ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 130
Скачиваний: 0
q — теплосодержание лома, ккал/кг;
А Т — перегрев над температурой плавления, град; 6Т— толщина пограничного (теплового) слоя.
Расчеты по этому равенству для величин перегрева порядка
10° С при X = 20 |
ккал/(м-с-град), Qnn = |
65 ккал/кг, |
q = |
= 300 ккал/кг, 6Т = |
4. 10“2 см и длительности |
продувки |
1 мин |
дают скорость плавления порядка 20—25 см/мин, т. е. большую, чем на практике.
Таким образом, в конвертерах плавление лома происходит в основном под воздействием перегрева. Нужно отметить, что с увеличением интенсивности подачи кислорода величины пере гревов должны возрастать; при этом рост перегрева должен быть прямо пропорционален увеличению интенсивности подачи кис
лорода, о чем свидетельствует |
соотношение времени продувки |
и скорости плавления лома (см. |
рис. 35). |
6 . Особенности пылевыделения при высокой интенсивности подачи кислорода
Повышение темпа подачи кислорода сопровождается увеличе нием пылевыделения. Характеристика пылевыделения при изменении интенсивности продувки (10-т конвертер) представлена в табл. 27.
Из табл. 27 видно, что степень запыленности линейно пропор циональна темпу подачи кислорода. Данные опытного конвертера подтверждаются результатами, полученными ЦНИИЧМ и НИОгаз на конвертере емкостью 100 т:
Расход кислорода, м3/мин |
210—220 |
220—230 |
230—240 |
240 |
|
Интенсивность пылевыделе |
238 |
324 |
312 |
353 |
|
ния, г/м3 |
........................... |
||||
Уменьшение длительности продувки с ростом интенсивности не может оказать решающее влияние на величину потерь металла
с пылью, так как количество пыли |
|
|
|
|
|
|||||
в 1 м3 |
газа увеличивается с рос |
Т А Б Л И Ц А |
27. |
ЗАВИСИМОСТЬ |
||||||
том интенсивности продувки, а |
С О Д Е Р Ж А Н И Я |
П Ы Л И |
В ГАЗАХ |
|||||||
количество |
отходящего |
газа |
на |
ОТ И Н Т ЕН С И В Н О С ТИ П Р О Д У В К И |
||||||
1 т стали при |
любой |
интенсив |
Интенсив |
Содержание пыли |
||||||
ности |
подачи |
кислорода |
остается |
|
|
|
|
|||
ность |
на |
1 |
м3 |
% от |
||||||
постоянным. |
|
|
|
|
продувки, |
|||||
|
пылеуноса |
при |
м3/(т-мнн) |
газа , |
г |
садки |
||||
Увеличение |
|
|
|
|
|
|||||
росте |
интенсивности |
продувки |
5 |
|
77,2 |
0,43 |
||||
первоначально |
объясняли ростом |
7 |
|
87,2 |
0,77 |
|||||
поверхности пылевыделения. |
При |
9 |
143 |
|
1,01 |
|||||
этом |
исходили |
из следующих |
11 |
172 |
|
1,41 |
||||
предпосылок. |
|
|
|
|
13 |
167,2 |
1,40 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
111
Удельную скорость пылевыделёния (испарения железа) в об
щем виде можно описать равенством: |
|
|
|
||
|
^Fc |
■^Fe |
_ |
(80) |
|
|
УШШт |
’ |
|||
|
|
|
|||
|
IgPFe |
84 600 |
+ |
6,33, |
|
|
|
4.5757 |
|
|
|
где m — масса молекулы испаряющегося вещества, г; |
|
||||
k — постоянная |
Больцмана; |
°К. |
|
|
|
Т — абсолютная |
температура, |
|
|
||
При одном и той же удельной скорости испарения количество испаряющегося железа зависит от размеров поверхности испаре ния. С ростом интенсивности продувки увеличение контактной поверхности металл таз должно быть пропорционально расходу кислорода, так как массовая скорость потока не изменяется
|
S |
mv2 |
, |
|
|
(81) |
|
где v — скорость потока газа,’ м/с; |
|
||
сг — поверхностное |
натяжение, |
эрг/см2; |
|
k — коэффициент, |
равный 0,02—0,03. |
||
С увеличением поверхности контакта должно увеличиваться количество испаряющегося железа. Но, как было показано при анализе процесса усвоения кислорода, время контакта металла с газом уменьшается пропорционально расходу кислорода, по этому' величина эффективной поверхности контакта на единицу вводимого кислорода остается постоянной. Следовательно, при
изменении интенсивности продувки не должна изменяться интен сивность пылевыделения.
