RU2111262C1 - Method of reconditioning of converter lining in hot state and device for its embodiment - Google Patents
Method of reconditioning of converter lining in hot state and device for its embodiment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2111262C1 RU2111262C1 RU97119486/02A RU97119486A RU2111262C1 RU 2111262 C1 RU2111262 C1 RU 2111262C1 RU 97119486/02 A RU97119486/02 A RU 97119486/02A RU 97119486 A RU97119486 A RU 97119486A RU 2111262 C1 RU2111262 C1 RU 2111262C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slag
- converter
- lance
- skull
- lining
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии, а именно, к кислородно-конвертерному производству и может быть использовано для увеличения срока кампании огнеупорной футеровки конвертеров. The invention relates to ferrous metallurgy, namely, to oxygen-converter production and can be used to increase the duration of the campaign refractory lining of converters.
Из предшествующего уровня техники известны способы восстановления футеровки конвертера, повышающие срок службы огнеупорной футеровки и способствующие увеличению срока кампании конвертера. In the prior art, methods for restoring a converter lining are known that increase the service life of a refractory lining and help to increase the converter's campaign life.
Как правило эти способы направлены на замедление процессов разрушения огнеупорной футеровки, возникающих из-за высоких температур и локальных температурных перепадов на поверхности футеровки, высокой агрессивности среды, контактирующей с футеровкой и т.д., а также больших скоростей протекания всех процессов, которыми характеризуется кислородно-конвертерная плавка (см. Григорьев В.П. и др. Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства. - М.: МИССИС, 1995, с. 35-53). Typically, these methods are aimed at slowing down the processes of destruction of the refractory lining, arising due to high temperatures and local temperature differences on the surface of the lining, the high aggressiveness of the medium in contact with the lining, etc., as well as the high rates of all processes that are characterized by oxygen -convertible smelting (see. Grigoriev V.P. et al. Design and engineering of steelmaking units. - M.: MISSIS, 1995, p. 35-53).
Одним из способов ремонта изношенной поверхности футеровки конвертеров является выполнение в конвертере слоя футеровки различным по толщине с учетом интенсивности разрушения ее отдельно участков. Такая футеровка позволяет повысить стойкость и увеличить степень использования огнеупоров за счет более равномерного срабатывания до минимально возможной остаточной толщины. One of the ways to repair the worn surface of the converter lining is to make the lining layer in the converter different in thickness, taking into account the intensity of destruction of its separate sections. This lining allows you to increase the resistance and increase the degree of use of refractories due to a more uniform response to the minimum possible residual thickness.
Однако вышеуказанная футеровка изменяет внутреннюю геометрию и, соответственно, профиль рабочего пространства конвертера, что отрицательно влияет на гидродинамику расплава и существенно ухудшает условия работы привода поворота конвертера из-за смещения его центровки (см. там же, с. 43). However, the aforementioned lining changes the internal geometry and, accordingly, the profile of the working space of the converter, which negatively affects the hydrodynamics of the melt and significantly worsens the working conditions of the drive turning the converter due to its alignment (see ibid., P. 43).
Наиболее широко применяемым на отечественных конвертерных производствах способом восстановления футеровки является нанесение между плавками на изношенную поверхность футеровки периглазовых огнеупоров, нагретых до высоких температур факельным торкретированием. The most widely used method for restoring the lining in domestic converter plants is the application of periglaze refractories heated to high temperatures by torchite spraying between melts on the worn surface of the lining.
При нанесении на ремонтируемую поверхность огнеупорного порошка частицы порошка переводятся частично в жидкую фракцию путем нагрева частиц порошка в факеле специальной горелки. Нанесение торкретмассы производится специальными торкретмашинами, включающими фурму с механизмом ее вращения и перемещения и комплект оборудования, в которое входят пневмокамерные насосы, система подвода торкретмассы, сжатого воздуха кислорода и воды. При работе для равномерного покрытия футеровки торкретмассой фурму вращают вокруг своей оси и перемещают по высоте (см. там же, с. 53-54). When applied to the repaired surface of the refractory powder, the powder particles are partially transferred into the liquid fraction by heating the powder particles in a torch of a special burner. Shotcrete mass is applied by special shotcrete machines, including a tuyere with a mechanism for its rotation and movement and a set of equipment, which includes pneumatic chamber pumps, a system for supplying shotcrete, compressed oxygen and water. When working for uniform coating of the lining with shotcrete, the tuyere is rotated around its axis and moved in height (see ibid., Pp. 53-54).
Однако полученные этим способом торкрет покрытия имеют локальные неравномерности поверхности в виде пористости, что обусловлено технологией нанесения покрытия, а также недостаточное количество свободного углерода в составе, что резко снижает стойкость покрытия при взаимодействии с агрессивной шлакогазометаллической эмульсией, образующейся в процессе получения стали. Кроме того, этот способ ремонта футеровки характеризуется большими энерго- и трудозатратами. However, sprayed coatings obtained by this method have local surface irregularities in the form of porosity, which is due to the coating technology, as well as an insufficient amount of free carbon in the composition, which sharply reduces the resistance of the coating when interacting with an aggressive slag-gas-metal emulsion formed during the production of steel. In addition, this method of repairing the lining is characterized by high energy and labor costs.
Известен способ восстановления футеровки конвертера в горячем состоянии, включающий создание во время плавки на поверхности футеровки шлакового гарнисажа из шлаков, значительно менее агрессивных по отношению к футеровке. Такие шлаки наводятся в конвертере за счет применения доломитизированной извести или доломита и содержат в своем составе до 6-10% MgO. Ошлакование сливной и загрузочной поверхности футеровки конвертера, а также его днища магнезиальными шлаками способствует повышению стойкости футеровки на 2-30% (см. там же, с. 43). A known method of restoring the lining of the converter in the hot state, including the creation during melting on the surface of the lining of the slag skull from slag, much less aggressive with respect to the lining. Such slags are induced in the converter through the use of dolomitized lime or dolomite and contain up to 6-10% MgO. Slagging of the drain and loading surface of the converter lining, as well as its bottom with magnesia slag, increases the lining resistance by 2-30% (see ibid., P. 43).
Недостатком известного способа является затрудненность контроля химического состава шлаков. Кроме того, шлаковый гарнисаж неравномерно распределяется по поверхности футеровки, имеет пористую структуру и недостаточное (в составе) количество свободного углерода, что является причиной недостаточной стойкости покрытия и приводит, в конечном итоге, к разгару футеровки и снижению срока кампании конвертера. The disadvantage of this method is the difficulty in controlling the chemical composition of the slag. In addition, the slag skull is unevenly distributed over the surface of the lining, has a porous structure and insufficient (in composition) amount of free carbon, which is the reason for the insufficient durability of the coating and leads, ultimately, to the lining of the liner and to reduce the duration of the converter campaign.
