Спосіб нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера

Реферат: Винахід належить до галузі чорної металургії, зокрема до способу нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера, тобто для гарячого ремонту футерівки конвертерів у процесі їх експлуатації. Спосіб включає залишення шлаку після випуску плавки, зміну його консистенції та роздування на стінки конвертера струменями нейтрального газу через верхню фурму, положення якої змінюють під час проведення роздування шлаку, причому консистенцію шлаку змінюють в залежності від висоти розташування від днища конвертера найбільш зношених ділянок його футерівки, при розташуванні найбільш зношених ділянок в нижній частині футерівки конвертера збільшують густоту шлаку відносно практично визначеної середньостатистичної його густоти перед роздуванням, а при розташуванні найбільш зношених ділянок в верхній частині футерівки конвертера зменшують густоту шлаку відносно практично визначеної середньостатистичної його густоти перед роздуванням. Винахід забезпечує підвищення строку служби та стійкості футерівки конвертора шляхом нанесення шлакового гарнісажу саме на найбільш зношені його ділянки в залежності від висоти їх розташування в конвертері. UA 101564 C2 (12) UA 101564 C2 UA 101564 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі чорної металургії, зокрема до способів гарячого ремонту футерівки конвертерів у процесі їх експлуатації. Відомий спосіб нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера, що включає залишення шлаку у конвертері після зливу металу, подавання згори через фурму, яка займає статичне положення, нейтрального газу для розбризкування шлаку на внутрішню поверхню стін конвертера [заявка Японії № 62-17112, опубл. 1987 p.]. Недоліками цього способу є відсутність механізму керування напрямком польоту бризок шлаку і відсутність попередньої підготовки шлаку перед роздуванням, у зв'язку з чим неможливо отримати шлаковий гарнісаж необхідної товщини і якості по усій висоті футерівки конвертера, особливо в місцях найбільш інтенсивного зносу футерівки. Відомий спосіб відновлення футерівки конвертера за рахунок нанесення на неї шлакового гарнісажу, що включає залишення у конвертері кінцевого шлаку, зміну його консистенції шляхом спінення присадками матеріалу, який вміщує вуглець і вапняк, і роздування отриманого шлакового розплаву газом через фурму зверху, при цьому продувальна фурма займає статичне положення [патент РФ на винахід № 2131467, опубл. 10.06.1999 p.]. Вказаний спосіб передбачає попередню підготовку шлаку і зміну його консистенції перед роздуванням, що дозволяє поліпшити умови утворення шлакового гарнісажу на внутрішній поверхні стін конвертера. Проте, відомий спосіб не дозволяє отримати гарнісаж необхідної товщини по всій висоті футерівки конвертера, особливо в місцях найбільш інтенсивного її зносу, оскільки в способі не передбачено ефективний механізм регулювання напрямку та висоти польоту бризок шлаку. Найбільш близьким до способу, що заявляється, по технічний суті та результату, що досягається, є спосіб нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера [патент РФ № 2128714, опубл. 10.04.1999 p.], що включає випуск з конвертера металу, що був підданий окислювальній продувці до заданого вмісту вуглецю в ньому, залишення у конвертері шлаку, зміну його консистенції шляхом введення в нього карбонатних та/або вуглецевмісних матеріалів в залежності від вмісту вуглецю в металі перед його випуском, i перемішування отриманого шлакового розплаву сумішшю кисню та нейтрального газу, та нанесення на внутрішні стінки конвертера шляхом подачі на шлак зверху струменів нейтрального газу через фурму, яка змінює своє положення під час роздування шлаку. Вказаний спосіб передбачає попередню підготовку шлаку зі зміною його консистенції перед роздуванням, що забезпечує поліпшення умов утворення шлакового гарнісажу на внутрішній поверхні стін конвертера, а також дозволяє за рахунок змінювання висоти розташування фурми над рівнем днища конвертера нанести більш рівномірний гарнісаж по висоті агрегату. Недоліком відомого способу є відсутність додаткового керування процесом нанесення шлакового гарнісажу на місця найбільш інтенсивного зносу футерівки за рахунок цілеспрямованого змінення консистенції шлаку перед його роздуванням. Враховуючи, що за рахунок зміни висоти фурми Нф на практиці утруднене цілеспрямоване нанесення шлаку на місця футерівки з максимальним її зношенням (відсутні надійні аналітичні та експериментальні залежності для визначення оптимальних значень параметра Нф від висоти розташування місць максимального зношення футерівки; у процесі роздування шлаку оператор не бачить розподіл масового потоку шлаку по висоті футерівки в порожнині конвертера), вказаний недолік відомого