг. 1 - схематичне зображення металургійної приблизно рівній частоті, на фіг.3 частота пульсапечі з системою подачі газу згідно з винаходом; ції 7 Гц. Кращі результати досягаються при частоті 7 79339 перемикань 20 Гц, яка одночасно є максимальною частотою перемикань для використаного магнітного клапана. Загалом із збільшенням частоти пульсації стає меншою амплітуда впливу при ефекті "back-attack". Таким чином завдяки пульсації газового потоку може бути істотно зменшений "back-attack''ефект. Внаслідок цього можуть бути ослаблені або заглушені існуючі у цей час механічні коливання конвертера, у якого при виплавці вуглецеви х або нержавіючих сталей застосовується продувка збоку або через днище. Також знижується знос вогнетривкої футерівки у зоні фурм. При цьому покращується масообмін між газом і розплавом у конвертері. Перелік позицій 1 Конвертер 8 2 Вогнетривка футерівка 3 Система подачі газу 4 Поверхня розплаву 5 Фурма 6 Трубопровід для газу 7 Дросельний пристрій (клапан) 8 Обвідний трубопровід 9 Запірний пристрій 10 Пристрій управління 11 Лінії управління 101 Струмина газу 102 Фурма 103 Металевий розплав 104 Стовп із пузирчиків 105 Звуження 106 Пузирчик газу 107 Стінка конвертера 9 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 79339 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601