RU167181U1

RU167181U1 - CONVERTER

Info

Publication number: RU167181U1
Application number: RU2016119831/02U
Authority: RU
Inventors: Виктор Николаевич Тарабанов; Станислав Алексеевич Суворов
Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2016-12-27

Abstract

1. Конвертер, содержащий металлический корпус, футеровку с внутренним рабочим слоем и охлаждающие футеровку трубчатые змеевики, отличающийся тем, что трубчатые змеевики расположены в теплоохлаждающих металлических плитах, шарнирно закрепленных на поверхности цилиндрической части корпуса конвертера с возможностью отклонения верхней кромки каждой плиты от корпуса конвертера по вертикали посредством упругих элементов с фиксаторами, закрепленных на упомянутых выше плитах, при этом на поверхности корпуса конвертера по окружности установлены пирометры, а упругие элементы с фиксаторами выполнены с возможностью соединения с автоматической системой управления технологическими процессами.2. Конвертер по п. 1, отличающийся тем, что в качестве пирометров использованы оптические пирометры спектрального отклонения.1. A converter comprising a metal housing, a lining with an inner working layer and tubular coils cooling the lining, characterized in that the tubular coils are located in heat-cooling metal plates pivotally mounted on the surface of the cylindrical part of the converter housing with the possibility of deviating the upper edge of each plate from the converter housing vertical by means of elastic elements with clamps mounted on the above-mentioned plates, while on the circumference of the converter housing around the circumference is set pyrometers are introduced, and elastic elements with clamps are made with the possibility of connection with an automatic process control system. 2. The converter according to claim 1, characterized in that the optical pyrometers used are spectral deviation pyrometers.

Description

Полезная модель относится к области черной металлургии, в частности к конструкциям элементов конвертера с охлаждаемой футеровкой. Известен конвертер, внутри футеровки которого выполнены камеры или каналы охлаждения, в которые подают в качестве охладителя растворы солей [Заявка Япония N 50-42947, кл. С21В 9/10, 1975. Конвертер] - аналог. Такая система охлаждения футеровки конвертера ненадежна и небезопасна при ее прогаре.The utility model relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to the constructions of converter elements with a cooled lining. A known converter, inside the lining of which chambers or cooling channels are made, into which salt solutions are supplied as a cooler [Japanese Application No. 50-42947, cl. СВВ 9/10, 1975. Converter] - analogue. Such a converter cooling system is unreliable and unsafe during burnout.

Известен конвертер, содержащий металлический корпус, футеровку в виде прилегающего к корпусу арматурного и внутреннего рабочего слоев, охлаждающие футеровку трубчатые змеевики, установленные между арматурным и рабочими слоями футеровки [Патент RU №2037530. Конвертер, 1995] - прототип.A known converter comprising a metal housing, a lining in the form of reinforcing and inner working layers adjacent to the housing, tubular coils cooling the lining installed between the reinforcing and working layers of the lining [RU Patent No. 2037530. Converter, 1995] is a prototype.

Технической проблемой конвертеров является ненадежность футеровки, так как охлаждающие футеровку трубчатые змеевики, установленные между арматурным и рабочими слоями футеровки, что может привести к аварийному состоянию конвертера с тяжелыми последствиями.The technical problem of converters is the unreliability of the lining, since the tubular coils cooling the lining are installed between the reinforcing and working layers of the lining, which can lead to an emergency state of the converter with severe consequences.

Для решения этой проблемы предлагается трубчатые змеевики перенести за пределы арматурного и рабочего слоев футеровки полости конвертера и установить их на наружной поверхности конвертера выше шлаковой зоны; трубчатые змеевики разместить в теплоохлаждающих металлических плитах, последние разместить на поверхности конвертера; обеспечить повышение надежности футеровки конвертера путем устойчивой подачи холодного энергоносителя (паровоздушной смеси) в трубчатые змеевики и отбора из трубчатых змеевиков нагретого парообразного энергоносителя; для обеспечения согласованной работы элементов конвертера они подключены к автоматической системе управления технологическим процессом (АСУТП).To solve this problem, it is proposed to transfer the tubular coils outside the reinforcing and working layers of the lining of the converter cavity and install them on the outer surface of the converter above the slag zone; place tubular coils in heat-cooling metal plates, the latter placed on the surface of the converter; to provide increased reliability of the converter lining by stable supply of cold energy carrier (vapor-air mixture) to tubular coils and selection of heated vaporous energy carrier from tubular coils; to ensure the coordinated operation of the converter elements, they are connected to an automatic process control system (process control system).

