Спосіб ошлаковування футерівки конвертерного агрегату і верхня фурма для його здійснення

1. Спосіб ошлаковування футерівки конвертерного агрегату, що включає випуск плавки з конвертерного агрегату із залишенням в ньому кінцевого шлаку або його частини, подачу струменів нейтрального газу через головку верхньої фурми на поверхню рідкого шлакового розплаву для його роздування на стінки конвертерного агрегату, який відрізняється тим, що водночас із роздуванням рідкого шлаку на краплі шлаку, що піднімають вверх, діють додатковими струменями нейтрального газу, які подають вверх під кутом до вертикальної осі верхньої фурми з бокової поверхні верхньої фурми і/або з бокової поверхні головки верхньої фурми. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додаткові струмені нейтрального газу подають з бокової поверхні верхньої фурми і/або з бокової поверхні головки верхньої фурми тангенціально, при цьому створюють вихровий рух крапель шлаку в порожнині конвертерного агрегату. 3. Спосіб за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що на рівні зрізу горловини конвертерного агрегату додаткові струмені нейтрального газу подають з бокової поверхні верхньої фурми перпендикулярно вертикальній осі верхньої фурми. 4. Верхня фурма для ошлаковування футерівки конвертерного агрегату, що містить головку з 2 (19) 1 3 82166 4 поверхні верхньої фурми у кожному наступному контурі в напрямку від низу верхньої фурми до її верху розташовані в шаховому порядку відносно сопел попереднього контуру сопел на боковій поверхні верхньої фурми або на боковій поверхні головки верхньої фурми. 10. Фурма за будь-яким з пп. 7-9, яка відрізняється тим, що сопла самого верхнього контуру на боковій поверхні верхньої фурми орієнтовані радіально. Винахід відноситься до чорної металургії, а саме - до способів підвищення стійкості вогнетривкої футерівки конвертерних агрегатів шляхом роздувки шлаку на їхні стінки та конструкцій верхніх фурм для реалізації цих способів, і направлений на вдосконалення способу відновлення вогнетривкої футерівки конвертерів за рахунок застосування раціональних конструкцій верхніх фурм, які сприяють ефективному нанесенню шлакового покриття на футерівку. Відомі спосіб факельного торкретування футерівки конвертера і фурма для його здійснення [А. с. СРСР №1305177, С 21 С 5/44, F27D1/16, 1987], згідно з якими на бокову поверхню і днище конвертера подають торкрет-масу і кисень роздільними трактами, при цьому фурма додатково обладнана двома трубками, одна з яких концентрично встановлена в трубі тракта подачі торкрет-маси, а друга - в трубі тракта подачі кисню. Вадою даного винаходу є низька ефективність процесу нанесення торкрет-покриття на футерівку конвертера нанесення товстим шаром призводить до сколювання покриття, тонким шаром - до його розтріскування. Крім того, фурма для виконання ремонту футерівки має досить складну і дорогу конструкцію. Також відомі спосіб ремонту футерівки конвертера і фурма для його здійснення [Патент РФ № 2273669, С21С5/44, F27D1/16, 2006], згідно з якими перед або водночас з подачею на бокову поверхню конвертера торкрет-маси і кисню на днище конвертера подають нейтральний газ і роздувають кінцевий шлак, при цьому фурма додатково обладнана трактом і торцевим блоком із соплами Лаваля для подачі нейтрального газу на днище конвертера, а також співвісно розташованими вертикальними блоками для подачі кисню і торкрет-маси. Вадою даного винаходу є ще більш складна і дорога конструкція фурми, бо вона має в своєму складі, окрім трактів подачі торкрет-маси і кисню, тракт подачі нейтрального газу для роздувки шлаку, а також продувальний блок із соплами Лаваля. Крім того, при роздільному нанесенні на футерівку покриття (спочатку шлакового, а потім торкрет-покриття) подовжується час проведення процесу ремонту футерівки, що негативно впливає на продуктивність конвертерних агрегатів. При одночасному проведенні операцій роздувки шлаку і нанесення торкрет-маси на футерівку конвертера знижується ефективність налипання зазначених матеріалів внаслідок відмінності їхніх хімічних і фізичних властивостей, що призводить до низької стійкості отримуємого комбінованого торкретшлакового покриття. Відомий також спосіб нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера [Патент РФ №2170269, С21С5/44, 1999], згідно з яким шлаковий розплав попередньо проходить двостадійну підготовку, а після цього здійснюють подачу нейтрального газу через звичайну кисневу