способу не дозволяє гарантовано отримати заданий (з урахуванням профілю зношення футерівки) розподіл маси шлаку, що роздувається, по висоті футерівки конвертера. Це знижує ефективність використання технології нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера в цілому. В основу винаходу поставлена задача вдосконалити спосіб нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера, в якому за рахунок цілеспрямованого змінення консистенції шлаку, в залежності від висоти розташування місць найбільшого зносу футерівки, забезпечується переважне нанесення шлакового гарнісажу на вказані місця (ділянки) футерівки. Для вирішення поставленої задачі в способі нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера, що включає залишення шлаку після випуску плавки, зміну його консистенції та роздування на стінки конвертера струменями нейтрального газу через верхню фурму, положення якої змінюють під час проведення роздування шлаку, у відповідності до винаходу, консистенцію шлаку змінюють в залежності від висоти розташування від днища конвертера найбільш зношених ділянок його футерівки, причому при розташуванні найбільш зношених ділянок в нижній частині футерівки конвертера збільшують густоту шлаку відносно практично визначеної середньостатистичної його густоти перед роздуванням, а при розташуванні найбільш зношених ділянок в верхній частині футерівки конвертера зменшують густоту шлаку відносно практично визначеної середньостатистичної його густоти перед роздуванням. 1 UA 101564 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Крім того, для збільшення густоти шлаку на нього присаджують один або кілька матеріалів з MgO- та/або СаО-, та/або Са-вмісних матеріалів. Крім того, для зменшення густоти здійснюють його додаткову продувку киснем. Крім того, після продування киснем для зменшення густоти шлаку, його розкислюють та спінюють присадками вуглецевмісного матеріалу. При малій висоті розташування від днища найбільш зношених ділянок футерівки конвертеру (днище або нижній ярус циліндричної частини стін) для організації переважного нанесення шлакового гарнісажу на них за рахунок зменшення висоти підйому бризок шлаку необхідно мати шлак з більшою густиною (в порівнянні з середньостатистичним практично виявленим рівнем перед роздуванням), що досягається більшим його згущенням перед роздуванням. При великій висоті розташування від днища найбільш зношених ділянок футерівки конвертера (конусна частина або верхній ярус циліндричної частини стін) для організації переважного нанесення шлакового гарнісажу на них за рахунок збільшення висоти підйому бризок шлаку необхідно мати шлак з меншою густиною (в порівнянні з середньостатистичним практично виявленим рівнем перед роздуванням), що досягається його меншим згущенням, або відсутністю згущення, або додатковим розрідженням перед роздуванням, в залежності від його консистенції після випуску металу з конвертера. Присаджування на шлак одного або кілька матеріалів з MgO- та/або СаО-, та/або Са-вмiсних матеріалів є найбільш ефективним варіантом згущення шлаку перед його роздуванням. При розчиненні шлакового гарнісажу у процесі окислювального продування на подальших плавках вказані компоненти (MgO, СаО, Са) будуть сприяти прискоренню та поліпшенню процесу шлакоутворення у початковий період продування плавки, що забезпечить прискорене формування високоосновного шлаку i додатковий захист футерівки конвертера. Збільшення у шлаку перед його роздуванням вмісту MgO (особливо до 12-14 мас. %), за рахунок присаджування MgO-вмісних матеріалів, суттєво підвищує термостійкість шлакового гарнісажу на футерівці за рахунок насичення його твердими фазами типу n·MgO·(Fe2O3), що мають високу температуру плавлення - більш ніж 1750 °C. При цьому, якщо шлак після випуску металу із конвертера є суттєво перегрітим, то для його згущення i охолодження раціонально використовувати переважно невипалені Са-вмісні матеріали (наприклад, вапняк). Якщо шлак після випуску металу із конвертера занадто рідкий, але не перегрітий і має достатній уміст MgO (10-14 мас. %), то для його згущення раціонально використовувати переважно СаО-вмісні матеріали (наприклад, вапно). Якщо шлак після випуску металу із конвертера занадто рідкий і має недостатній вміст MgO (менш ніж 8-9 мас. %), то для його згущення раціонально використовувати переважно MgO-вмісні матеріали (наприклад, випалений або невипалений доломіт, доломітизоване вапно, MgO-вмiсні флюси). Додаткове продування шлаку киснем є найбільш швидким та найменш витратним варіантом розрідження шлаку. При цьому шлак розріджується за рахунок збільшення його температури та (вмісту) оксидів заліза у ньому. Розкислення шлаку після його додаткової продувки киснем присадками вуглецьвмісного матеріалу (наприклад, вугіллям або