Спосіб нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера

Реферат: Спосіб нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера включає залишення в конвертері кінцевого шлаку попередньої плавки, нанесення на футерівку шлакового гарнісажу, роздування шлакової ванни. UA 74236 U (54) СПОСІБ НАНЕСЕННЯ ШЛАКОВОГО ГАРНІСАЖУ НА ФУТЕРІВКУ КОНВЕРТЕРА UA 74236 U UA 74236 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до чорної металургії, зокрема до способів відновлення та захисту футерівки кисневого конвертера шляхом роздування на її поверхню підготовленого кінцевого шлаку. З практики відомих способів ремонту футерівки конвертера, якими передбачається нанесення шлакового гарнісажу шляхом роздування кінцевого шлаку струменями нейтрального газу [Металлург, 2003. - № 7. - С. 59] відомо, що основними ускладненнями є використання верхньої кисневої фурми, яка не пристосована для роздування шлаку, необхідність попередньої підготовки шлаку із значними та неефективними витратами коштовних магнезіальних матеріалів. Це знижує ефективність ремонту футерівки конвертера, зменшує стійкість кисневих фурм та призводить до підвищення собівартості сталі. Відомий спосіб відновлення футерівки конвертера [Патент России № 95108421/02, С21С 5/44, 1997], який включає нанесення на поверхню футерівки шлакового гарнісажу шляхом спінювання залишеного після випуску металу шлаку шляхом подачі на його поверхню тангенціально нахилених струменів нейтрального газу із використанням верхньої фурми, яка використовується також і для продувки сталеплавильної ванни газоподібним киснем. Недоліком даного способу є роздування шлакової ванни на футерівку без врахування фізико-хімічного стану шлаку, наморожування частини шлакових крапель на стовбур фурми з утворенням шлакової охолоді, що знижує ефективність операції нанесення шлакового гарнісажу та призводить до прискорення заметалювання фурми під час наступної плавки. Відомий також спосіб ремонту футерівки конвертера, згідно з яким, шляхом роздування кінцевого шлаку струменями стислого повітря [А. с. СССР № 1437403, С21С 5/44, 1986], які вдувають у шлак одночасно знизу та зверху зустрічними потоками, на футерівку наносять суміш, що містить кінцевий шлак попередньої плавки та вогнетривкий матеріал (вапно, доломіт, магнезит). Недоліком даного способу є переокислення шлаку із зменшенням міцності формованого гарнісажу, неорганізований розподіл крапель шлаку по поверхні футерівки та зашлаковування верхньої фурми за рахунок наморожування частини крапель на її поверхню. Відомий також спосіб [Патент України № 31950, С21С 5/44, 2000] відновлення футерівки конвертера, згідно з яким, на частину шлаку залишеного від попередньої плавки додають вуглецьвмісний і кальцій- і/або магнієвмісний матеріали та продувають його нейтральним або малоокислювальним газом з нанесенням крапель шлаку на футерівку. До недоліків вказаного способу слід віднести необхідність додаткових витрат часу на операції введення у шлакову ванну шихтової маси або спеціально підготовлених подрібнених залишків вогнетривів, дотримання спеціальних режимів продування шлаку нейтральним або малоокислювальним газами, або сумішшю останніх, з обов'язковими витримкою і/або з механічним нахилом чи обертанням в горизонтальній площині самого конвертора, використання непристосованої до роздування шлаку верхньої продувальної фурми із прискоренням утворення на її поверхні шлакометалевої охолоді. Використання такого способу здатне підвищити собівартість сталі, що виплавляється, при зменшенні темпів її виробництва. Відомий також спосіб відновлення футерівки конвертера [Патент України № 96392, С21С 5/44, 2011], згідно з яким, під час роздування шлакової ванни з бокової поверхні голівки верхньої фурми і/або з бокової поверхні стовбура верхньої фурми тангенціально та перпендикулярно вертикальній осі верхньої фурми на рівні зрізу