Влияние конструкции кислородных фурм на режим продувки ванны

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 21Следующая ⇒

Дутьевой режим плавки можно считать оптимальным, если обеспечивается выполнение следующих основных требований: 1) высокая скорость удаления примесей металла (окисления углерода) при наиболее полном и примерно постоянном усвоении кислорода; 2) быстрое шлакообразование; 3) отсутствие выбросов металла и шлака; 4) минимальное образование выносов и дыма; 5) минимальное содержание газов в конечном металле. Выполнение этих требований возможно лишь при поддержании в заданных пределах основных параметров дутьевого режима, к которым относятся интенсивность подачи дутья (продувки), давление и чистота кислорода, положение (высота) фурмы над уровнем спокойной ванны и удельный расход кислорода.

Удельный расход кислорода изменяется в пределах от 47 до 57 м3/т стали, возрастая при увеличении содержания окисляющихся примесей в чугуне и снижаясь при увеличении доли стального лома в шихте, поскольку лом содержит меньше окисляющихся элементов, чем чугун.

Давление кислорода перед фурмой должно быть в определенных пределах. Выходные сопла Лаваля кислородной фурмы преобразуют энергию давления газа в кинетическую. Для достаточного заглубления кислородных струй в ванну и полного усвоения металлом кислорода необходима высокая кинетическая энергия струй, поэтому размеры сопел рассчитывают так, чтобы скорость струи на выходе из них составляла 450—500 м/с. Давление кислорода перед фурмой при этом должно быть 1,2—1,6 МПа.

Высота расположения фурмы имеет оптимальные пределы. При чрезмерно высоком расположении фурмы кислородные струи не будут внедряться в металл («поверхностный обдув») и будет низка степень усвоения кислорода; при чрезмерно низком положении («жесткая продувка») усиливается вынос капель металла отходящими газами и абразивный износ фурмы каплями металла, существенно замедляется шлакообразование и др. С учетом этого в конвертерах разной емкости фурму устанавливают на высоте, соответствующей расстоянию до уровня ванны в спокойном состоянии от 0,8 до 3,3 м. В этих пределах высота обычно возрастает при увеличении емкости конвертера и зависит также от конкретных условий работы данного конвертера.
Изменение высоты положения фурмы во время продувки обычно используют для регулирования окисленности шлака и ускорения его формирования.

Интенсивность продувки (в отличие от расхода кислорода в единицу времени, который возрастает при росте емкости конвертера и для большегрузных конвертеров достигает 2000 м3/мин), не зависит от емкости; она определяется главным образом конструкцией кислородной фурмы (числом сопел в ней) На разных заводах величина интенсивности J находится в пределах 3—5,0 и иногда доходит до 7 м3/т-мин при применении 7-ми сопловых фурм.
Интенсивность продувки J определяет длительность продувки t. Связь между величинами t и J примерно можно выразить следующим уравнением: t = Q/J, где Q — удельный расход кислорода, равный как выше отмечалось 47—57 м3/т.

Чистота кислорода оказывает большое влияние на качество стали, поскольку от нее зависит содержание в стали азота. Так, например, при использовании кислорода со степенью чистоты 98,3—98,7 % сталь содержит 0,004—0,008 % N, а при степени чистоты кислорода 99,5—0,002—0,004 % N. Для предотвращения насыщения металла азотом необходимо применять кислород c чистотой не менее 99,5 %.

Процесс окисления примесей при верхней продувки кислородом

Хотя механизм окисления примесей конвертерной ванны установлен не полностью, наиболее вероятна следующая его схема. Усвоенный ванной кислород дутья, независимо от способа его подвода, в обычных условиях первоначально почти весь расходуется на окисление (сжигание) металла. Это происходит на поверхности капель, эжектируемых в газовую струю, и образующихся пузырей газа-окислителя. Так как металл состоит в основном из железа, первоначальный этап процесса характеризуется главным образом реакцией

[FeJ +-^-{02} -»- (FeO); (2.25)

IgKpe = Ig (аРео/ро22 ) = 12 420,T — 2,61. (2.26)

Парциальное давление кислорода в дутье весьма велико (длявоз - 64 духа 0,21, а для технически чистого кислорода единица), поэтому возможно доокисление закиси железа в окись железа:

2(FeO) + - g~{02} (Fe2O3)- (2.27)

Согласно экспериментальным данным, окислы железа в образующихся первичных продуктах окисления (в первичной реакционной зоне) на 10—15 % состоят из Fe2Oa и на 85—90 % из FeO. В продуктах реакций окисления металла, который сгорает в кислороде, могут находиться окислы таких элементов, как Si, Mn и др. Их содержание выше в начале продувки, а затем уменьшается. В продуктах сгорания оно пропорционально концентрациям соответствующих элементов в окисляющемся металле, в случае продувки обычного передельного чугуна не превышает нескольких процентов и при рассмотрении последующих реакций может не приниматься во внимание. Таким образом, основными продуктами сгорания металла в первичной реакционной зоне являются окислы железа, состоящие преимущественно из FeO. В обычных условиях промышленной продувки, по-видимому, лишь в участках малых скоростей газа-окислителя (периферия и нижняя часть первичной реакционной зоны) возможно незначительное прямое окисление углерода и других примесей. Вдуваемый кислород усваивается ванной достаточно полно

За пределами первичной реакционной зоны, как уже отмечалось, окислы железа вступают в контакт с металлом ванны, вызывая там вторичные реакции. По мере внедрения в металл (дополнительная глубина внедрения после пути, пройденного в реакционной зоне, согласно расчетам не превышает нескольких сантиметров) частицы окислов железа теряют скорость и, когда она станет достаточно низкой, начинают всплывать. Окислы железа внедряются в металл во всем объеме реакционной зоны, и частицы всплывают с различной глубины. С повышением динамического напора струи при встрече ее с металлом глубина внедрения струи увеличивается. Поэтому в случае верхней продувки с усилением жесткости дутья глубина, с которой всплывают окислы железа, возрастает. При донной же продувке, напротив, увеличение динамического напора струи приводит к уменьшению глубины всплывания. В целом при донной

продувке окислы железа, всплывая в металле, расходуются полнее, чем при верхней, а окисленность шлака получается более низкой.

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 650; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!