Вышеперечисленные признаки позволят повысить надежность футеровки и безопасность конвертера, достичь значительного спектра практического применения конвертера в промышленности.The above signs will improve the reliability of the lining and the safety of the converter, to achieve a significant range of practical application of the converter in industry.

На фиг. 1 - Общий вид конвертера с примыкающими теплоохлаждающими металлическими плитами; на фиг. 2 - Конвертер с примыкающими теплоохлаждающими металлическими плитами (вид сверху, Вид А); на фиг. 3 - Конструктивная схема теплоохлаждающей металлической плиты (сечение Π-П, фиг. 2), где:In FIG. 1 - General view of the converter with adjacent heat-cooling metal plates; in FIG. 2 - Converter with adjacent heat-cooling metal plates (top view, View A); in FIG. 3 - Structural diagram of a heat-cooling metal plate (section Π-P, Fig. 2), where:

1 - корпус конвертера,1 - converter housing,

2 - футеровка конвертера,2 - converter lining,

3 - огнеупор рабочего слоя футеровки конвертера,3 - refractory working layer of the lining of the Converter,

4 - летка для слива стали,4 - tap hole for draining steel,

5 - горловина для загрузки шихты и удаления шлака после слива готовой стали через летку,5 - neck for loading the mixture and removing slag after draining the finished steel through the tap hole,

6 - теплоохлаждающая металлическая плита,6 - heat-cooling metal plate,

7 - фиксатор теплоохлаждающей металлической плиты, управляемый АСУТП,7 - clamp heat-cooling metal plate, controlled by the control system,

8 - цапфа поворотного механизма конвертера,8 - pin of the rotary mechanism of the converter,

9 - опора поворотного механизма конвертера,9 - support of the rotary mechanism of the converter,

10 - нижний шарнир поворота верхнего края теплоохлаждающей металлической плиты на расстояние L≈5 мм от наружной поверхности конвертера, управляемый АСУТП,10 - lower hinge of rotation of the upper edge of the heat-cooling metal plate at a distance L≈5 mm from the outer surface of the converter, controlled by the process control system,

11 - промежуточные гибкие теплостойкие быстро разъемные металлорукава, соединяющие трубчатые змеевики теплоохлаждающих металлических плит с подводным круговым трубопроводом, а также с другими гидравлическими элементами в соответствии с гидросхемой;11 - intermediate flexible heat-resistant quick-detachable metal hoses connecting tubular coils of heat-cooling metal plates with an underwater circular pipeline, as well as with other hydraulic elements in accordance with the hydraulic circuit;

12 - подводной круговой трубопровод,12 - underwater circular pipeline,

13 - стяжки крепления подводного кругового трубопровода к нижнему конусу конвертера,13 - coupler mounting underwater circular pipeline to the lower cone of the Converter,

14 - максимальный уровень разрушения огнеупора рабочего слоя футеровки конвертера шлакометаллическим расплавом,14 - the maximum level of destruction of the refractory of the working layer of the lining of the Converter slag metal melt,

15 - зона ванны с шлакометаллическим расплавом,15 - zone bath with slag metal melt,

16 - фурма для подачи кислорода в ванну,16 - lance for supplying oxygen to the bath,

17 - лыска на поверхности конвертера,17 - flat on the surface of the Converter,

18 - верхний конус конвертера,18 - the upper cone of the Converter,

19 - нижний конус конвертера,19 - lower cone of the converter,

20 - цилиндрическая часть конвертера,20 is a cylindrical part of the Converter,

21 - упругий элемент теплоохлаждающей металлической плиты,21 is an elastic element of a heat-cooling metal plate,

22 - плита теплоизоляционная,22 - heat-insulating plate,

23 - трубчатый змеевик.23 - tubular coil.