горловини конвертера подають додаткові струмені нейтрального газу, надаючи напрямок руху краплям шлаку у порожнині конвертера у бік навколо цапфових зон із запобіганням попадання крапель шлаку на горловину. До недоліків даного способу можна віднести його не пристосованість до промислового використання внаслідок надмірної складності конструкції та ускладнень у забезпеченні компенсації термомеханічних напружень у місцях з'єднання стовбурів та чисельних сопел фурми, неможливість коригування фізико-хімічних характеристик шлаку по ходу роздування та складність забезпечення рівномірного покриття гарнісажним шаром футерівки при стаціонарному перерозподілі витрат нейтрального газу між соплами фурми. Також відомий, вибраний як найближчий аналог, спосіб ремонту футерівки конвертера [Патент України № 50942, С21С 5/44, 2010], який включає залишення в конвертері кінцевого шлаку попередньої плавки, нанесення на футерівку шлакового гарнісажу шляхом роздування шлакової ванни азотними струменями і подачі порошкоподібної магнезіальної торкрет-маси в повітряних струменях при перемінній висоті фурми. До недоліків даного способу можна віднести супроводження операції роздування конвертерного рідкого шлаку, збагаченого оксидом магнію, прискореним покриттям стовбура фурми шлаковою охолоддю, з подальшим її відокремленням від стовбура фурми і падінням донизу на робочу площадку під час виведення фурми з конвертера по закінченні операції. Це 1 UA 74236 U 5 10 15 20 призводить до порушення техніки безпеки при експлуатації конвертера, створення небезпечних умов праці для робочого персоналу, ускладнень у експлуатації обладнання, спричиняє збільшення витрат праці внаслідок необхідності додаткових заходів по прибиранню шлаку з робочої площадки. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу ремонту футерівки конвертера шляхом зміни напряму розповсюдження азотних і повітряно-порошкових струменів, які вдувають через сопла Лаваля, наконечників, розміщених на різній висоті, що дозволить запобігти створенню суцільної шлакової охолоді на стовбурі фурми під час роздування шлакової ванни на футерівку, забезпечити умови руйнування шлакової охолоді в порожнині конвертера під час підйому фурми та падіння кусків шлаку безпосередньо у шлакову ванну, а також створити належні безпечні умови праці робочого персоналу. Поставлена задача вирішується тим, що в способі нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера, який включає залишення в конвертері кінцевого шлаку попередньої плавки, нанесення на футерівку шлакового гарнісажу шляхом роздування шлакової ванни азотними струменями з подачею порошкоподібної магнезіальної торкрет-маси в повітряних струменях при перемінній висоті фурми з верхнім кільцевим сопловим блоком і нижнім торцевим наконечником, роздування шлакової ванни здійснюють шляхом одночасної подачі в одних вертикальних площинах паралельно повздовжньої осі фурми верхніх азотних струменів із кільцевого соплового блока, орієнтованих вздовж стовбура фурми назустріч потоку шлакових крапель, і нижніх азотних і повітряно-порошкових струменів із торцевого наконечника з зануренням їх у шлакову ванну. При цьому витрата азоту через одне сопло верхнього 3 кільцевого блока складає 0,05-0,15 м /хв. на тонну рідкої сталі при витраті повітря і азоту через 3 3 одне сопло наконечника відповідно 0,06-0,08 м /хв. та 0,7-1,0 м /хв. на тонну рідкої сталі при 0,0003 GN2 зміні висоти фурми над рівнем шлакової ванни, згідно із виразом HФ  920e , де G N 3 загальна витрата азоту з початку операції, м , а магнезіальну торкрет-масу подають в інтервалі 20-85 % часу роздування шлаку з інтенсивністю через одне сопло наконечника 1,5-2,4 кг/хв. на 2 25 0,00014 GN2 30 35 40 45 50 55 тонну рідкої сталі, при зміні витрати торкрет-маси, згідно із виразом QTM  2410e . За рахунок безпосередньої дії на шлакову ванну групи повітряних струменів, що