ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

У початковому періоді випуску сталі з кисневого конвертера в ківш потрапляє первинний шлак, який може містити до 20 - 30% FeO. Його попадання призводить до підвищеного чаду розкислювачів і легуючих добавок, рефосфораціі металу, знижує ефективність позапічної обробки сталі і вихід придатного. Дослідження динаміки поведінки сталі і шлаку в подальшому дозволить підвищити ефективність використання одноразового саморуйнуючего «тампона», який встановлюється всередині літки до нахилу конвертера [1,2]. Для дослідження взаємного руху металу і шлаку при нахилі конвертера було виконано моделювання цього процесу.

1. Актуальність теми

Актуальність теми даного дослідження полягає у вивченні та вдосконаленні технологічних особливостей експлуатації саморуйнівних «тампонів» для підвищення якості їх використання. Доцільно дослідити технологічні особливості закупорювального пристрою і тимчасові інтервали руйнування «тампона» при нахилі кисневого конвертера в момент випуску сталі, визначити часові параметри натікання металу і шлаку на стале випускний отвір.

2. Мета і завдання дослідження , плановані резульати

Метою досліджень є визначення технологічних особливостей використання «тампонів», встановлення того, як впливає в'язкість, шар шлаку та інші чинники на ефективність відсічення затягвального первинного шлаку на початковому етапі випуску сталі з кисневого конвертера. Розробити рекомендації щодо підвищення ступеня відсічення первинного шлаку.

Основні завдання дослідження:

1. Проектування та виготовлення фізичної моделі кисневого конвертера для дослідження первинної відсічення шлаку.

2. Визначення гідродинаміки обтікання закупореного випускного отвору рідиною у ванні конвертера.

3. Вивчення особливостей утворення воронки.

4. Виявлення особливостей взаємодії різних матеріалів, з яких виготовлений тампон.

              5. Обгрунтування найбільш ефективної конфігурації тампона.

3. Проведенні дослідження та отримані результати

3.1 Проектування та виготовлення фізичної моделі кисневого конвертера

Вивчення в промислових умовах поведінки металу і шлаку в робочому просторі конвертера має ряд обмежень. Лабораторне моделювання цього процесу дозволяє проводити дослідження по підбору потрібної кількості моделюючих речовин, дозволяє визначити швидкість нахилу конвертера, а також дає можливість дізнатися як буде впливати шар шлаку на функцію кута нахилу конвертера для більш ефективного відсічення первинного шлаку, побачити утворення воронок під час випуску продуктів плавки і систематизувати отримані дані.

Фізична модель кисневого конвертера виконана в масштабі 1:6 до промислового 160 т кисневого конвертера ВАТ «Єнакіївський металургійний завод» з дотриманням геометричної подібності робочого простору агрегату.

Константа геометричної подібності була обрана виходячи з умов зручності виготовлення моделі, трудомісткості проведення експериментів і зручності спостереження за досліджуваним процесом. Установка виконана з прозорого органічного скла. Це дозволяє візуально спостерігати рух моделюючої рідини в робочому просторі конвертера.

Фрагмент корпусу конвертера 1 складається з циліндричної і верхньої конічної частин. Поперечини 4 запобігають деформацію корпусу. Цапфи 3 утримуються опорної віссю 5, яка встановлена ​​на вертикальні опори 6. Дніще 7 обмежує об'єм ванни. Розміри корпусу відповідають внутрішньому розміру конвертера по футерівці. На конічній частині встановлена ​​льотка 2, внутрішній діаметр якої становить 32мм, що відповідає розмиву літки на 45%.

В установку заливаються трансформаторне масло і вода, що моделюють відповідно рідкий шлак і рідку сталь. У момент нахилу конвертера саморуйнуйнівний «тампон» закупорюють в льотку, що перешкоджає попаданню первинного шлаку в сталевипускний отвір.

1 – корпус моделі; 2 – льотка; 3 – цапфи; 4 – перекладини; 5 – опорна вісь; 6 – вертикальні опори; 7 – дніще;

Рисунок 1 – Загальний вид установки

Установка має механізм нахилу, що забезпечує повалку конвертера на кут до 30 ° відносно горизонтальної площини. Додатково передбачена можливість зміни швидкості нахилу.