вуглець- та MgO-вмісними спеціальними флюсами) дозволяє зменшити підвищену окисненiсть шлаку (вміст FeO та Fe2O3 у ньому), що сприяє поліпшенню вогнетривких та ерозійностійкісних властивостей шлакового гарнісажу. Спінювання шлаку, що супроводжує реакції взаємодії вуглецю вуглецевмісного матеріалу з переокисненим шлаком, сприяє поліпшенню процесів роздування шлаку та його прилипання до поверхні футерівки конвертера. Реалізація вказаного способу нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера забезпечує гарантоване переважне нанесення шлакового гарнісажу на місця найбільш інтенсивного зносу футерівки та, внаслідок чого, збільшення стійкості шлакового гарнісажу та футерівки конвертеру. Спосіб здійснюється таким чином. Перед плавкою (перед заваленням металобрухту в порожній конвертер) здійснюють візуальну або приладну (за допомогою лазерного сканера, тепловiзору або іншого спеціального приладу) оцінку стану внутрішньої поверхні (топографії зносу) футерівки конвертеру та визначають положення місць (ділянок) найбільшого її зносу. Після закінчення продування плавки або на останніх хвилинах продування визначають температуру та хімічний склад металевого розплаву і шлаку одним із відомих способів (по результатам попередніх плавок і параметрам шихтовки поточної плавки; шляхом безконтактного або зондового виміру на при кінці продування; шляхом занурювання в ванну термопари та пробовідбірника після нахилення конвертера по закінчені продування). Після цього (якщо не призначено додаткового окиснювального додування металу для корекції його температури чи хімічного составу) конвертер нахиляють для випуску металу. При наявності 2 UA 101564 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 додування метал з конвертеру випускають після додування. В період зливу металу візуально визначають стан та консистенцію (густину) кінцевого шлаку та додатково уточнюють місця розташування найбільш зношених ділянок футерiвки конвертера. По результатам хімічного аналізу шлаку попередніх плавок, по масі і хімічному аналізу чавуну на плавку, що зливається, та по масі всіх видів шлакоутворюючих матеріалів, що були присаджені в конвертер за плавку, оцінюють масу, основність шлаку та вміст MgO в ньому. Якщо до кінця періоду випуску металу отримані результати хімічного аналізу шлаку, то користуються ними. На основі отриманих даних: 1) по стану футерівки конвертеру та висоті розташування (від рівня днища) місць найбільшого зносу футерівки; 2) по стану та консистенції (густині) шлаку; 3) по температурі шлаку або металу, масі, окисненості та основності шлаку, та вмісту MgO в ньому, приймають та послідовно виконують такі рішення: 1) визначають доцільність проведення операції роздування шлаку для нанесення гарнісажу на футерівку конвертеру; 2) у разі доцільності такої операції, в залежності від загального стану футерівки (ступеня її зносу) визначають масу шлаку, яку необхідно залишити в конвертері для роздування (частину шлаку, при необхідності, зливають із конвертера та встановлюють його у вертикальне положення); 3) змінюють консистенцію шлаку перед роздуванням; при цьому ураховують висоту розташування місць (ділянок) найбільшого зносу футерівки. При малій висоті розташування їх від днища (днище або нижній ярус циліндричної частини стін) шлак роблять з більшою густиною (в порівнянні з середньостатистичним практично виявленим рівнем густини шлаку перед роздуванням, що оцінюється візуально на основі накопиченого досвіду) шляхом його більшого згущення за рахунок присаджування на нього шлакоутворюючих матеріалів або витримки з визначеним часом перед роздуванням. При цьому найбільш ефективним варіантом згущення шлаку перед його роздуванням є присаджування на шлак одного або кілька матеріалів з MgO- та/або СаО-, та/або Са-вмісних матеріалів у відповідності рекомендацій, що наведені вище. При великій висоті розташування від днища найбільш зношених ділянок футерівки конвертеру (конусна частина або верхній ярус циліндричної частини стін) шлак роблять з меншою густиною (в порівнянні з середньостатистичним практично виявленим рівнем густини шлаку перед роздуванням, що оцінюється візуально на основі накопиченого досвіду) шляхом його меншого згущення, або відсутністю операції згущення, або додатковим розрідженням перед роздуванням (в залежності від його консистенції після випуску металу з конвертера). При цьому найбільш ефективним варіантом розрідження шлаку перед його роздуванням є додаткове продування шлаку киснем. Після додаткового продування шлаку киснем доцільним є його додаткове розкислення перед роздуванням шляхом присадок на нього вуглецевмісного матеріалу. Після цілеспрямованого змінення консистенції шлаку, з урахуванням висоти розташування місць найбільшого зносу футерівки, призводять роздування