Конвертер состоит из основных частей: корпуса конвертера 1, футеровки 2 конвертера 1, огнеупора рабочего слоя 3 футеровки 2 конвертера, летки 4 конвертера, горловины 5 конвертера. Теплоохлаждающие металлические плиты 6, выполненные из теплопроводящего материала, примыкают к корпусу конвертера 1, а к противоположной стороне каждой металлической плиты 6 примыкает плита теплоизоляционная 22 с целью уменьшения теплопотерь. Фиксаторы 7 встроены в каждую теплоохлаждающую металлическую плиту 6 и управляются автоматической системой управления технологическими процессами (АСУТП) (на фиг. не показана). Оси цапф 8 и опоры 9 - элементы поворотного механизма конвертера. Шарниры 10 поворота верхнего края каждой теплоохлаждающей металлической плиты 6 на расстояние L≈5 мм от каждой лыски 17 прикреплены к наружной поверхности корпуса конвертера 1, они управляются АСУТП (на фиг. не показана). Промежуточные гибкие теплостойкие быстро разъемные металлорукава 11 соединяют концы трубчатых змеевиков 23 в теплоохлаждающих металлических плитах 6 с подводным круговым трубопроводом 12, гидроклапаны «ИЛИ» с электромагнитным управлением (на фиг. не показаны), дросселями (на фиг. не показаны), с коллекторами (на фиг. не показаны), конденсатором (на фиг. не показан) и гидробаком (на фиг. не показан). Стяжки 13 крепят подводной круговой трубопровод 12 к нижнему конусу 19 конвертера. Зона ванны 15 конвертера заполнена шлакометаллическим расплавом до максимального уровня 14, образованного разрушением огнеупора рабочего слоя футеровки конвертера шлакометаллическим расплавом. Фурма 16 предназначена для подачи кислорода в ванну 15 конвертера, корпус 1 которого снаружи имеет лыски 17, число которых равно числу теплоохлаждающих металлических плит 6. Конвертер состоит из верхнего 18 и нижнего 19 конуса, а также цилиндрической части 20. Упругий элемент 21 теплоохлаждающей металлической плиты 6 соединен с фиксатором 7. Для определения температуры на поверхности корпуса 1 конвертера установлены на безопасном и технически приемлемом расстоянии пирометры (на фиг. не показаны), которые расположены по высоте на уровне цилиндрической части 20 конвертера между нижним 18 и верхнем 19 конусами.The converter consists of the main parts: converter housing 1, lining 2 of converter 1, refractory working layer 3 of the lining 2 of the converter, notch 4 of the converter, neck 5 of the converter. Heat-cooling metal plates 6 made of heat-conducting material are adjacent to the housing of the converter 1, and a heat-insulating plate 22 is adjacent to the opposite side of each metal plate 6 in order to reduce heat loss. The latches 7 are built into each heat-cooling metal plate 6 and are controlled by an automatic process control system (APCS) (not shown in Fig.). Axles of trunnions 8 and supports 9 are elements of the rotary mechanism of the converter. The hinges 10 for turning the upper edge of each heat-cooling metal plate 6 by a distance L≈5 mm from each flat 17 are attached to the outer surface of the converter housing 1, they are controlled by the process control system (not shown in Fig.). Intermediate flexible heat-resistant quick-detachable metal hoses 11 connect the ends of the tubular coils 23 in the heat-cooling metal plates 6 with an underwater circular pipe 12, electromagnetic valves “OR” (not shown), throttles (not shown), and collectors ( in Fig. not shown), a capacitor (in Fig. not shown) and a hydraulic tank (in Fig. not shown). Ties 13 fasten the underwater circular pipe 12 to the lower cone 19 of the converter. The zone of the converter bath 15 is filled with slag metal melt to a maximum level of 14, formed by the destruction of the refractory of the working layer of the lining of the converter with a slag metal melt. The lance 16 is designed to supply oxygen to the bath 15 of the converter, the housing 1 of which on the outside has flats 17, the number of which is equal to the number of heat-cooling metal plates 6. The converter consists of an upper 18 and lower 19 cone, as well as a cylindrical part 20. The elastic element 21 of the heat-cooling metal plate 6 is connected to the latch 7. To determine the temperature on the surface of the converter housing 1, pyrometers (not shown) are installed at a safe and technically acceptable distance, which are located in height at the level of the cylinder Coy converter portion 20 between the lower 18 and upper 19 cones.