Наиболее близким аналогом, выбранным за прототип изобретения, является способ восстановления футеровки конвертера в горячем состоянии, включающий выпуск металла очередной плавки из конвертера с оставлением части конвертерного шлака, нанесение на поверхность футеровки шлакового гарнисажа путем вспенивания оставленного шлака за счет подачи на его поверхность тангенциально наклоненных струй газообразного нейтрального продувочного агента под давлением с помощью верхней продувочной фурмы (см. заявку N 95108421/02, (А1), кл. С 21 С 5/44, 20.01.97). The closest analogue selected for the prototype of the invention is a method for restoring a converter lining in a hot state, including releasing another smelting metal from the converter with leaving part of the converter slag, applying a slag skull on the surface of the lining by foaming the left slag by supplying tangentially inclined jets to its surface gaseous neutral purge agent under pressure using the upper purge lance (see application N 95108421/02, (A1),
Недостатком способа по прототипу является то, что при создании гарнисажа из оставляемого в конвертере шлака не учитывается его вязкость и химическая агрессивность по отношению к основной футеровке. Это ухудшает качество и снижает стойкость шлакового гарнисажа, что приводит к разгару футеровки и сокращению кампании конвертера. The disadvantage of the prototype method is that when creating a skull from the slag left in the converter, its viscosity and chemical aggressiveness with respect to the main lining are not taken into account. This degrades the quality and reduces the durability of the slag skull, which leads to the height of the lining and reduce the campaign converter.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение сохранения внутренней геометрии кислородного конвертера за счет компенсации износа его футеровки путем периодического наращивания на поверхности футеровки защитного (шлакового) слоя гарнисажа с бездефектной структурой в виде коркообразного плотного покрытия, химически нейтрального по отношению к основной футеровке. The technical problem to which the invention is directed is to maintain the internal geometry of the oxygen converter by compensating for the wear of its lining by periodically building up on the surface of the lining a protective (slag) layer of a skull with a defect-free structure in the form of a crust-like dense coating chemically neutral with respect to the main lining .
Решение поставленной задачи (в части способа) обеспечивается тем, что в способе восстановления футеровки конвертера в горячем состоянии, включающем выпуск металла очередной плавки из конвертера с оставлением части конвертерного шлака, нанесение на поверхность футеровки шлакового гарнисажа путем вспенивания оставленного шлака за счет подачи на его поверхность тангенциально наклоненных струй газообразного нейтрального продувочного агента под давлением с помощью верхней продувочной фурмы, согласно изобретению перед выпуском очередной плавки осуществляют образование шлаковой однородной жидкой фазы, химической нейтральной по отношению к футеровке, путем ввода в конвертер компонентов для нейтрализации шлака и доводки его основности до величины не более 4 с содержанием FeO до 27% и MgO не более 10%, причем при нанесении шлакового гарнисажа на поверхность футеровки шлаковую однородную жидкую фазу вспенивают струями газообразного нейтрального продувочного агента до образования газошлаковой смеси, которую приводят в вихревое движение соосно конвертеру:
- в качестве газообразного нейтрального газообразного нейтрального продувочного агента используют азот, который подают струями через верхнюю продувочную фурму с тангенциально наклонными и однонаправлено расположенными соплами;
- в качестве нейтрализующих шлак компонентов используют CaO и/или мягкообожженный доломит;
- для нейтрализации шлака используют отходы огнеупорных материалов, содержащие MgO, например магнезит, хромомагнезит и/или доломит, предварительно измельчая их на куски с размерами не более 100 мм, причем количество загружаемых огнеупорных материалов поддерживают в пределах от 10 до 100 мас.ч. на 100 мас.ч. шлака, оставшегося в конвертере;
- нейтрализующие шлак компоненты вводят в количестве 10-20% к объему шлака;
- на вихревой поток газошлаковой смеси воздействуют волновым энергетическим полем возбуждаемым при истечении струй газообразного нейтрального продувочного агента;
- дополнительно, одновременно с нанесением слоя гарнисажа осуществляют принудительную генерацию высокочастотных колебаний продувочного нейтрального агента при помощи генераторов высокочастотных колебаний, расположенных на выходных участках продувочных каналов фурмы;
- нанесение гарнисажа осуществляют с одновременным уплотнением наращиваемого слоя гарнисажа за счет энергии пульсаций давления газообразного нейтрального продувочного агента и/или энергии высокочастотных колебаний, генерируемых при продувке шлака;
- дополнительно проводят локальную обработку поверхности нанесенного на футеровку слоя гарнисажа, которую проводят при локальном увеличении скорости вихревого потока газошлаковой смеси, в пространстве между поверхностью футеровки и верхней продувочной фурмы при ее перемещении, при этом степень локального воздействия вихревого потока газошлаковой смеси на поверхность наращиваемого слоя гарнисажа регулируют за счет изменения скорости подъема и опускания продувочной фурмы;
- газообразный продувочный нейтральный агент, например азот, подают через действующую кислородную фурму снабженную автоматические перекрывающимися клапанами;
- оставляемый в конвертере жидкий шлак дополнительно продувают инертным газом из донной фурмы;
- газообразный нейтральный продувочный агент подают разнонаправленными потоками, с не менее чем трех ярусов, используя для этого многоярусную верхнюю продувочную фурму, при этом перемещают ее по высоте конвертера и образуют за счет этого на каждом ярусе подачи газообразного нейтрального продувочного агента соответствующие им следующие зоны: зону нанесения гарнисажа, зону частичного нанесения гарнисажа и обработки поверхности нанесенного слоя гарнисажа и зону обработки поверхности гарнисажа и образования пневматического затвора, при этом зону нанесения гарнисажа образуют тангенциально-наклонными струями газообразного нейтрального продувочного агента, истекающими с нижнего яруса; зону частичного нанесения и обработки поверхности нанесенного гарнисажа образуют тангенциально-наклонными струями газообразного нейтрального продувочного агента, истекающими с промежуточных ярусов, под меньшим наклоном, чем наклон струй предыдущего нижнего яруса, а зону обработки и пневматического затвора образуют радиальными струями газообразного нейтрального продувочного агента, истекающими с верхнего яруса;
- по ходу кампании в соответствии с разгаром футеровки повышают дальнобойность струй газообразного нейтрального продувочного агента за счет изменения критического диаметра продувочных сопел фурмы;
- сжатый газообразный нейтральный продувочный агент подают одновременно снизу и сверху встречными потоками, при этом расход газообразного нейтрального продувочного агента через донные фурмы повышают или понижают в соответствии с перемещением фурмы по высоте конвертера.The solution of the problem (in terms of the method) is ensured by the fact that in the method of restoring the lining of the converter in a hot state, which includes releasing the next melting metal from the converter with leaving part of the converter slag, applying a slag skull on the surface of the lining by foaming the slag left by feeding it to its surface tangentially inclined jets of a gaseous neutral purge agent under pressure using the upper purge lance according to the invention before the next release Smelting produces a slag homogeneous liquid phase, chemical neutral with respect to the lining, by introducing components into the converter to neutralize the slag and adjusting its basicity to a value of not more than 4 with the content of FeO up to 27% and MgO not more than 10%, and when applying slag of the skull on the surface of the lining, a slag homogeneous liquid phase is foamed with jets of a gaseous neutral purge agent to form a gas-slag mixture, which is brought into a swirl motion coaxially to the converter:
- nitrogen is used as gaseous neutral gaseous neutral purge agent, which is supplied by jets through the upper purge lance with tangentially inclined and unidirectional nozzles;
- CaO and / or soft-burnt dolomite are used as neutralizing slag components;
- to neutralize the slag using waste refractory materials containing MgO, for example magnesite, chromomagnesite and / or dolomite, pre-crushing them into pieces with a size of not more than 100 mm, and the number of loaded refractory materials is maintained in the range from 10 to 100 parts by weight per 100 parts by weight slag remaining in the converter;
- neutralizing slag components are introduced in an amount of 10-20% by volume of slag;
- the vortex flow of the gas-slag mixture is affected by the wave energy field excited when the jets of a gaseous neutral purge agent expire;
- additionally, simultaneously with the application of the layer of the skull, the high-frequency oscillations of the purge neutral agent are forcedly generated using high-frequency oscillation generators located at the output sections of the tuyere purge channels;
- the application of the skull is carried out with the simultaneous compaction of the build-up layer of the skull due to the energy of the pulsations of the pressure of the gaseous neutral purge agent and / or the energy of high-frequency vibrations generated by the blowing of slag;
- additionally, local processing of the surface of the skull layer applied to the lining is carried out, which is carried out with a local increase in the velocity of the vortex flow of the gas-slag mixture in the space between the surface of the lining and the upper blowing lance during its movement, while the degree of local influence of the vortex flow of the gas-slag mixture on the surface of the layer of the skull regulate by changing the speed of raising and lowering the purge lance;
- a gaseous purge neutral agent, for example nitrogen, is fed through an active oxygen lance equipped with automatic shut-off valves;
- the liquid slag left in the converter is additionally purged with an inert gas from the bottom tuyere;
- a gaseous neutral purge agent is supplied in multidirectional flows, from at least three tiers, using a multi-tiered upper purge lance, while moving it along the height of the converter and thereby form the following zones on each supply tier of a gaseous neutral purge agent: zone application of the skull, the area of partial application of the skull and surface treatment of the applied layer of the skull and the area of the surface treatment of the skull and the formation of a pneumatic shutter, this zone of the application of the skull is formed by tangentially inclined jets of a gaseous neutral purge agent flowing from the lower tier; the zone of partial application and treatment of the surface of the applied skull is formed by tangentially inclined jets of a gaseous neutral blowing agent flowing out from the intermediate tiers, at a smaller slope than the inclination of the jets of the previous lower tier, and the treatment and pneumatic shutter zone is formed by radial jets of a gaseous neutral blowing agent flowing out upper tier;
- in the course of the campaign, in accordance with the height of the lining, increase the range of the gaseous neutral purge agent jets by changing the critical diameter of the lance nozzle;
- a compressed gaseous neutral purge agent is supplied simultaneously from the top and bottom by counter flows, while the flow rate of the gaseous neutral purge agent through the bottom tuyeres is increased or decreased in accordance with the movement of the tuyeres along the height of the converter.
В части устройства решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройстве для восстановления футеровки конвертера в горячем состоянии, содержащем корпус конвертера с днищем и верхнюю фурму с тангенциально наклонными и расположенными по окружности фурмы соплами, согласно изобретению сопла фурмы ориентированы тангенциально-наклонно к ее оси и равномерно расположены по окружности фурмы с пересечением осей сопел с плоскостями их входных и выходных срезов в точках, расположенных на симметричной конической поверхности; угол при вершине конуса, образованного симметричной конической поверхностью, составляет 10-25o, при этом угол, образованный осью каждого сопла и перпендикуляром, опущенным из точки пересечения оси сопла с боковой поверхностью этого конуса на плоскость, перпендикулярную к оси симметрии конуса, составляет 13-21o, а число сопел верхней фурмы составляет более 3;
- днище конвертера снабжено донными фурмами;
- донные фурмы расположены в центральной зоне днища конвертера, при этом точки пересечения их осей с плоскостью расположения условного уровня оставляемой части шлака в конвертере расположены внутри окружности, на которой расположены точки пересечения осей сопел верхней фурмы с этой же плоскостью при разных рабочих положениях верхней фурмы;
- донные фурмы снабжены автоматически перекрывающимися клапанами;
- верхняя фурма дополнительно снабжена генераторами высокочастотных колебаний;
- генераторы высокочастотных колебаний верхней фурмы расположены в предсопловых объемах сопел;
- генераторы высокочастотных колебаний верхней фурмы выполнены в виде сопловых блоков с предсопловыми объемами и тупиковыми каналами - резонаторами, при этом оси симметрии блоков ориентированы тангенциально-наклонно к оси фурмы;
- верхняя фурма выполнена многоярусной, при этом наклон сопел каждого последующего яруса в направлении от низа к верху фурмы выполнен более пологим по отношению к наклону сопел предыдущего яруса;
- оси сопел самого верхнего яруса многоярусной фурмы ориентированы радиально;
- верхняя фурма дополнительно снабжена нижним центральным соплом, расположенным по оси фурмы.In terms of the device, the task is achieved by the fact that in the device for restoring the lining of the converter in a hot state, comprising a converter housing with a bottom and an upper tuyere with nozzles tangentially inclined and located around the tuyere circumference, according to the invention, the tuyere nozzles are oriented tangentially obliquely to its axis and evenly spaced around the tuyeres with the intersection of the axes of the nozzles with the planes of their inlet and outlet sections at points located on a symmetrical conical surface; the angle at the apex of the cone formed by a symmetrical conical surface is 10-25 o , while the angle formed by the axis of each nozzle and the perpendicular dropped from the point of intersection of the axis of the nozzle with the side surface of this cone on a plane perpendicular to the axis of symmetry of the cone is 13- 21 o , and the number of nozzles of the upper lance is more than 3;
- the bottom of the converter is equipped with bottom tuyeres;
- bottom tuyeres are located in the central zone of the bottom of the converter, while the points of intersection of their axes with the plane of the conditional level of the left part of the slag in the converter are located inside the circle on which the points of intersection of the axes of the nozzles of the upper tuyere with the same plane are located at different working positions of the upper tuyere;
- bottom tuyeres are equipped with automatically overlapping valves;
- the upper tuyere is additionally equipped with high-frequency oscillation generators;
- generators of high-frequency oscillations of the upper tuyere are located in the pre-nozzle volumes of the nozzles;
- generators of high-frequency oscillations of the upper tuyere are made in the form of nozzle blocks with pre-nozzle volumes and dead-end channels - resonators, while the axis of symmetry of the blocks are oriented tangentially obliquely to the axis of the tuyere;
- the upper tuyere is multi-tiered, while the inclination of the nozzles of each subsequent tier in the direction from the bottom to the top of the tuyere is made more gentle with respect to the inclination of the nozzles of the previous tier;
- the axis of the nozzles of the highest tier of the multi-level lance is oriented radially;
- the upper lance is additionally equipped with a lower central nozzle located along the axis of the lance.