фурму для нанесення шлакового гарнісажу шляхом роздувки шлакового розплаву. Вадою даного винаходу є низька ефективність нанесення шлакового покриття на стінки конвертера в результаті використання для роздувки шлаку звичайної верхньої продувальної фурми, яка пристосована під кисневу продувку залізовуглецевого розплаву і не придатна для роздувки рідкого шлаку. Це призводить до хаотичного розбризкування шлаку, при цьому частина бризків шлаку вилітає з горловини конвертера, а частина бризків потрапляє на верхню фурму, тим самим зашлаковуючи газохід і стовбур дуттьового пристрою. Це притягне за собою необхідність проведення робіт по видаленню шлакових охолодей із зазначених поверхонь, що призводить до збільшення витрат праці, зниження продуктивності конвертерів, додаткових матеріальних витрат і т.д. Найбільш близькими до описуємого винаходу за технічною суттю і досягаємим результатом є спосіб відновлення футерівки конвертера у гарячому стані і пристрій для його здійснення [Патент РФ №2111262, С21С5/44, F27D1/16, 1998], що включає випуск металу чергової плавки з конвертера із залишенням частини кінцевого шлаку, нанесення на поверхню футерівки шлакового гарнісажу шляхом спінювання залишеного шлаку за рахунок подачі на його поверхню тангенціальне нахилених струменів газоподібного продувального агента під тиском за допомогою верхньої фурми, згідно з якими рідку шлакову фазу спінюють струменями газоподібного нейтрального продувального агента до утворення газошлакової суміші, яку приводять у вихровий рух співвісно конвертеру. В якості газоподібного нейтрального продувального агента використовують азот, який подають струменями через верхню продувальну фурму з тангенціально нахиленими і односпрямовано розташованими соплами. Верхня фурма виконана багатоярусною, при цьому нахил сопел кожного наступного ярусу у напрямку від низу до верху фурми виконаний більш пологим по відношенню до нахилу сопел попереднього ярусу. Фурма також може бути обладнана нижнім центральним соплом, яке розташовано по осі фурми. 5 Вадою прототипу є зменшення далекобійності бризків шлаку із-за нахилу вниз сопел на боковій поверхні фурми, що знижує ефективність нанесення шлакового покриття на стінки конвертера, особливо в його верхній половині циліндричної частини і верхнього конуса, в результаті гальмування крапель шлаку, що піднімаються вверх у процесі роздувки, низхідними боковими потоками дуття верхньої фурми. В основу першого з групи винаходів поставлена задача вдосконалення способу ошлаковування футерівки конвертерного агрегату шляхом діяння додатковими струменями нейтрального газу на краплі шлаку, які піднімаються вверх у результаті його роздувки, що забезпечить більш ефективне нанесення шлакового покриття на футерівку і дозволить подовжити термін служби конвертерних агрегатів. В основу другого з групи винаходів поставлена задача вдосконалення конструкції верхньої фурми для ошлаковування футерівки конвертерного агрегату шляхом установки в ній орієнтованих певним чином додаткових сопел, які забезпечують подачу додаткових струменів нейтрального газу. Перша поставлена задача вирішується тим, що в способі ошлаковування футерівки конвертерного агрегату, що включає випуск плавки з конвертерного агрегату із залишенням в ньому кінцевого шлаку або його частини, подачу струменів нейтрального газу через головку верхньої фурми на поверхню рідкого шлакового розплаву для його роздувки на стінки конвертерного агрегату, згідно винаходу, водночас із роздувкою рідкого шлаку на краплі шлаку, що піднімаються вверх, діють додатковими струменями нейтрального газу, які подають з бокової поверхні верхньої фурми і/або з бокової поверхні головки верхньої фурми. Додаткові струмені нейтрального газу можуть подавати з бокової поверхні верхньої фурми і/або з бокової поверхні головки верхньої фурми тангенціально, створюючи при цьому вихровий рух крапель шлаку в порожнині конвертерного агрегату. На рівні зрізу горловини конвертерного агрегату додаткові струмені нейтрального газу можуть подавати з бокової поверхні верхньої фурми перпендикулярно вертикальній осі верхньої фурми. Друга поставлена задача вирішується тим, що верхня фурма для ошлаковування футерівки конвертерного агрегату, що містить головку з соплами, розташованими під кутом α до вертикальної осі верхньої фурми або тангенціально, згідно винаходу, має на боковій поверхні головки додаткові контури сопел, в кожному з яких сопла розташовані по колу