Файл: Квитко, М. П. Кислородно-конвертерный процесс.pdf

ровки. Данные зарубежной практики очень хорошо подтверждают эти положения. В конвертерном цехе фирмы «Август Тнесен» в 180-т конвертеры для технологического сравнения вводили известь различного качества (табл. 13) [133.

Т А Б Л И Ц А 13. КАЧЕСТВО ИЗВЕСТИ , ИСП О ЛЬЗО В А Н Н О Й

ВИ С С Л ЕД О В А Н И Я Х ФИРМЫ «АВГУСТ ТИССЕН»

Использование мягкообожженной извести сопровождалось уве­ личением выхода годного на 1%, уменьшением расхода извести на 10 кг на 1 т стали, уменьшением расхода плавикового шпата на 2 кг на 1 т стали.

Еще более интересные данные приводятся в публикациях аме­ риканских авторов, согласно которым с использованием в кон­ вертерах мягкообожженной извести выход жидкого металла уве­ личивается на 5—6%, что практически невероятно.

Из приведенных данных следует, что в конвертерных цехах должна применяться только известь мягкого обжига.

Вопрос выбора агрегатов для обжига извести по-видимому, сводится к выбору той или иной конструкции агрегата и тепловых режимов, поскольку и в шахтных, и во вращающихся печах можно получить высококачественную известь мягкого обжига. Так, в ФРГ предпочтение отдают шахтным печам [15]. Нужно отметить, что производство извести в шахтных печах несколько дешевле. Кроме того, при производстве извести во вращающихся печах повышается выход мелкой фракции.

Целесообразно отметить, что размер куска извести, минимально допустимый для конвертерной плавки, составляет около 5 мм (при принятых интенсивностях продувки). Вынос извести из зоны подачи в газовый тракт определяется скоростями выхода газов,- которые в свою очередь зависят от садки конвертера (соотношения площади горловины к садке конвертера).

44

Скорости выхода конвертерных газов для конвертеров различ­ ной емкости приведены в табл. 14.

При увеличении интенсивности продувки (а следовательно, и скорости выхода газов) возрастает и минимально допустимый размер куска извести. Так, при интенсивности продувки около 5 м3/(т-мин) минимальный размер кусйа извести будет составлять около 8— 10 мм. Поскольку во вращающихся печах выход мелкой фракции выше, это обусловливает дополнительную трудность применения вращающихся печей, так как несколько' снижается производительность их по извести требуемого качества.

Следует сказать несколько слов о применении известняка для полной или частичной замены извести. В некоторых цехах СССР

и за рубежом часть извести заменяют известняком, присаживае­ мым по ходу продувки мелкими порциями. Использование из­

температуры продувки. Нужно отметить, что применение из­ вестняка в кислородно-конвертерном производстве нецелесооб­ разно. Это показано опытами и трехлетней практикой работы завода им. Петровского [16]. Присадки известняка понижают выход жидкой стали и увеличивают длительность продувки (по сравнению с работой на руде). Данные по уменьшению выхода жидкого металла приведены ниже:

При применении известняка выход годной стали уменьшается на 0,8— 1,0% и время продувки увеличивается на 7—10%. Из при­ веденных данных следует, что нельзя применять известняк в шихте конвертерной плавки.

К железной руде, окалине, бокситу и другим материалам кон­ вертерной плавки предъявляют такие же требования по чистоте, кусковатости, максимальному содержанию железа, глинозема, как и в мартеновском процессе. Следует отметить, что применение сырой железной руды должно быть исключено из практики работы

45

конвертерных цехов. Это объясняется высоким содержанием крем­ незема в руде. Несмотря на то что ГОСТом на руду 21-го класса оговаривается содержание кремнекнслотьг не более 8%, фактиче­ ское содержание кремнекислоты достигает 12% и более. С увели­ чением содержания кремнезема довольно резко ухудшаются пока­ затели процесса (табл. 15). В таблице приведены расчетные дан­

мератом или окалиной вместо руды (присаживаемой, как пра­ вило, в сравнительно небольших количествах — не более 4%).