шлаку на стінки конвертера струменями нейтрального газу через верхню фурму, положення якої змінюють під час проведення роздування. Після роздування шлаку конвертер нахиляють для зливу залишків шлаку (при їх наявності) та огляду стану і оцінки параметрів шлакового гарнісажу. Приклад реалізації заявленого способу нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера. Перед плавкою в 350-т конвертері (після зливу залишків шлаку попередньої плавки і перед заваленням металобрухту) здійснили оцінку стану внутрішньої поверхні (топографії зносу) футерівки конвертеру за допомогою лазерного сканера фірми "Ferrotron" та визначили, що ступінь зносу футерівки є достатньо великою, а ділянки її найбільшого зносу розташовані в районі між конусною частиною та верхнім ярусом циліндричної частини стін, тобто при висоті розташування від днища більшою, ніж середня. Після закінчення продування плавки визначили температуру (1655 °C) та хімічний состав (у тому числі вміст вуглецю - 0,08 мас. %) металевого розплаву шляхом занурювання в ванну термопари та пробовідбірника. Додування металу (для корекції його температури або хімічного составу) не виконувалось. В період зливу металу візуально визначили, що кінцевий шлак є занадто рідким для гарного приставання до футерівки (без його додаткового загущення та охолодження буде стікати по поверхні футерівки). По результатам хімічного аналізу шлаку попередніх плавок, по масі і хімічному аналізу чавуну на плавку, що зливається, та по масі всіх видів шлакоутворюючих матеріалів, що були присаджені в конвертер за плавку, оцінили масу (38 т), основність (CaO/SiO 2=2,9) шлаку та вміст MgO (7,5 мас. %) в ньому. На основі отриманих даних визначили доцільність проведення операції роздування шлаку для нанесення гарнісажу на футерівку при залишку у конвертері усієї маси шлаку. Ураховуючи відносно велику висоту розташування ділянок найбільшого зносу футерівки, при зміні консистенції шлаку перед роздуванням, тобто при його загущенні, зробили шлак з меншою густиною, тобто більш рідким, в порівнянні з середньостатистичним рівнем (встановили на основі практичного досвіду). При цьому для загущення шлаку, його додаткового 3 UA 101564 C2 5 10 охолодження та збільшення вмісту MgO в ньому на шлак присадили 1,2 т флюсу, що вміщує 45 мас. % MgO та 50 мас. % СаО. Після цілеспрямованого змiнення консистенції шлаку (з урахуванням висоти розташування місць найбільшого зносу футерівки) виконали роздування шлаку на стінки конвертера струменями нейтрального газу через верхню фурму, положення якої змінювали під час проведення роздування, упродовж 4 хвилин. Після роздування шлаку конвертер нахилили для зливу залишків шлаку та огляду стану і оцінки параметрів шлакового гарнісажу. Встановили, що шлаковий гарнісаж нанесений достатньо рівномірно по усій внутрішній поверхні футерівки, причому встановлені раніше її ділянки з найбільшим зносом футерівки надійно захищені гарнісажем товщиною близько 50 мм. Використання запропонованого способу нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера, за рахунок цілеспрямованого змінення консистенції шлаку, в залежності від висоти розташування місць найбільшого зносу футерівки, забезпечує переважне нанесення шлакового гарнісажу на вказані ділянки футерівки, та, внаслідок чого, збільшення стійкості шлакового гарнісажу та футерівки конвертера. 15 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 1. Спосіб нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера, що включає залишення шлаку після випуску плавки, зміну його консистенції і роздування на стінки конвертера струменями нейтрального газу через верхню фурму, положення якої змінюють під час проведення роздування шлаку, який відрізняється тим, що консистенцію шлаку змінюють в залежності від висоти розташування від днища конвертера найбільш зношених ділянок його футерівки, причому при розташуванні найбільш зношених ділянок в нижній частині футерівки конвертера збільшують густоту шлаку відносно практично визначеної середньостатистичної його густоти перед роздуванням, а при розташуванні найбільш зношених ділянок в верхній частині футерівки конвертера зменшують густоту шлаку відносно практично визначеної середньостатистичної його густоти перед роздуванням. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для збільшення густоти шлаку на нього присаджують один або кілька матеріалів з MgO- та/або СаО-, та/або Са-вмісних матеріалів. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для зменшення густоти шлаку здійснюють його додаткову продувку киснем. 4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що після продування киснем для зменшення густоти шлаку, його розкислюють та спінюють присадками вуглецевмісного матеріалу. Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4