похило вверх під кутами нахилу β1, β2, ..., βm до вертикальної осі верхньої фурми (де m - число додаткових контурів сопел на боковій поверхні головки верхньої фурми), причому кут нахилу сопел кожного наступного контуру на боковій поверхні головки верхньої фурми у напрямку від низу верхньої фурми до її верху менший за кут 82166 6 нахилу сопел попереднього контуру на боковій поверхні головки верхньої фурми. Сопла в додаткових контурах на боковій поверхні головки верхньої фурми можуть бути орієнтовані тангенціально. Сопла в додаткових контурах на боковій поверхні головки верхньої фурми у кожному наступному контурі в напрямку від низу верхньої фурми до її верху можуть бути розташовані в шаховому порядку відносно сопел попереднього контуру. Верхня фурма може мати на своїй боковій поверхні вище головки ділянку довжиною до 6 м, яка містить додаткові контури сопел, в кожному з яких сопла розташовані по колу похило вверх під кутами нахилу γ1, γ2, ..., γn до вертикальної осі верхньої фурми (де n - число додаткових контурів сопел на боковій поверхні верхньої фурми), причому кут нахилу сопел кожного наступного контуру на боковій поверхні верхньої фурми в напрямку від низу верхньої фурми до її верху менший за кут нахилу сопел попереднього контуру на боковій поверхні верхньої фурми або на боковій поверхні головки верхньої фурми. Сопла в додаткових контурах на боковій поверхні верхньої фурми можуть бути орієнтовані тангенціально. Сопла в додаткових контурах на боковій поверхні верхньої фурми у кожному наступному контурі в напрямку від низу верхньої фурми до її верху можуть бути розташовані в шаховому порядку відносно сопел попереднього контуру сопел на боковій поверхні верхньої фурми або на боковій поверхні головки верхньої фурми. Сопла самого верхнього контуру на боковій поверхні верхньої фурми можуть бути орієнтовані радіально. Використання додаткового дуття, що подається з бокової поверхні верхньої фурми, водночас з роздувкою шлаку основними струменями дуття з торця головки змушує рухатися краплі шлаку, які хаотично вилітають із зони роздувки шлаку основними струменями дуття, у напрямку до стін конвертера і прилипати до них. Тангенціальна подача бокових струменів дуття буде сприяти створенню в конвертері газошлакового вихору, що омиває поверхню футерівки з ефективним налипанням частинок шлаку на неї. З метою повного виключення винесення частинок шлаку з конвертера на його горловині необхідно створити пневматичний затвор - газову завісу, яка не буде дозволяти краплям шлаку вилітати з порожнини конвертера. Розташування додаткових контурів сопел на боковій поверхні головки верхньої фурми дозволяє струменями додаткового бокового дуття діяти на краплі шлаку, що хаотично вилітають із зони роздувки шлаку основними струменями дуття, змінити їхнє направлення руху і змусити рухатися їх до футерівки конвертера, налипати на стінки конвертера приблизно на рівні цапф агрегату і нижче, причому зменшення куту нахилу сопел кожного наступного контуру на боковій поверхні головки верхньої фурми дозволяє таким чином поширити зону віддування і забезпечити 7 рівномірне нанесення крапель шлаку на зазначену поверхню футерівки конвертера. Тангенціальне розташування сопел на боковій поверхні головки верхньої фурми дозволяє створити вихровий рух частинок шлаку і покращити їхнє налипання на поверхню футерівки від днища до рівня цапфених зон агрегату. Шахове розташування контурів сопел відносно один одного дозволяє в значній мірі розосередити дуття, тим самим добитися більш рівномірного віддування крапель шлаку і покриття шлаком зношеної футерівки конвертера повністю від рівня цапфених зон і нижче. Розташування додаткових контурів сопел на боковій поверхні верхньої фурми дозволяє здійснювати спрямоване набризкування крапель шлаку по всій висоті футерівки - від рівня цапфених зон до горловини агрегату, причому зменшення куту нахилу сопел кожного наступного контуру на боковій поверхні верхньої фурми дозволяє значно поширити зону віддування і забезпечити рівномірне нанесення крапель шлаку на всю поверхню футерівки від рівня цапфених зон до горловини конвертера. Крім того, контури сопел на бокових поверхнях як головки, так і самої верхньої фурми дозволяють виконувати віддування крапель шлаку від стовбура верхньої фурми (і її головки у тому числі), тим самим виключаючи ошлаковування дуттьового пристрою. Тангенціальне розташування сопел на боковій поверхні верхньої фурми дозволяє створити