„С точки зрения изменения глубины ванны и времени взаимо действия газа с металлом увеличение пылеобразования с ростом интенсивности продувки можно объяснить следующим образом. В момент встречи струи кислорода с металлом образуются отдель ные газовые пузырьки, температура поверхности металлической оболочки которых весьма высокая. Только что образовавшиеся пузырьки содержат максимальное количество пыли при данной тем пературе (температуре реакционной зоны). По мере прохождения пузырьков через слой металла и шлака температура оболочки и внутреннего объема пузыря уменьшается пропорционально глу бине всплывания и времени пребывания пузырька в металле. С уменьшением температуры происходит, конденсация пыли и по глощение ее металлической оболочкой пузырька.
Поскольку
АЯ = klbl
112
при постоянной первоначальной глубине ванны количество пыли gn пропорционально
ё п ~ k ' I |
kl-W. |
|
Тогда при переходе от одной интенсивности к другой запылен ность газов должна изменяться в соответствии с выражением
gni |
_ /Z n \-°.3 _ ( J ± \0-3 |
|
*п„ |
W j |
- \ h i ) ■ |
Расчеты по этому соотношению очень хорошо согласуются с по-
,лученными опытными данными (см. табл. 27). Нужно отметить, что данные последних исследований на промышленных конвертерах не подтвердили увеличение пылевыделения с ростом интенсивности [43, 53]. Увеличение запыленности отходящих газов авторы объ ясняют в основном увеличением выноса извести. Увеличение выноса извести с возрастанием линейных скоростей выхода газов бесспорно, однако приводимые результаты анализов пыли на СаО количественно плохо согласуются с данными по увеличению массы металла,, теряемого с пылью. Этот вопрос нуждается в дополни тельных исследованиях.
Потери с плавильной пылью оказались связанными и со сте
пенью рассредоточения дутья (табл. 28).
Т А Б Л И Ц А |
28. |
С О Д Е Р Ж А Н И Е |
П Ы Л И |
В О Т Х О Д Я Щ И Х ГАЗАХ |
|
|
В ЗАВИСИМОСТИ |
ОТ К О Н С Т РУ К Ц И И |
ФУРМ П РИ Р А ЗЛ И Ч Н О Й |
|
|||
|
И Н Т ЕН С И В Н О С ТИ |
П ОД АЧИ |
КИС ЛОРОДА * |
|
|
|
|
|
|
Интенсивность продувки, м3/(т-мнн) |
|
||
Конструкция |
фурмы |
|
|
|
11 |
13 |
|
|
5 |
7 |
9 |
||
Трехсопловая |
..................... |
77,2 |
87,2 |
143 |
172 |
167 |
|
0,43 |
0,77 |
1,01 |
1,41 |
1,40 |
|||
|
|
||||||
Тринадцатисопловая . . . . |
— |
427 |
351 |
405 |
447 |
||
3,58 |
2,92 |
3,42 |
3,72 |
||||
|
|
|
|||||
* Числитель — г/м3; знаменатель — % от массы шихты.
Этот факт можно объяснить следующим образом. Согласно урав нениям (58), (59) и отмеченному выше факту уменьшения массовой скорости шлакообразования (см. с. 104) при рассредоточенной продувке, можно заключить, что общая высота вспененной ванны (высота слоя металла и шлака) уменьшается обратно пропорцио нально рассредоточению дутья (числу сопел фурм). Уменьшение высоты слоя металла и шлака должно сопровождаться уменьше-
8 М. П . Квитко |
113 |
нйем степени фильтрации пыли и, как следствие, увеличением потерь. Поскольку массовая скорость шлакообразования умень
шается обратно пропорционально У п, а высота слоя металла —
обратно пропорционально У п, можно заключить (учитывая раз личия плотностей металла и шлака), чтоувеличение пылевыделе-
ния должно быть обратно пропорционально величине У п , причем показатель т должен быть близок 2, так как высота слоя металла больше высоты слоя шлака. Этому соотношению в первом прибли жении и отвечают данные табл. 28.