Техническим результатом от использования изобретения, является значительное повышение срока кампании конвертера за счет компенсации износа футеровки непосредственно в производственном цикле выплавки стали. The technical result from the use of the invention is a significant increase in the campaign period of the converter by compensating for wear of the lining directly in the production cycle of steelmaking.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема многоуровневой фурмы; на фиг. 2 - один из вариантов принципиальной схемы многоуровневой фурмы; на фиг. 3 - схема технологии нанесения гарнисажа на футеровку с использованием верхнего и нижнего дутья (схема ориентации струй нижнего дутья и самого нижнего уровня продувки от верхнего дутья); на фиг. 4 - то же (вид сверху на фиг. 3); на фиг. 5 - геометрическая схема, поясняющая геометрические соотношения расположения в пространстве осей струй газообразного нейтрального продувочного агента; на фиг. 6 и 7 - схема процесса нанесения гарнисажа с образованием различных зон при его нанесении; на фиг. 8-11 - схема процесса нанесения гарнисажа при различных положениях верхней продувочной фурмы; на фиг. 12-14 - разновидности конструкций наконечников верхней фурмы. In FIG. 1 shows a schematic diagram of a multi-level tuyere; in FIG. 2 - one of the variants of the circuit diagram of a multi-level tuyere; in FIG. 3 is a diagram of a technology for applying a skull on a lining using an upper and lower blast (an orientation diagram of the lower blast jets and the lowest blowing level from the upper blast); in FIG. 4 - the same (top view in Fig. 3); in FIG. 5 is a geometric diagram explaining the geometric relationships of the location in the space of the axis of the jets of a gaseous neutral purge agent; in FIG. 6 and 7 is a diagram of the process of applying the skull with the formation of various zones during its application; in FIG. 8-11 is a diagram of the process of applying the skull at various positions of the upper blowing lance; in FIG. 12-14 - varieties of designs of the tips of the upper lance.
Устройство (варианты выполнения, см. фиг. 1 и 4) содержат конвертер 1, верхнюю фурму 2 с равномерно расположенными по ее окружности группами 3; 4; 5 продувочных сопел. The device (embodiments, see Figs. 1 and 4) comprise a
В вариантах выполнения (см. фиг. 1, 2, 6-11), верхняя фурма 2 содержит или группы сопел 3; 4; 5, или только одну группу сопел 3. In embodiments (see Fig. 1, 2, 6-11), the
В одном из вариантов выполнения (см. фиг. 3, 4), для подачи газообразного нейтрального продувочного агента используют продувочное средство, выполненное в виде сменной кислородной фурмы, содержащей только одну группу сопел 3, которые равномерно расположены по ее окружности и сориентированы под одинаковым острым углом к оси фурмы. Точки пересечения осей сопел группы 3 верхней фурмы с плоскостями их входных и выходных сечений расположены на симметричной конусной поверхности с углом при вершине конуса, составляющим от 9 до 19o, при этом угол, образованный осью каждого сопла и перпендикуляром, опущенным из точки пересечения оси сопла с конусной поверхностью на плоскость, перпендикулярную к оси симметрии конуса, составляет от 14 до 20o, а число сопел составляет более 3. Предпочтительно, чтобы каналы 6 нижнего дутья были расположены в центральной зоне днища конвертера 1 и сориентированы таким образом, чтобы точки пересечения осей этих каналов с плоскостью расположения условного уровня оставляемого шлака в конвертере были расположены внутри окружности, на которой расположены точки пересечения осей сопел верхней фурмы с этой же плоскостью при обычном нижнем рабочем положении верхней фурмы 2.In one embodiment (see FIGS. 3, 4), a purge means made in the form of a replaceable oxygen tuyere containing only one group of
В другом варианте выполнения (см. фиг. 1, 2), верхняя фурма 2 выполнена многоярусной и содержит расположенные на разных уровнях (ярусах) группы продувочных сопел 3-5. Оси сопел групп 3 и 4 ориентированы наклонно-тангенциально, а группы 5 - радиально по отношению к оси фурмы 2. Вертикальная составляющая наклона группы сопел 4 меньше, чем у группы сопел 3, т.е. группа сопел 4 расположена более полого относительно группы сопел 3 (см. фиг. 2). In another embodiment (see Fig. 1, 2), the
На фиг. 1 показан один из вариантов - вариант выполнения, в котором каждая группа сопел подключена через регуляторы, например краны 7-9, к отдельным линиям 10-12 подачи газообразного нейтрального продувочного агента, соединенным с общим трактом (на черт. условно не показано) подачи нейтрального агента. In FIG. 1 shows one embodiment — an embodiment in which each group of nozzles is connected through regulators, for example, taps 7-9, to separate neutral gaseous purge agent supply lines 10-12 connected to a common neutral supply path (not shown conventionally); agent.