Таким образом, из гидробака (на фиг. не показан) холодный энергоноситель (на фиг. не показан) гидродвигателем (на фиг. не показан) по быстросъемным металлорукавам 11 подается к гидроклапану «ИЛИ» с электромагнитным управлением (на фиг. не показаны), к коллектору (на фиг. не показан) и к круговому трубопроводу 12, от которого холодный энергоноситель поступает к одному из концов каждого трубчатого змеевика 23.Thus, from a hydraulic tank (not shown in FIG.), A cold energy carrier (not shown in FIG.) By a hydraulic motor (not shown in FIG.) Is supplied via quick-detachable metal hoses 11 to an electromagnetic valve “OR” with electromagnetic control (not shown in FIG.), to the collector (not shown in FIG.) and to the circular pipe 12, from which cold energy flows to one of the ends of each tubular coil 23.

От других концов каждого трубчатого змеевика 23 нагретый энергоноситель через быстросъемные металлорукава 11 поступает в каждую ветвь горячей магистрали в гидроклапаны «ИЛИ» с электромагнитным управлением (на фиг. не показаны), дроссель (на фиг. не показан), в свой теплообменник-конденсатор (на фиг. не показаны), в коллектор (на фиг. не показан), в котором суммируются охлажденные в теплообменнике потоки и далее поступают в гидробак (на фиг. не показан).From the other ends of each tubular coil 23, the heated energy carrier through quick-detachable metal hoses 11 enters into each branch of the hot line to the electromagnetic valves "OR" (not shown), a throttle (not shown), to its heat exchanger-condenser ( in Fig. not shown), into the collector (in Fig. not shown), in which the flows cooled in the heat exchanger are summed up and then enter the hydraulic tank (not shown in Fig.).

Элементы конвертера: гидродвигатель, гидроклапаны «ИЛИ» с электромагнитным управлением (на фиг. не показаны), коллекторы, теплообменник, дроссели и пирометры, - соединены с автоматической системой управления технологическими процессами (АСУ ТП). Для уменьшения теплопотерь гидродвигатель, гидроклапаны «ИЛИ» с электромагнитным управлением (на фиг. не показаны), коллекторы, теплообменник и дроссели, а также пирометры включаются и выключаются по команде АСУ ТП.Converter elements: hydraulic motor, OR hydraulic valves with electromagnetic control (not shown in FIG.), Collectors, heat exchanger, chokes and pyrometers, are connected to an automatic process control system (ACS TP). To reduce heat loss, the hydraulic motor, the OR hydraulic valves with electromagnetic control (not shown in FIG.), Collectors, a heat exchanger and chokes, as well as pyrometers, are turned on and off at the command of an automatic control system.

Перед началом очередной плавки в рабочем объеме конвертера имеется шихта и жидкий чугун, теплоохлаждающие металлические плиты 6 отклонены от лысок 17 на внешней поверхности корпуса 1 конвертера, установлены пирометры (на фиг. не показаны) относительно цилиндрической части конвертера на безопасном расстоянии. По команде АСУ ТП (на фиг. не показана) мониторится поверхность цилиндрической части корпуса конвертера на определение максимальной температуры на цилиндрической части 20.Before starting another smelting in the working volume of the converter there is a charge and molten cast iron, heat-cooling metal plates 6 are deviated from the flats 17 on the outer surface of the converter housing 1, pyrometers (not shown) are installed relative to the cylindrical part of the converter at a safe distance. At the command of the industrial control system (not shown in Fig.), The surface of the cylindrical part of the converter housing is monitored to determine the maximum temperature on the cylindrical part 20.