несуть порошкоподібну магнезіальну торкрет-масу, які витікають із сопел Лаваля нижнього торцевого наконечника фурми під кутом до поверхні шлакової ванни утворюються відповідні реакційні зони взаємодії струменів та торкрет-маси із рідкою шлаковою ванною із подальшим формуванням на поверхні футерівки шару з крапель шлаку. За рахунок одночасної подачі в одних вертикальних площинах нижніх із наконечника і верхніх із кільцевого соплового блока азотних струменів, направлених вздовж стовбура фурми назустріч потоку шлакових крапель, забезпечуються умови запобігання створенню суцільної шлакової охолоді на стовбурі фурми з подальшим руйнуванням охолоді безпосередньо в порожнині конвертера під час підйому фурми після закінчення операції та падінням кусків шлаку у шлакову ванну. Внаслідок безпосередньої взаємодії повітряно-порошкових струменів із шлаковою ванною забезпечується засвоєння переважної кількості вдуваної торкрет-маси із формуванням шлаку з необхідними фізико-хімічними властивостями досягається отримання рівномірного за товщиною шлакового гарнісажу по висоті конвертера та зменшення витрат торкрет-маси з виносом потоками газів, що відходять з конвертера. Подача торкрет-маси з інтенсивністю на одне сопло менше 1,5 кг/хв. на тонну рідкої сталі призводить до ускладнень у забезпеченні необхідних фізико-хімічних властивостей шлаку та стійкості нанесеного шлакового гарнісажу. Подача торкрет-маси з інтенсивністю на одне сопло більше ніж 2,4 кг/хв. на тонну рідкої сталі зменшує ступінь її засвоєння шлаком, збільшує непродуктивні витрати торкрет-маси із зниженням міцнісних характеристик нанесеного на футерівку шлакового гарнісажу. При подаванні торкрет-маси у період до завершення 20 % часу роздування шлаку можливе зменшення ефективності формування на футерівці конвертера шлакового гарнісажу достатньої товщини. Подача торкрет-маси після завершення 85 % часу роздування шлаку призводить до непродуктивного збільшення витрат торкрет-маси із-за зниження ступеня її засвоєння шлаковою ванною. При роздуванні шлакової ванни з інтенсивністю подачі повітря на одне сопло менше 0,06 3 3 м /хв. або більше 0,08 м /хв. на тонну рідкої сталі зменшується ефективність засвоєння торкретмаси шлакової ванною, із погіршенням властивостей нанесеного на футерівку шлакового гарнісажу та зниженням стійкості футерівки конвертера. Подача азотних струменів через одне сопло наконечника із інтенсивністю менше ніж 0,7 3 м /хв. на тонну рідкої сталі ускладнює набризкування крапель шлаку на верхню частину 2 UA 74236 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 циліндрової частини та футерівку горловини конвертера, призводить до формування нерівномірного шлакового гарнісажу на поверхні футерівки конвертера та зниження ефективності операції. Подача азотних струменів через одне сопло наконечника із інтенсивністю більш ніж 1,0 3 м /хв. на тонну рідкої сталі призводить до втрат значної частки крапель шлаку через горловину конвертера та сприяє інтенсифікації її зашлаковування. 3 Витрата азоту через одне сопло кільцевого блока менш ніж 0,05 м /хв. на тонну рідкої сталі не забезпечує надійного попередження попадання та наморожування на поверхню фурми 3 шлакових крапель. Витрата азоту через одне сопло кільцевого блока більш ніж ОД 5 м /хв. на тонну рідкої сталі призводить до ускладнень формування направленого виносу бризок шлаку на поверхню футерівки внаслідок їх гальмування струменями азоту, що витікають з сопел кільцевого блока. Витрата торкрет-маси з інтенсивністю, що виходить за визначені у корисній моделі межі та недотримання рекомендованої зміни висоти фурми над рівнем шлакової ванни по ходу роздування шлакової ванни призводить до зниження ефективності операції та ускладнень у створенні стійкого шлакового гарнісажу на поверхні футерівки. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображено схему реалізації заявленого способу нанесення гарнісажу на футерівку конвертера (фіг. 1, 2). Заявлений спосіб нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера реалізують наступним чином. Нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера здійснюють після випуску металу із залишенням кінцевого шлаку. Конвертер встановлюють у вертикальне положення, до його порожнини через фурмене вікно вводять фурму, яка має наконечник з соплами Лаваля для роздування шлакової ванни повітряними струменями, що несуть порошкоподібну магнезіальну торкрет-масу у кільцевій оболонці азоту, під кутом до поверхні шлакової ванни, та обладнана додатковим верхнім кільцевим сопловим блоком, який містить однакову з торцевим наконечником кількість сопел Лаваля. Фурма встановлюється точно за вертикальною віссю конвертера на рівній відстані від бокових стін і в процесі роботи переміщується по висоті. На початку операції фурму встановлюють у крайньому нижньому положенні по висоті над рівнем шлакової ванни та розпочинають роздування шлакової ванни (фіг. 1) із нанесенням шару шлаку на футерівку конвертера. Одночасно розпочинають подавання в одних вертикальних площинах із соплами наконечника, паралельно повздовжньої осі фурми (фіг. 1), верхніх азотних струменів із кільцевого соплового блока назустріч потоку шлакових крапель, за рахунок чого попереджується створення суцільного шару шлакової охолоді на стовбурі фурми. Це забезпечує умови руйнування охолоді в порожнині конвертера під час підйому фурми, після закінчення операції, та падіння кусків шлаку безпосередньо у шлакову ванну. За рахунок формування у реакційних зонах взаємодії торкрет-маси із шлаковою ванною (фіг. 2) об'ємів шлаку із необхідними фізико-хімічними характеристиками, із подальшим винесенням його крапель на поверхню футерівки, забезпечується утворення на останній шару високостійкого гарнісажного покриття. Під час процесу роздування шлакової ванни фурму переміщують по висоті. При візуальному зменшенні інтенсивності або припиненні виносу бризок шлаку над горловиною конвертера роздування шлакової ванни припиняють. Після відділення несуцільного шару шлакової охолоді з поверхні стовбура фурми здійснюють її виведення з робочого простору конвертера. Нижче наведені варіанти реалізації запропонованого способу ремонту футерівки. Приклад 1. Операцію нанесення шлакового гарнісажу на футерівку 250-т конвертера роздуванням шлакової ванни розпочинають після випуску метала із залишенням в порожнині агрегату рідкого шлаку. Якщо в конвертері залишається густий шлак, який не придатний до роздування, то його переводять в рідкорухомий стан шляхом короткочасного (30-60 сек.) продування кисневими струменями через звичайну продувальну фурму. Через фурмене вікно вводять і опускають фурму для нанесення гарнісажу до рівня горловини конвертера, із одночасним забезпеченням подачі повітря через сопла наконечника із загальною витратою 603 3 80 м /хв., що дорівнює його витратам на одне сопло 0,06-0,08 м /хв. на тонну рідкої сталі. Одночасно здійснюють подачу верхніх азотних струменів через сопла кільцевого блока із 3 3 загальною витратою 50-150 м /хв., що дорівнює його витратам на одне сопло 0,05-0,15 м /хв. на тонну рідкої сталі. У подальшому фурму встановлюють у крайньому нижньому положенні по висоті і розпочинають роздування шлакової ванни струменями нейтрального газу із загальною 3 3 витратою 700-1000 м /хв., що дорівнює його витратам на одне сопло у 0,7-1,0 м /хв. на тонну рідкої сталі із переміщенням фурми по висоті за рекомендованою програмою. При цьому роздування шлакової ванни здійснюють протягом 4,0-5,0 хв. до повного припинення виносу 3 UA 74236 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 крапель шлаку за горловину конвертера. Після закінчення операції та відокремлення шлакової охолоді з поверхні фурми, фурму виводять з конвертера через фурмене вікно. Приклад 