3.2 Будова саморуйнівного тампона

«Тампон» 1 має циліндричну форму і виконаний зі спеціального пластичного вогнетривкого матеріалу, який загорнутий в поліетиленову плівку 7 з метою запобігання самозатвердівання до початку експлуатації. У ньому розташована торцева пластина 2, поєднана внутрішньою порожниною 5 з торцевої пластиною 4. Через внутрішню порожнину 5 проходить механічний захоплювач 6, що має висувні цангові виступи. Функція захоплення 6 полягає у фіксуванні «тампона» 8 в необхідному положенні, яке соосно з отвором конвертера 10. «Тампон» встановлюється поблизу задньої стінки отвору 9. Далі за допомогою системи важелів механічний захоплювач притискає торцеві пластини 2 і 4 і матеріал «тампона» деформується, займаючи весь об'єм випускного отвору 10.

«Тампон» встановлюється перед завалкою брухту. Завдяки високим температурам в процесі плавки пластина 2 розплавляється і спікається з вогнетривким матеріалом, створюючи міцну герметичну «кришку», яка може протистояти тиску газу, вібрацій і поштовхів в процесі плавки. При цьому утворена «кришка» виявляється настільки міцною, що витримує ферростатічний тиск в перший момент після перекидання конвертера і запобігає витікання первинного шлаку.

 

p2

                                                                               а

 

p3

                                                              б

Рис.2.3. Загальний вид внутрішньої порожнини зливного отвору зі встановленим «тампоном»: а - до моменту його фіксації; б - після фіксації

 

Для ефективної роботи одноразових заглушок рекомендується використовувати спеціальний вогнетривкий матеріал, в який додаються легкорозчинні і легкоплавкі полістирольні добавки у вигляді гранул (до 33%). Оптимальний розмір гранул - 1-2 мм. Крім того, такий матеріал повинен містити в'язкий силікат, нестійкий в'язкий целюлозний матеріал, поліелектролітичний спірт, пластифікатори, розбавлені жирні кислоти та ін. Це забезпечує випарювання частини матеріалу з установленого «тампона» безпосередньо в процесі експлуатації, а інша його частина забезпечує надійне перекриття зливного отвору без спікання матеріалу зі стінкою випускного отвору. В цьому випадку виходить пластичний матеріал, який являє собою плівкоутворюючу субстанцію.

Процес руйнування «тампона» відбувається при повороті конвертера в горизонтальне положення за рахунок швидкого плавлення і випаровування гранул полістиролу. Подальше винесення керамічних залишків «тампона» приходить з першими порціями сталі. На практиці встановлено, що «тампон» руйнується і видаляється зі зливного отвору протягом 20-25 секунд з моменту повороту конвертера, що забезпечує випуск сталі без залучення до неї шлаку.

В цілому розглянута система дуже ефективна. Як показали проведені експерименти, при установці «тампона» в ківш потрапляє не більше 100-130 кг шлаку (при повороті конвертера). Це забезпечило можливість проведення операції глибокої десульфурації сталі у ківші-печі (до 0,002-0,003%). Відповідно до даних, узагальнених по 30 плавкам, в умовах конвертерного цеху досягнуто зниження чаду алюмінію на 0,24 кг / т, а також зниження витрати феросиліцію і феромарганцю на 3,5-4,0%.

3.3 Дослідження взаємного руху метала і шлаку в районі льотки у початковий етап випуску


У початковому періоді випуску сталі з кисневого конвертера в ківш потрапляє первинний шлак, який може містити до 20 - 30% FeO. Його попадання призводить до підвищеного чаду розкислювачів і легуючих добавок, рефосфораціі металу, знижує ефективність позапічної обробки сталі і вихід придатного. Дослідження динаміки поведінки сталі і шлаку в подальшому дозволить підвищити ефективність використання одноразового саморуйнівного «тампона», який встановлюється всередині літки до нахилу конвертера. Для дослідження взаємного руху металу і шлаку при нахилі конвертера було виконано моделювання цього процесу.

Дослідження проводили на фізичній моделі кисневого конвертера. В якості моделюючих середовищ використовували воду, як рідкий метал. Трансформаторне масло моделювало шлак. Дослідження виконували за умови 45%-го зносу літки.

На початковому етапі (рис. 4 а) добре видно межу розділу середовищ: 1 - «шлак», 2 - «сталь». Під час нахилу конвертера перші порції «шлаку» потрапляють в стале випускний отвір (рис. 4 б)

                            а                                             б

Рисунок 4 - Початковий етап випуску з кисневого конвертера.