В вариантах выполнения (см. фиг. 12-14), группы сопел 3-5, верхней фурмы 2, выполнены в виде сопловых блоков, снабженных генераторами высокочастотных колебаний в виде газодинамических насадок, установленных на выходных участках продувочных каналов фурмы 2. Сопловые блоки содержат корпус 13 с симметрично расположенными относительно оси блока двумя идентичными соплами 14. В этих вариантах тракты 15 подачи газообразного нейтрального продувочного агента к продувочным соплам всех групп сообщены с ними через предсопловые камеры 16, которые могут быть дополнительно снабжены диафрагмами 17. In embodiments (see Figs. 12-14), the groups of nozzles 3-5, the
Для увеличения скорости газообразного нейтрального продувочного агента в продувочных каналах на входе в предсопловые камеры 16 установлены сопловые насадки 18, выполненные в виде сопел Лаваля. Рассекатели потока могут быть выполнены в виде пирамидки 19 (см. фиг. 12), сферы на державке 20 (см. фиг. 13) или тупикового канала 21 (резонатор гартмановского типа, см. фиг. 14). To increase the speed of a gaseous neutral purge agent,
Наиболее простым в исполнении и в достаточной степени эффективным, как показали испытания, является вариант с тупиковым каналом (см. фиг. 14). Причем при однотипных условиях продувки (нанесения гарнисажа) в диафрагме 17 как средстве для корректировки внутренней геометрии пульсатора нет необходимости. The simplest in execution and sufficiently effective, as tests have shown, is the option with a dead end channel (see Fig. 14). Moreover, under the same conditions of purging (applying the skull) in the
В этом случае диафрагма не устанавливается, поскольку внутренняя геометрия пульсатора может быть подобрана заранее, что снижает потери давления газообразного нейтрального продувочного агента. In this case, the diaphragm is not set, because the internal geometry of the pulsator can be selected in advance, which reduces the pressure loss of the gaseous neutral purge agent.
В вариантах выполнения верхней фурмы с использованием сопловых блоков предпочтительно, чтобы сопловые блоки были выполнены плоскими, т.е. сопла располагались в одной плоскости, как показано на фиг. 12-14. Это убусловлено их тангенциально-наклонной ориентировкой и упрощает конструкцию устройства. In embodiments of the top lance using nozzle blocks, it is preferred that the nozzle blocks are flat, i.e. the nozzles were in the same plane as shown in FIG. 12-14. This is due to their tangentially inclined orientation and simplifies the design of the device.
При осуществлении способа и его вариантов началом процесса нанесения гарнисажа является создание в конвертере однородной жидкой шлаковой фазы, которая в дальнейшем наносится в виде слоя защитного гарнисажа на поверхность ремонтируемой футеровки. When implementing the method and its variants, the beginning of the process of applying the skull is the creation in the converter of a homogeneous liquid slag phase, which is subsequently applied as a layer of a protective skull on the surface of the lining being repaired.
Создание однородной жидкой шлаковой фазы осуществляется путем ввода в конвертер шлакообразующих компонентов образующихся при плавке стали, нейтрализующих агрессивность шлака. Ввод этих компонентов осуществляют по истечении 90-95% времени плавки (за 10-15 мин до окончания плавки). The creation of a homogeneous liquid slag phase is carried out by introducing into the converter slag-forming components formed during steel melting, which neutralize slag aggressiveness. The input of these components is carried out after 90-95% of the melting time (10-15 minutes before the end of the melting).
На втором этапе выпускают сталь, отсекая расчетное количество оставляемого шлака, и приступают к нанесению гарнисажа на поверхность футеровки. At the second stage, steel is released, cutting off the estimated amount of slag left, and begin to apply a skull on the surface of the lining.
В варианте способа плавку и последующее нанесение гарнисажа ведут с использованием фурм, аналогичных по конструкции. Фурма для продувки нейтральным агентом такая же, как и кислородная фурма. При этом целесообразно применять фурмы к тангенциально-наклонной ориентацией продувочных сопел (см. полезную модель N 5407, 1997). Фурмы такой конструкции (см. фиг. 3-5) на первом этапе способствуют быстрому образованию однородной жидкой шлаковой фазы при введении в конвертер нейтрализующих шлакообразующих компонентов, а на втором - позволяют обеспечить при продувке нейтральным агентом создание стационарного вихря, соосного конвертеру, омывающего футеровку. In an embodiment of the method, melting and subsequent application of the skull are carried out using tuyeres similar in design. The lance for purging with a neutral agent is the same as the oxygen lance. In this case, it is advisable to apply the tuyeres to the tangentially inclined orientation of the blowing nozzles (see utility model N 5407, 1997). At the first stage, tuyeres of this design (see Fig. 3-5) contribute to the rapid formation of a homogeneous liquid slag phase when neutralizing slag-forming components are introduced into the converter, and at the second stage, when a neutral agent is purged, they ensure the creation of a stationary vortex coaxial to the converter washing the lining.
В общем случае ориентация струй в фурме верхнего дутья определяется опытным путем в зависимости от конкретных условий работы (размеров конвертера и фурмы, количества оставляемого шлака, его физико-химических свойств и т.д.), однако во всех вариантах воплощения изобретения ориентация струй верхнего дутья должна обеспечивать возникновение стационарного газошлакового вихря, соосного конвертеру. In the general case, the orientation of the jets in the lance of the upper blast is determined empirically depending on the specific operating conditions (dimensions of the converter and lance, the amount of slag left, its physicochemical properties, etc.), however, in all embodiments of the invention, the orientation of the jets of the upper blast must ensure the occurrence of a stationary gas-slag vortex, coaxial to the converter.
При продувке нейтральным агентом шлака, оставшегося после выпуска стали, под действием струй газообразного нейтрального продувочного агента шлак вовлекается в вихревое движение, при этом на поверхности футеровки начинает формироваться первичный слой гарнисажа из осаждаемого на поверхность футеровки шлака. When a slag remaining after steel is blown out by a neutral agent, the slag is drawn into a swirl movement under the action of gaseous neutral purge agent jets, while the primary layer of a skull from the slag deposited on the lining surface begins to form on the lining surface.
При перемещении верхней фурмы 2 по высоте конвертера шлаковый гарнисаж наносится на всю поверхность футеровки. When moving the
В этом варианте воплощения способа можно также сочетать верхнее и нижнее дутье, при этом возможны следующие варианты. In this embodiment of the method, the upper and lower blast can also be combined, while the following options are possible.
Первичное вспенивание оставляемого шлака на всю высоту конвертера за счет нижнего дутья, затем включение верхнего дутья с максимально возможным опусканием фурмы 2 в конвертер с снижением интенсивности нижнего дутья по мере опускания фурмы 2. Это позволяет снизить влияние вязкости шлака на образование вихря и рационально использовать энергию верхних струй. Initial foaming of the slag left over the entire height of the converter due to the lower blast, then the inclusion of the upper blast with the maximum possible lowering of the
Одновременная продувка нейтральным продувочным агентом при нижнем положении фурмы 2 верхним и нижним дутьем с последующим поднятием фурмы 2 в крайнее верхнее положение (интенсивность нижнего дутья по мере поднятия фурмы - повышается). Это позволяет уменьшить унос шлакогазовой смеси. Simultaneous purging with a neutral blowing agent at the lower position of the
Комбинация вышеописанных вариантов (вспенивание шлака на всю высоту конвертера; опускание фурмы 2 с одновременным снижением подачи нейтрального агента через нижние продувочные каналы; поднятие фурмы 2 на всю высоту конвертера с одновременным повышением подачи нейтрального агента через каналы 6 нижнего дутья). The combination of the above options (foaming slag to the entire height of the converter; lowering the
При продувке через верхнюю фурму 2 в объеме конвертера генерируются высокочастотные колебания, что обусловлено гартмановскими эффектами (взаимодействие прямых и отраженных струй газообразного нейтрального продувочного агента). Однако в вышеописанных вариантах воплощения способа этот эффект явно не выражен. When blowing through the
Гораздо более эффективным по сравнению с вышеописанными является генерирование высокочастотных колебаний газообразного нейтрального продувочного агента при нанесении гарнисажа, примеры осуществления которых, приведены ниже. Much more effective than the above is the generation of high-frequency vibrations of a gaseous neutral purge agent during the application of the skull, examples of which are given below.