Изменение пылевыделения при рассредоточенном дутье в опре деленной мере подтверждается данными, полученными на промыш ленных конвертерах. Так, переход с односопловой фурмы на трех сопловую (четырехсопловую) сопровождается уменьшением пыле выделения на —0,2% от массы шихты. Однако внешние размеры трехсопловых (четырехсопловых) фурм такие же, как и односоп ловых, поэтому сечения их сопел значительно меньше. Подсчеты показывают, что уменьшение сечений сопел способствует снижению пылевыделения именно на такую величину. На одном из заводов сокращение пылевыделения с 1,5 до 1,38% было обусловлено переходом от сопла диаметром 70 мм к трем соплам диаметром
33—35 мм.
Пылевыделение при рассредоточенном дутье можно уменьшить, применяя две фурмы и более. В этом случае число сопел невелико, а фактическое рассредоточение дутья значительно возрастает.
|
|
|
|
Т А Б Л И Ц А 29. |
БАЛАНС |
||
|
|
|
|
|
(на 100 |
кг |
|
|
|
Т рехсопловая фурма 13/19 м при интенсивности, |
|||||
Наименование |
7 |
|
|
9 |
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КГ |
% |
КГ |
% |
кг |
% |
|
|
|
|
|
|
|
Статьи |
|
|
98,98 |
89,60 |
93,58 |
88,9 |
94,22 |
90,3 |
|
|
10,83 |
10,40 |
12,06 |
11,1 |
10,00 |
9,70 |
|
|
104,76 |
100 |
105,64 |
100 |
104,22 |
100 |
| |
|
|
|
|
|
|
Статьи |
|
Сталь . . ■..................... |
99,8 |
95,8 |
100,1 |
94,8 |
100,14 |
96,09 |
|
Шлак ..................................... |
2,31 |
2,19 |
2,79 |
2,64 |
2,05 |
1,96 |
|
Отходящие газы ................. |
0,78 |
0,75 |
1,01 |
0,91 |
1,41 |
1,35 |
|
Неучтенные потери . . . . |
1,87 |
1,75 |
1,74 |
1,65 |
0,62 |
0,60 |
|
И т о г о . . • |
104,76 |
100 |
105,64 |
100 |
104,22 |
100 |
|
С повышением интенсивности продувки следует ожидать уве личения механического выноса капель металла, так как возрастают линейные скорости выхода газов из горловины конвертера. Опре делить размеры частиц металла, которые могут быть вынесены из конвертера при увеличении интенсивности, можно по уравнению (74). Поскольку скорость потока газа прямо пропорциональна ин тенсивности, максимальный диаметр выносимых частиц увеличи вается также пропорционально интенсивности продувки
d = а Р /2, |
( 8 2 ) |
а количество выносимого металла
В = а '/з/2 |
(8 3 ) |
Таким образом, с увеличением интенсивности продувки следует ожидать снижения выхода годного металла. Теоретически макси мальное снижение выхода годного при увеличении интенсивности продувки с 2 до 10 м3/(т-мин) может составить 3%.
Снижение выхода годного при увеличении интенсивности по дачи кислорода можно компенсировать изменением площади сече ния горловины и ванны конвертера с таким расчетом, чтобы умень шить скорость выхода отходящих газов. Необходимо иметь в виду, что с повышением интенсивности подачи дутья резко снижается время активного выноса металла. В некоторой степени это под тверждается данными табл. 29 (неучтенные потери).