 

По мірі набігання моделюючих рідин над літкою утворюється воронка, яка сприяє потраплянню шлака у сталерозливний ківш. Якщо швидкість нахилу конвертера низька, то протягом усього часу нахилу спостерігається процес затягування шлаку. Воно відбувається в результаті утворення воронки ,через що шлак потрапляє в літковий канал тільки з боку горловини, це добре видно на малюнках 5а і 5б.

У разі більшої швидкості нахилу конвертера (72 град. /хв.) шлак встигає пройти над стале випускним отвором. Це перешкоджає затягування шлаку
(рис. 5в).

 

                                                                   

                                                                     а

                  б                                                   в

                                                                                       Рисунок 5 - Характер руху рідин у конвертері.

 

З цього випливає, що регулюючи швидкість нахилу конвертера можна впливати на ступінь потрапляння первинного конвертерного шлаку в ківш. Екстраполюючи отримані дані на малошлакову технологію можна припустити що, зменшення шару шлаку сприятиме ранньому утворенню воронки і зажадає уточнення параметрів саморуйнування «тампона».

Висновки

У початковому періоді випуску сталі з кисневого конвертера в ківш потрапляє первинний шлак, який може містити до 20 - 30% FeO. Його попадання призводить до підвищеного чаду розкислювачів і легуючих добавок, рефосфораціі металу, знижує ефективність позапічної обробки сталі і вихід придатного. Дослідження динаміки поведінки сталі і шлаку в подальшому дозволить підвищити ефективність використання одноразового саморуйнівного «тампона», який встановлюється всередині льотки до нахилу конвертера. Для дослідження взаємного руху металу і шлаку при нахилі конвертера було виконано моделювання цього процесу.

    Моделювання показало, що регулюючи швидкість нахилу конвертера можна впливати на ступінь потрапляння первинного конвертерного шлаку в ківш. Екстраполюючи отримані дані на малошлакову технологію можна припустити що, зменшення шару шлаку сприятиме ранньому утворенню воронки і зажадає уточнення параметрів саморуйнування «тампона».

    Система саморуйнування тампона вельми ефективна. Як показали проведені експерименти, при установці «тампона» в ківш потрапляє не більше 100-130 кг шлаку (при повороті конвертера). Це забезпечило можливість проведення операції глибокої десульфурації сталі в ківші-печі (до 0,002-0,003%). Відповідно до даних, узагальненим по 30 плавкам, в умовах конвертерного цеху досягнуто зниження чаду алюмінію на 0,24 кг / т, а також зниження витрати феросиліцію і феромарганцю на 3,5-4,0%.

Перелік посилань

  1. Бойченко Б.М. Конвертерное производство стали / Б.М. Бойченко, В.Б. Охотский, П.С. Харлашин. – Днепропетровск: РИА «Дніпро-ВАЛ», 2006. – 454 с.
  2. Еронько С.П. Новое оборудование для отсечки шлака при выпуске стали из плавильных агрегатов / С.П. Еронько, А.Н. Смирнов, Д.П. Кукуй и др. // Металл и литье Украины.– 2002.– № 11-12.– С. 35-38.
  3. Бондаренко А.Т. Совершенствования способа отсечки конвертерного шлака с помощью плавающих шаровых стопоров / А.Т. Бондаренко, Ю.И. Черевик, Н.А. Маслов и др. // Мталлургическая и горнорудная промышленность.– 1992.– №2.– С.8-9.
  4. Еронько С.П. Разработка эффективных схем отсечки шлака при сливе металла из конвертера / С.П. Еронько, А.Н. Смирнов, Д.П. Кукуй // Металлургическая и горнорудная промышленность.- 2003.- №8.- С. 33 – 37.
  5. Бедарев С.А. Обоснование параметров и усовершенствование системы отсечки конвертерного шлака элементами поплавкового типа при выпуске стали: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.05.08 / Бедарев Сергей Александрович; Государственное высшее учебное заведение "Донецкий национальный технический университет"
  6. Линчевский Б.В. Техника металлургического эксперимента / Б.В. Линчевский. Изд. 2-е. М., «Металлургия», 1979. 256с.
  7. Еронько С.П., Физическое моделирование процессов внепечной обработки и разливки стали / С.П. Еронько, С.В. Быковских. – К.: Техника, 1998. – 136с.