В предлагаемом изобретении высокочастотные колебания используются для диспергации вспененного шлака и дополнительно для уплотнение формируемого на поверхности футеровки слоя гарнисажа. In the present invention, high-frequency vibrations are used to disperse foamed slag and, in addition, to seal the skull layer formed on the lining surface.
Как указывалось выше, наиболее простым в изготовлении и эксплуатации является вариант выполнения фурмы 2 с генераторами колебаний гартмановского типа (с тупиковыми каналами, см. фиг. 14). В этом варианте выполнения взаимодействие сверхзвуковой струи с тупиковым каналом - резонатором гартмановского типа характеризуется возникновением режима автоколебаний волновой структуры струи. As indicated above, the easiest to manufacture and operate is the embodiment of a
Экспериментальными исследованиями установлены следующие основные особенности процессов, происходящих в генераторе. Experimental studies have established the following main features of the processes occurring in the generator.
В резонаторе за счет взаимодействия прямой и отраженной струй образуются ударные волны, взаимодействующие с волновой структурой сверхзвуковой струи и генерирующие внешнее акустическое поле. Частота генерируемых колебаний изменяется от нескольких герц до десятков килогерц в зависимости от размеров и глубины генератора. Спектральный состав колебаний содержит различные гармоники, основная частота колебаний легко изменяется варьированием внутренней геометрии генератора, в частности диаметром отверстия диафрагмы 17, что позволяет легко настраивать генератор исходя из конкретных условий нанесения гарнисажа. Применение подобных генераторов при выплавке стали известно из предшествующего уровня техники, см., например, Явойский В.И. и др. Применение пульсирующего дутья при производстве стали. - М.: Металлургия, 1985, с. 111-126. Shock waves are formed in the resonator due to the interaction of the direct and reflected jets, which interact with the wave structure of a supersonic jet and generate an external acoustic field. The frequency of the generated oscillations varies from a few hertz to tens of kilohertz depending on the size and depth of the generator. The spectral composition of the oscillations contains various harmonics, the main oscillation frequency is easily changed by varying the internal geometry of the generator, in particular the diameter of the
В предложенном изобретении нанесение гарнисажа происходит при температурах до 2000oС. Газошлаковая эмульсия под воздействием волнового поля диспергируется, при этом диспергированные частицы, двигаясь в волновом поле, начинают совершать колебательные движения с частотой, соответствующей частоте их собственных колебаний. Это приводит к дальнейшей диспергации с образованием новых частиц с частотой собственных колебаний, близкой к резонансной частоте поля. Этим дополнительно к вводу в плавку шлакообразующих компонентов достигается однородность состава газошлаковой эмульсии перед ее контактом с футеровкой.In the proposed invention, the application of the skull occurs at temperatures up to 2000 o C. The gas-slag emulsion disperses under the influence of the wave field, while the dispersed particles moving in the wave field begin to oscillate with a frequency corresponding to the frequency of their natural vibrations. This leads to further dispersion with the formation of new particles with a natural vibration frequency close to the resonant frequency of the field. This, in addition to introducing slag-forming components into the smelting, ensures uniformity of the composition of the gas-slag emulsion before its contact with the lining.
Колебательные движения частиц эмульсии приводит к уменьшению сил поверхностного натяжения, это также повышает плотность наносимого слоя гарнисажа. Чрезмерная частота генерируемых колебаний нежелательна, поскольку при частотах, превышающих 20 кГц, газошлаковая эмульсия диспергируется до туманообразного состояния, и эффективность нанесения гарнисажа резко падает. The oscillatory motion of the particles of the emulsion leads to a decrease in surface tension, it also increases the density of the applied layer of the skull. Excessive frequency of generated oscillations is undesirable, since at frequencies exceeding 20 kHz, the gas-slag emulsion is dispersed to a foggy state, and the effectiveness of the application of the skull drops sharply.
При перемещении верхней фурмы 2 по высоте конвертера во всех вариантах воплощения изобретения в кольцевом пространстве между фурмой и поверхностью футеровки скорость вихревого движения газошлаковой смеси возрастает. За счет этого и, регулируя скорость подъема или опускания фурмы, можно эффективно воздействовать на процесс наращивания слоя гарнисажа. Например, если при продувке установить фурму на каком-то уровне (без перемещения по высоте конвертера), то происходит не наращивание слоя гарнисажа, а износ поверхности футеровки от абразивного воздействия на нее газошлаковой смеси. За счет вихревого движения газовые включения в газошлаковой эмульсии отжимаются в центру вихря, что еще более повышает плотность формируемого слоя гарнисажа, который еще дополнительно уплотняется от воздействия на него генерируемых полей ультразвуковых колебаний. Варьируя временем продувки, ее интенсивностью в сочетании с перемещением фурмы по высоте конвертера, а также количеством отсекаемого при сливе стали шлака, осуществляют нанесение слоя гарнисажа с необходимой толщиной защитного слоя, компенсирующей износ поверхности футеровки, чем обеспечивают восстановление внутренних геометрических параметров конвертера. When moving the
В варианте способа первичный, наиболее агрессивный по отношению к футеровке шлак нейтрализуют (в начале плавки) наведением магнезиальных шлаков путем ввода в конвертер доломитизированной извести или доломита, доводя содержание MgO в шлаке до 6,0-10,0%. При этом в конце кислородной продувки дополнительно вводят CaC2 в том же количестве, что и в предыдущем варианте. Это позволяет вести кислородную продувку с минимальным износом футеровки, а по окончании плавки компенсировать износ футеровки шлаковым гарнисажем, состав которого обогащен свободным углеродом, повышающим огнеупорные свойства гарнисажа.In a variant of the method, the primary, most aggressive with respect to the lining, slag is neutralized (at the beginning of smelting) by inducing magnesian slag by introducing dolomitized lime or dolomite into the converter, bringing the MgO content in the slag to 6.0-10.0%. At the same time, at the end of the oxygen purge, CaC 2 is additionally introduced in the same amount as in the previous embodiment. This allows oxygen purging to be carried out with minimal wear of the lining, and at the end of smelting, to compensate for the wear of the lining with a slag skull, the composition of which is enriched with free carbon, which increases the refractory properties of the skull.