Температурное поле наружной стенки цилиндрической части конвертера не равномерное и имеет значительные колебания в течение периодов плавки. Наибольшее значение температур приходятся на наружную стенку, вблизи летки 4. В качестве пирометров (на фиг. не показаны) могут быть использованы пирометры, например оптические спектрального отклонения, которые расположены по окружности на расстоянии и по высоте в соответствии с предусмотренными номограммами на безопасном расстоянии от наружной поверхности конвертера.The temperature field of the outer wall of the cylindrical part of the converter is not uniform and has significant fluctuations during periods of melting. The greatest temperature value falls on the outer wall, near the notch 4. As pyrometers (not shown in Fig.) Pyrometers, for example optical spectral deviations, which are located around the circumference at a distance and in height in accordance with the nomograms at a safe distance from the outer surface of the converter.

АСУ ТП (на фиг. не показана) подает команды: фиксатору 7 с упругим элементом 21 на примыкание верхней кромки теплоохлаждающей металлической плиты 6 к корпусу 1 конвертера по всей плоскости плиты к лыске 17; на подачу кислорода через фурму 16 в зону ванны 15 на осуществление двух периодов плавки-продувки и продувки-додувки по заданному технологическому регламенту.The automated process control system (not shown in FIG.) Gives the following commands: to the latch 7 with the elastic element 21 to adjoin the upper edge of the heat-cooling metal plate 6 to the converter housing 1 along the entire plane of the plate to the flat 17; to supply oxygen through the tuyere 16 to the zone of the bath 15 for the implementation of two periods of melting-purging and purging-blowing according to a given technological schedule.

Пирометры (на фиг. не показаны) настроены на оптимальные температуры на корпусе 1 конвертера Т_кор., °С, которые скоррелированы с перепадом температуры ΔТ<(320±20)°С наконечной ширине разрушаемого огнеупора рабочего слоя и, далее, в течение периодов плавки стали поддерживаются постоянно.Pyrometers (not shown in FIG.) Are tuned to optimal temperatures on the converter housing 1 T _cor . ° C, which are correlated with a temperature drop ΔT <(320 ± 20) ° C of the tip width of the refractory layer of the working layer and, further, during periods steel melts are constantly supported.

Включаются в рабочий режим устройства подачи энергоносителя (паровоздушной смеси), в трубчатые змеевики 23, приводятся в работу все элементы конвертера в соответствии с программой АСУ ТП.They are included in the operating mode of the energy supply device (steam-air mixture), into the tubular coils 23, all elements of the converter are brought into operation in accordance with the ACS TP program.

В дальнейшем в зависимости от показаний пирометров (на фиг. не показаны) АСУ ТП (на фиг. не показана) дает команду каждой теплоохлаждающей металлической плите 6 на отклонение от корпуса 1 конвертера или опять на примыкание к нему в зависимости от величины ΔΤ и одновременно гидравлической системе, на подвод холодного энергоносителя в трубчатые змеевики 23 или отвод нагретого энергоносителя или к устройствам гидравлической системы.Subsequently, depending on the readings of the pyrometers (not shown in FIG.), The industrial control system (not shown in FIG.) Gives a command to each heat-cooling metal plate 6 to deviate from the converter housing 1 or again to adjoin it, depending on the value of ΔΤ and simultaneously hydraulic system, to supply cold energy to the tubular coils 23 or the removal of heated energy or to devices of the hydraulic system.

Существенную роль в повышении стойкости футеровки конвертеров играют современные приемы контроля ее состояния с измерением профиля футеровки и степени ее износа. Оптические термометры (на фиг. не показаны) позволяют регистрировать температуру благодаря изменению светимости или спектра излучения тел.A significant role in increasing the durability of the lining of converters is played by modern methods of monitoring its condition with measuring the lining profile and the degree of its wear. Optical thermometers (not shown in FIG.) Allow temperature to be recorded due to a change in the luminosity or radiation spectrum of the bodies.