В заключение можно сказать, что показатели работы кисло­ родно-конвертерных цехов в первую очередь определяются ка­ чеством сырых материалов. Особенно это относится к качеству чугуна и извести. На основании данных этой главы можно опре­ делить оптимальный состав мартеновского чугуна для передела в кислородных конвертерах: 0,6—0,7% Si, не более 0,6% * Мп, 0,3% Р и 0,045% S. Отклонение от состава чугуна в сторону боль­ ших концентраций элементов сопровождается уменьшением вы­ хода стали.

Г л а в а II

Взаимодействие газовой струи с'металлом и шлаком Окисление углерода

1. Взаимодействие струи дутья с металлом

Основным и решающим фактором продувки в кислородных конвертерах является взаимодействие струи кислорода с жидким металлом и шлаком. Характер этого взаимодействия определяет практически все процессы, протекающие в ванне конвертера —

* За исключением тех случаев, когда используются УНРС.

46

скорость окисления отдельных элементов, уровень окисленности металла и шлака, соотношение компонентов в составе отходящих газов и тепловые процессы продувки.

Дутьевой режим — основная причина выбросов и выносов ме­ талла и шлака, что в значительной мере определяет экономику процесса, так как неудачный выбор дутьевого режима сопрово­ ждается уменьшением выхода жидкого металла. В ряде случаев неправильный выбор параметров дутья обусловливает заметалливание фурм и увеличение времени простоев конвертеров.

Управление дутьевым режимом (изменением расхода и давле­ ния дутья, положением фурм над уровнем спокойного металла, а также изменением диаметра, числа и конструкции сопел) позво­ ляет в определенных пределах регулировать ход процесса рафи­ нирования и в конечном итоге получать металл широкого сорта­ мента и высокого качества.

Важное значение взаимодействия струи подаваемого дутья с металлической ванной и связанных с ним перемешивания ванны

иобезуглероживания предопределяет интерес металлургов к этим вопросам. В то же время необходимо отметить, что эти вопросы являются наиболее сложными и наименее изученными в теории

ипрактике сталеплавильных процессов. Сложность их опреде­ ляется, во-первых, тем, что взаимодействие струи с металлом

сявлениями, подчиняющимися различным закономерностям. Подавляющее число исследований направлено на определение аэродинамических характеристик струи и формы реакционной зоны в месте встречи струи с металлом. При этом схема взаимо­ действия струи с металлом принимается следующей.

Струя кислорода, вытекающая из сопла при определенных давлении и расходе с весьма высокими скоростями, при встрече

сметаллом образует на его поверхности полость (кратер), размеры которой, а также характер перемешивания металла с газом опре­ деляются характеристиками струи. В полости кратера (его метал­ лическими «стенками» и брызгами, возникающими при ударе струи о металл) воспринимается кислород струи металлом и в даль­ нейшем осуществляется перенос кислорода от реакционной зоны в объем ванны.

Параметры струи, выходящей из сопла, могут быть определены из условия адиабатического расширения струи [17]

k — показатель адиабаты, представляющий собой отно­ шение теплоемкостей при постоянном давлении и объеме ср/с и равный для кислорода 1,4.

47

Из уравнения (1)

k - \

ш2 2i

Заменяя Pxvi = R T !, получаем бол'ее удобное выражение

(5)

При определенных давлениях скорость газа на выходе из сопла приобретает критические значения, равные скорости звука:

При продувке через сопла двухатомных газов (в том числе и кислорода) критическая скорость достигается при отношении p j p — 0,528. Дальнейшее повышение давления для цилиндриче­ ских и суживающихся сопел не приводит к увеличению скорости выхода газов из сопла. Для давлений, характерных при продувке металла в конвертерах и применении цилиндрических сопел или сопел с расширяющимся диффузором, но не отвечающих характе­ ристикам сопел Лаваля, скорости истечения практически равны звуковым (для кислорода 298—300 м/с).

Приведенные уравнения классической аэродинамики справед­ ливы лишь для определения скорости на основном участке струи, имеющем протяженность 5—6 калибров. За соплом струя приобре­ тает дополнительное ускорение. Максимальные скорости по оси струи после начального участка можно определить по выражению

- "Скорости по оси струи, определенные по этому выражению для условий продувки в кислородных конвертерах, колеблются в пре­ делах 400—600 м/с. Для характеристики процесса плавки стале-

48