В результате исследований установлено, что целесообразно применять следующие режимы нанесения гарнисажа. As a result of research, it was found that it is advisable to apply the following modes of applying the skull.
Интервал начала нанесения гарнисажа - C 200-300 плавки
Время надувки гарнисажа - 4-5 мин
Время проведения операции нанесения гарнисажа - 7-8 мин
Периодичность нанесения гарнисажа:
до стойкости 1000 плавок через 3 плавки
до стойкости 1001 плавка и выше через 2 плавки
Расход азота при надувке 800-900 м3/мин.The interval of the beginning of the application of the skull - C 200-300 melting
Skull inflation time - 4-5 minutes
The time of the operation of applying the skull - 7-8 minutes
The frequency of applying the skull:
to resistance of 1000 swimming trunks through 3 swimming trunks
to resistance 1001 heats and above after 2 heats
Nitrogen consumption during inflation 800-900 m 3 / min.
Положение фурмы от 0 до 1500 мм (в зависимости от объема шлака); 0 соответствует 1200 мм от футеровки дна. The position of the lance is from 0 to 1500 mm (depending on the volume of slag); 0 corresponds to 1200 mm from the bottom lining.
Расход добавочных материалов, т: мягкообожженный доломит 3-4 или сырой доломит 4-6. Доломит может также вводиться на полный шлак после слива металла. Consumption of additional materials, t: soft-burnt dolomite 3-4 or crude dolomite 4-6. Dolomite can also be added to full slag after the metal is drained.
В производственных условиях СаС2 вводят в пропорции 1 мас.ч к 5 мас.ч остаточного шлака.Under production conditions, CaC 2 is introduced in a proportion of 1 parts by weight to 5 parts by weight of residual slag.
В табл. 1-4 приводятся результаты промышленных экспериментов, проведенных на Магнитогорском металлургическом комплексе. In the table. 1-4 are the results of industrial experiments conducted at the Magnitogorsk Metallurgical Complex.
Как следует из вышеприведенных таблиц, введение нейтрализующих компонентов влияет на основность шлака, а следовательно, и вязкость шлака. В процессе проведенных экспериментов было установлено, что наилучшие результаты были достигнуты, когда основность шлака составляла не более 4. Более высокая основность шлака характеризуется и более высокой его вязкостью, что приводит к резкому ухудшению качества гарнисажа и повышению времени его нанесения. As follows from the above tables, the introduction of neutralizing components affects the basicity of the slag, and hence the viscosity of the slag. In the course of the experiments, it was found that the best results were achieved when the basicity of the slag was not more than 4. The higher basicity of the slag is also characterized by its higher viscosity, which leads to a sharp deterioration in the quality of the skull and an increase in the time of its application.
В варианте способа для нейтрализации шлака используют отходы огнеупорных материалов, содержащих MgO, таких как магнезит, хромомагнезит, доломит, предварительно измельчая их на куски с размерами до 100 мм, причем количество загружаемых огнеупоров варьируют в пределах от 10 до 100 мас.ч. на 100 мас. ч. шлака, оставляемого в конвертере, или 10-20% к объему нейтрализуемого шлака. In a variant of the method, waste wastes of refractory materials containing MgO, such as magnesite, chromomagnesite, dolomite, are used to neutralize the slag, preliminarily grinding them into pieces with sizes up to 100 mm, and the number of refractories being loaded varies from 10 to 100 parts by weight. per 100 wt. including slag left in the converter, or 10-20% of the volume of neutralized slag.
Размеры кусков и вышеприведенные количественные массовые соотношения загружаемых материалов и оставляемого шлака получены опытным путем и позволяют получить оптимальный с точки зрения вспениваемости и текучести шлак, используемый для нанесения гарнисажа. Указанные размеры кусков позволяют за короткое время перевести загружаемые материалы в жидкую фазу. The sizes of the pieces and the above quantitative mass ratios of the loaded materials and the slag left were obtained experimentally and make it possible to obtain the slag that is optimal from the point of view of expandability and flowability and is used for applying the skull. The indicated sizes of the pieces allow for a short time to transfer the loaded materials into the liquid phase.
В варианте способа на газошлаковый вихрь воздействуют возбуждаемым при истечении струй газообразного нейтрального продувочного агента волновым энергетическим полем, осуществляя одновременно с нанесением гарнисажа генерацию высокочастотных колебаний за счет генераторов высокочастотных колебаний, расположенных на выходных участках продувочных каналов фурмы 2. Это позволяет также осуществить уплотнение осаждаемого из вихря шлака и получить плотный слой гарнисажа за счет энергии пульсаций давления газообразного нейтрального продувочного агента и/или энергии высокочастотных колебаний, генерируемых при нанесении шлака. При вертикальном перемещении фурмы 2 локально изменяется скорость вихревого потока газошлаковой смеси в пространстве между поверхностью футеровки и фурмой 2. Это позволяет локально обрабатывать отдельные участки поверхности футеровки и регулировать степень их обработки за счет изменения скорости подъема и опускания фурмы 2. In a variant of the method, the gas-slag vortex is exposed to a wave energy field excited by the jets of a gaseous neutral purge agent, simultaneously generating a high-frequency oscillation due to the high-frequency oscillators located on the outlet sections of the blow-off channels of the
В варианте способа газообразный азот подают в действующую кислородную фурму 2 с тангенциально-наклонным, однонаправленным расположением продувочных сопел 3-5, через автоматические перекрывающие клапаны (на чертеже условно не показаны). Это позволяет использовать одну и ту же фурму как для продувки расплава, так и для нанесения гарнисажа. Для облегчения условий создания вихревого потока жидкой шлаковой фазы предпочтительно вспенивать оставляемый на дне конвертера 1 жидкий шлак через каналы 6 нижнего дутья, при этом подача газообразного нейтрального продувочного агента может быть осуществлена через автоматические перекрывающие клапаны (на чертеже условно не показаны). In an embodiment of the method, gaseous nitrogen is supplied to an existing
В варианте способа газообразный азот подают через многоярусную фурму 2 (см. фиг. 1, 2) разнонаправленными потоками с не менее чем трех ярусов через группы сопел 3-5. Каждая группа сопел 3-5 ярусов подачи нейтрального агента соединена с собственными линиями 10-12, снабженными кранами 7-9. In a variant of the method, gaseous nitrogen is fed through a multi-tiered lance 2 (see Fig. 1, 2) in multidirectional flows with at least three tiers through groups of nozzles 3-5. Each group of nozzles 3-5 levels of supply of a neutral agent is connected to its own lines 10-12, equipped with cranes 7-9.