При службе огнеупоров происходит массообмен между огнеупорами и воздействующей средой. Поэтому в период службы огнеупоров футеровок температуру в области пылегазового потока с шлакометаллическими включениями регулировать в периоды продувки и додувки на конечной ширине разрушаемого огнеупора рабочего слоя можно в допустимых пределах без нарушения технологического регламента плавки стали.During the service of refractories, mass transfer occurs between the refractories and the exposure medium. Therefore, during the service life of the refractory linings, the temperature in the area of the dust and gas stream with slag metal inclusions can be controlled within the permissible limits of the purge and blowdown periods on the final width of the refractory working layer refractory without violating the steel melting process schedule.

Результаты аналитических исследований показывают справедливость выявленных закономерностей износа футеровки не зависимо от типа конвертера, места выплавки и типа огнеупора. Результаты аналитических исследований положительны, регулирование температуры больше допустимой на конечной ширине разрушаемого огнеупора рабочего слоя могут привести к нарушению технологического процесса плавки. Полученный эффект станет возможным в случае применения дискретного отбора избыточной энергии, не нарушая технологический процесс плавки.The results of analytical studies show the validity of the revealed patterns of lining wear regardless of the type of converter, the place of smelting and the type of refractory. The results of analytical studies are positive, regulation of the temperature greater than the allowable at the final width of the destructible refractory of the working layer can lead to disruption of the melting process. The resulting effect will become possible if discrete excess energy is applied without violating the melting process.

В периоды нагрева футеровки и расплавления шихты происходит деформация футеровки, как в результате перепада температуры, так и в результате механических ударов и вибрации корпуса при падении твердых компонентов шихты и заливки чугуна в конвертер. Интенсивное шлакообразование, а следовательно, и интенсивный износ рабочего слоя конвертера во многом зависят от интенсивности подачи кислорода и положения источника подачи кислорода. Поэтому динамическое управляемое изменение внутренней энергии на футеровке (отвод-нарастание) может замедлить процессы разрушения футеровки.During the heating of the lining and the melting of the charge, the lining deforms, both as a result of a temperature difference, and as a result of mechanical shocks and body vibrations when the solid components of the charge fall and cast iron is poured into the converter. Intensive slag formation, and consequently, intensive wear of the working layer of the converter, largely depend on the oxygen supply intensity and the position of the oxygen supply source. Therefore, a dynamically controlled change in the internal energy of the lining (tap-rise) can slow down the destruction of the lining.

В результате дискретного охлаждения объем разрушенной футеровки в периоды продувки и продувки-додувки по предлагаемому устройству может уменьшиться в 2 раза в сравнении с прототипом [Суворов С.А., Тарабанов В.Н., Козлов В.В. Потенциально опасные силы в динамике износа периклазноуглеродистого огнеупора рабочего слоя футеровки конвертера. - СПб.: Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета), 2015, №30 (56), с. 13 - 19].As a result of discrete cooling, the volume of the destroyed lining during the periods of purging and purging-blowing by the proposed device can be reduced by 2 times in comparison with the prototype [Suvorov SA, Tarabanov VN, Kozlov VV Potentially dangerous forces in the dynamics of wear of periclase-carbon refractory of the working layer of the converter lining. - SPb .: News of the St. Petersburg State Technological Institute (Technical University), 2015, No. 30 (56), p. 13-19].

Claims

1. A converter comprising a metal housing, a lining with an inner working layer and tubular coils cooling the lining, characterized in that the tubular coils are located in heat-cooling metal plates pivotally mounted on the surface of the cylindrical part of the converter housing with the possibility of deviating the upper edge of each plate from the converter housing vertical by means of elastic elements with clamps mounted on the above-mentioned plates, while on the circumference of the converter housing around the circumference is set pyrometers are introduced, and elastic elements with clamps are made with the possibility of connection with an automatic process control system.

2. The converter according to claim 1, characterized in that the optical pyrometers of spectral deviation are used as pyrometers.