Ж Е Л Е З А
чугуна)
ма/(т*мнн) |
|
Трипадцатнсопловая фурма |
13хП |
мм при интенсивности, мэ/(т-мин) |
|||||
|
|
||||||||
7 - 4 |
% |
КГ |
7 |
9 |
% |
|
и |
|
13 |
кг |
% |
кг |
кг |
% |
кг |
% |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
прихода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
94,59 |
91,3 |
93,72 |
89.0 |
94,5 |
89.0 |
93,63 |
88,7 |
93,65 |
89,3 |
9,0 |
8,7 |
11,5 |
11.0 |
1-2,0 |
11.0 |
12,3 |
11,3 |
11,5 |
10,7 |
103,59 |
100 |
105,22 |
100 |
106,5 |
100 |
105,93 |
100 |
105,15 |
100 |
расхода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
98,76 |
95,35 |
97,8 |
93,0 |
99,8 |
93,8 |
99,8 |
94,3 |
97,9 |
93,18 |
2,20 |
2,12 |
2,34 |
2,2 |
2,32 |
2,18 |
2,16 |
2,03 |
2,27 |
2,18 |
0,80 |
0,77 |
3,58 |
3.4 |
2,91 |
2,73 |
3,42 |
3,15 |
3,75 |
3,47 |
1,83 |
1,76 |
1,50 |
1.4 |
1,47 |
1,29 |
0,55 |
0,52 |
1,23 |
1,17 |
103,59 |
100 |
105,22 |
100 |
106,5. |
100 |
105,93 |
100 |
105,15 |
100 |
*
114
Нужно отметить, что снижение выхода годного не отмечается в публикациях, относящихся к промышленным конвертерам. Однако необходимо учитывать одну особенность: с ростом интен сивности подачи кислорода увеличивается расход лома и возможна компенсация потерь с пылью (или выносом) уменьшением общего угара железа. Однако если не принимать специальные меры, то абсолютные потери железа будут возрастать с увеличением интен сивности. Так, баланс железа на опытном конвертере НТМЗ пока зал, что при одной и той же конструкции фурм увеличение интен сивности сопровождается увеличением потерь металла.
Обобщая материал этой главы, можно отметить, что техноло гически повышение интенсивности продувки ограничивается только возможным уменьшением выхода годного металла. Однако это можно устранить соответствующим изменением шлакового режима и сечений горловины конвертеров. Необходимо отметить также, что ни в одном из исследований, относящихся к интенсив ной продувке, не отмечается уменьшение выхода годного. Правда, выход годного не является в этом случае показателем: с повыше нием интенсивности продувки возрастает расход лома, и несмотря на абсолютное увеличение потерь выход годного может остаться тем же самым. Это иллюстрируется данными табл. 29.
Изменяя шлаковый режим и конструкции конвертеров и фурм, можно ликвидировать угрозу роста потерь металла с увеличением интенсивности. Интенсивность продувки плавки нужно ограничи вать подругой причине. Продолжительность продувки, определяе мая интенсивностью подачи кислорода, является лишь одной из составных частей всего цикла плавки. Поэтому увеличение только интенсивности продувки, например, вдвое, не влечет за собой дву кратного увеличения производительности. Интенсивность про дувки определяется уровнем современной техники, который при менительно к конвертерному производству характеризуется дли тельностью вспомогательных операций и стойкостью футеровки конвертеров.
Стойкость футеровки определяет интенсивность продувки при числе конвертеров, равном трем и более. По существующим нормам
длительность |
ремонтов 130-т конвертеров |
составляет 72—90 |
ч |
в зависимости |
от их конструкции, а 250-т |
конвертеров 120 |
ч. |
В дальнейшем длительность ремонтов конвертеров емкостью до 150 т будет, по-видимому, составлять 72 ч, емкостью 300 т и более— 120 ч. Взаимосвязь между стойкостью футеровки и допустимой ин тенсивностью подачи кислорода можно описать выражениями:
для конвертера емкостью 100 т Ф — (п — 2) 78,5 /; для конвертера емкостью 300 т Ф — (п — 2) 131/,
где п — число конвертеров.
Результаты расчетов представлены на рис. 36, из которого сле дует, что для конвертеров большой емкости интенсивность про дувки не может превышать 8 м3/(т-мин), так как при более высоких значениях интенсивности должно обеспечиваться увеличение
116