вихровий рух частинок шлаку і покращити їхнє налипання по всій висоті від рівня цапф агрегату до його горловини. Шахове розташування контурів сопел відносно один одного дозволяє максимально розосередити дуття і добитися найбільш рівномірного шлакового покриття зношеної футерівки конвертера від рівня цапфених зон до зрізу горловини конвертера. Розташування сопел самого верхнього контуру радіально дозволяє спрямовувати струмені дуття перпендикулярно до вертикальної осі верхньої фурми для утворення на горловині конвертера газової завіси, тобто створити такий собі пневматичний затвор, завдяки якому повністю усувається бризковинос крапель шлаку з конвертера, тим самим виключається зашлаковування поверхонь верхньої фурми вище зрізу горловини конвертера і газоходу. Невиконання кожної з цих вимог призведе до зниження ефективності нанесення бризок шлаку на футерівку конвертера, тим самим до низької якості ремонту і невисокої стійкості футерівки конвертерів, а також до інтенсивного зашлаковування металургійного обладнання. Спосіб ошлаковування футерівки конвертерного агрегату здійснюють таким чином. Виконують випуск металу з конвертера. Якщо шлаку багато, то з агрегату зливають і частину шлаку. Шлак, що залишився, можуть обробляти безпосередньо в конвертері за різними варіантами - загущати, розріджувати, знижувати його окисленість, підвищувати основність і т.д. Конвертер з рідким шлаком встановлюють у вертикальне положення, до порожнини конвертера через його горловину вводять верхню фурму, яка 82166 8 має контури додаткових сопел на своїй боковій поверхні і боковій поверхні головки. Верхню фурму встановлюють на необхідній висоті (причому фурма спроектована таким чином, що самий верхній контур сопел знаходиться на рівні зрізу горловини конвертерного агрегату), і подають нейтральний газ. Середній час ошлаковування футерівки складає 5-8 хвилин. На фіг.1 і фіг.2 зображені верхні фурми з додатковими соплами на бокових поверхнях головки і фурми відповідно з периферійним і центральним підведенням води на охолодження. Фурми мають в своєму складі головку 1, в якій на торці розміщені сопла Лаваля 2, а на боковій поверхні головки розміщені два контуру 3 і 4 додаткових сопел, які нахилені вверх, при цьому кут нахилу сопел в верхньому контурі 4 менший за кут нахилу сопел у нижньому контурі 3. Вище головки на боковій поверхні верхньої фурми розміщені ще чотири контуру 5-8 додаткових сопел, при цьому в трьох нижніх контурах 5-7 сопла нахилені вверх, кути нахилу сопел до вертикальної осі верхньої фурми в кожному з контурів зменшуються у напрямку від низу верхньої фурми до її верху, а в самому верхньому контурі 8 сопла орієнтовані радіально. Верхня фурма для ошлаковування футерівки конвертерного агрегату працює таким чином. При подачі дуття через верхню фурму відбувається розбризкування шлаку від взаємодії газових струменів основних сопел 2 із шлаковою ванною. При цьому бризки шлаку, що утворюються, летять хаотично, деяка їхня частина вилітає з агрегату, а також налипає на стовбур верхньої фурми. Бокові струмені дуття віддувають бризки шлаку від верхньої фурми і змушують летіти їх у напрямку до футерівки конвертера. Таким чином краплі шлаку прилипають на футерівку, не налипають на верхню фурму і, завдяки соплам самого верхнього контуру 8, які розташовані радіально, не вилітають з конвертера і не зашлаковують обладнання, що знаходиться вище зрізу горловини агрегату. При цьому відбувається ефективне нанесення додаткового шару шлакового покриття на футерівку конвертера по всій висоті футерівки, причому бокові сопла контурів 3 і 4 на боковій поверхні головки сприяють нанесенню шлакового гарнісажу приблизно до рівня цапфених зон, а сопла контурів 5-7 на боковій поверхні стовбура верхньої фурми - нанесенню шлаку від рівня цапфених зон аж до самої горловини конвертерного агрегату. Застосування запропонованих способу і конструкції верхньої фурми для ошлаковування футерівки дозволить значно збільшити термін служби конвертерних агрегатів за рахунок ефективного набризкування крапель шлаку на футерівку конвертера і утворення міцного і товстого додаткового захисного гарнісажного шару на всій робочій поверхні футерівки, а також усунути винесення крапель шлаку з конвертера і повністю виключити зашлаковування верхньої фурми і газоходу. Це дозволить отримати значний економічний ефект за рахунок економії вогнетривів 9 і повного виключення зашлаковування цехового обладнання. 82166 10