2. Операцію нанесення шлакового гарнісажу на футерівку 250-т конвертера роздуванням шлакової ванни розпочинають після випуску метала із залишенням в порожнині агрегату рідкого шлаку. Якщо в конвертері залишається густий шлак, який не придатний до роздування, то його переводять в рідкорухомий стан шляхом короткочасного (30-60 сек.) продування кисневими струменями через звичайну продувальну фурму. Через фурмене вікно вводять і опускають фурму для нанесення гарнісажу до рівня горловини конвертера, із одночасним забезпеченням подачі повітря через сопла наконечника із 3 загальною витратою 60-80 м /хв., що дорівнює його витратам на одне сопло 0,06-0,08м /хв. на тонну рідкої сталі. Одночасно здійснюють подачу верхніх азотних струменів через сопла 3 кільцевого блока із загальною витратою 50-150 м /хв., що дорівнює його витратам на одне 3 сопло 0,05-0,15 м /хв. на тонну рідкої сталі. У подальшому фурму встановлюють у крайньому нижньому положенні по висоті і розпочинають роздування шлакової ванни струменями 3 нейтрального газу із загальною витратою 700-1000 м /хв., що дорівнює його витратам на одне 3 сопло у 0,7-1,0 м /хв. на тонну рідкої сталі із переміщенням фурми по висоті за рекомендованою програмою. Після попереднього нанесення шлакового шару по всій висоті футерівки конвертера протягом 0,8-1,0 хв. розпочинають подачу торкрет-маси у потоці повітря через циліндричні сопла наконечника, за заданою програмою, із загальною її витратою 1100-2400 кг на операцію при інтенсивності подачі на одне циліндричне сопло 1,5-2,4 кг/хв. на тонну рідкої сталі. При цьому подачу торкрет-маси здійснюють протягом 1,0-4,0 хв., що дорівнює інтервалу 20-85 % загального часу роздування шлаку. Після припинення подачі торкрет-маси роздування шлакової ванни продовжують до повного припинення виносу крапель шлаку за горловину конвертера. Після закінчення операції та відокремлення шлакової охолоді з поверхні фурми, фурму виводять з конвертера через фурмене вікно. Така операція ремонту футерівки конвертера забезпечує формування шлакового гарнісажу, з підвищеним вмістом оксиду магнію, на всій поверхні футерівки та створення безпечних умов праці робочого персоналу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб нанесення шлакового гарнісажу на футерівку конвертера, який включає залишення в конвертері кінцевого шлаку попередньої плавки, нанесення на футерівку шлакового гарнісажу шляхом роздування шлакової ванни азотними струменями з подачею порошкоподібної магнезіальної торкрет-маси в повітряних струменях при перемінній висоті фурми з верхнім кільцевим сопловим блоком і нижнім торцевим наконечником, який відрізняється тим, що роздування шлакової ванни здійснюють шляхом одночасної подачі в одних вертикальних площинах паралельно повздовжньої осі фурми верхніх азотних струменів із кільцевого соплового блока, орієнтованих вздовж стовбура фурми назустріч потоку шлакових крапель, і нижніх азотних і повітряно-порошкових струменів із торцевого наконечника з зануренням їх у шлакову ванну. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що витрата азоту через одне сопло кільцевого блока 3 складає 0,05-0,15 м /хв. на тонну рідкої сталі при витраті повітря і азоту через одне сопло 3 3 наконечника відповідно 0,06-0,08 м /хв. та 0,7-1,0 м /хв. на тонну рідкої сталі при зміні висоти фурми над рівнем шлакової ванни, згідно із виразом HФ  920e 0,0003 GN2 , де GN2 - загальна 3 витрата азоту з початку операції, м . 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що магнезіальну торкрет-масу подають в інтервалі 20-85 % часу роздування шлаку з інтенсивністю через одне сопло наконечника 1,5-2,4 кг/хв. на тонну рідкої сталі, при зміні витрати торкрет-маси, згідно із виразом Q TM  2410e 50 3 GN2 - загальна витрата азоту з початку операції, м . 4 0,00014 GN2 , де UA 74236 U 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 5