В варианте способа фурма 2 дополнительно снабжена нижним соплом 22, расположенным по центру ее дна. Целесообразно, чтобы это сопло было также подсоединено к отдельной линии с регулятором подачи нейтрального агента (на чертеже условно не показано). In an embodiment of the method, the
Раздельная подача нейтрального агента в каждую группу сопел позволяет создать по высоте конвертера на каждом ярусе подачи газообразного нейтрального продувочного агента соответствующие зоны: зону нанесения гарнисажа, зону частичного нанесения гарнисажа и обработки поверхности нанесенного слоя гарнисажа и зону обработки поверхности гарнисажа и образования пневматического затвора. Separate supply of a neutral agent to each group of nozzles allows the corresponding zones to be created according to the height of the converter on each supply level of a gaseous neutral blowing agent: a skull coating zone, a partial skull coating zone and a surface treatment for a painted skull layer, and a skull surface treatment zone and a pneumatic shutter formation.
Зона нанесения гарнисажа образуется тангенциально-наклонными струями агента, истекающими с нижнего уровня (группа сопел 3), наклон струй этого уровня в направлении к днищу конвертера - угол λ, наибольший по сравнению с другими группами сопел. На этот ярус подают наибольшее количество газообразного нейтрального агента, поскольку с него осуществляется начальный контакт нейтрального агента с жидкой фазой оставляемого шлака. Кроме того, с этого яруса обрабатывают периферийные, прилегающие к днищу участки конвертера. The area of application of the skull is formed by the tangentially inclined jets of the agent flowing from the lower level (nozzle group 3), the inclination of the jets of this level towards the bottom of the converter is the angle λ, the largest in comparison with other groups of nozzles. The largest amount of a gaseous neutral agent is fed to this tier, since it initiates the initial contact of the neutral agent with the liquid phase of the slag left. In addition, from this tier, peripheral converter sections adjacent to the bottom are processed.
Следующая зона - зона частичного нанесения и обработки поверхности нанесенного гарнисажа, образуется группами сопел 46 расположенными тангенциально-наклонно под углом φ меньшим, чем угол λ. В этой зоне радиальная составляющая скорости струй больше по сравнению с предыдущей, соответственно, поднимающийся снизу вихрь диспергированной шлакогазовой смеси, дополнительно закручивается и одновременно отбрасывается на поверхность футеровки. The next zone is the zone of partial application and surface treatment of the applied skull, formed by groups of nozzles 46 located tangentially obliquely at an angle φ smaller than the angle λ. In this zone, the radial component of the velocity of the jets is greater than the previous one, and accordingly, the vortex of the dispersed slag-gas mixture rising from below is additionally twisted and simultaneously thrown to the surface of the lining.
Для предотвращения уноса диспергированной шлаковой смеси в верхней зоне (зона размещения группы сопел 5) оси сопел этой группы сориентированы радиально. В этой зоне образуется пневматический затвор, снижающий вероятность уноса частиц шлака, этому способствует ориентация струй нейтрального агента. Попадая в эту зону, частицы шлака отбрасываются продувочным агентом от нейтрального агента на поверхность футеровки, кроме того при взаимодействии вихревого потока и струй нейтрального агента происходит турбулизация потока, что повышает гидравлическое сопротивление при движении вихревого потока к устью конвертера. Для повышения дальнобойности струй нижнего уровня при износе футеровки по ходу кампании сопла (или части сопел) нижнего уровня 3 могут быть выполнены сменными. сменные сопла (или части сопел) должны иметь меньший критический диаметр в соответствии с разгаром футеровки. To prevent entrainment of the dispersed slag mixture in the upper zone (zone of placement of the nozzle group 5), the axis of the nozzles of this group are oriented radially. A pneumatic shutter is formed in this zone, which reduces the probability of entrainment of slag particles; this is facilitated by the orientation of the jets of the neutral agent. Once in this zone, the slag particles are discarded by the purge agent from the neutral agent to the surface of the lining, in addition, when the vortex stream and the jets of the neutral agent interact, the flow is turbulized, which increases the hydraulic resistance when the vortex stream moves to the mouth of the converter. To increase the range of the lower level jets during wear of the lining during the campaign, the nozzles (or part of the nozzles) of the
В варианте способа сжатый нейтральный газ подают одновременно снизу и сверху встречными потоками, при этом нижнюю подачу нейтрального газа повышают или понижают в соответствии с перемещением фурмы 2 по высоте конвертера. Это позволяет более рационально использовать энергию нейтрального агента за счет вспенивания жидкой шлаковой фазы нижними струями, поступающими из каналов 6, что облегчает дальнейшее образование вихревого потока. Регулируя подачу нейтрального агента из каналов 6, можно поднимать или опускать уровень вспененного шлака в соответствии с положением фурмы 2. При этом за счет раздельной подачи нейтрального агента к группам сопел разных уровней (3-5), осуществляют локальную обработку определенных участков футеровки конвертера. Например, из практики известно, что в районе цапф футеровка подвержена наибольшему износу, соответственно этот участок футеровки требует большего расхода материала и времени на его ремонт. Центральное нижнее продувочное сопло 22 на фурме 2 позволяет вести обработку днища на заключительном/начальном этапе нанесения гарнисажа в зависимости от выбранной технологии. При такой схеме подачи нейтрального агента жидкая фаза шлака переводится в многофазную систему (газожидкостная фаза), а затем в зонах действия струй нейтрального агента, истекающих из сопел групп 3-5, переводится за счет энергии колебаний волнового поля в жидкую фазу, которая наносится на поверхность футеровки. При этом вихревой поток "подпитывается" вспененным шлаком, поступающим из центральной зоны конвертера. Граница "подпитки" определяется динамическим уровнем, зависящим от положения фурмы 2 в конвертере 1, и высотой поднятия вспененного шлака. Управляя положением вышеупомянутого уровня, осуществляют обработку необходимого участка поверхности футеровки. In an embodiment of the method, compressed neutral gas is supplied simultaneously from the top and bottom by counter flows, while the lower supply of neutral gas is increased or decreased in accordance with the movement of the
По сравнению с известными предложенный способ (варианты) и устройство (варианты) позволяет коренным образом улучшить качество гарнисажа. Приведенные примеры иллюстрируют только принципиальную возможность управления химико-физическими параметрами шлака для использования его в качестве материала защитного покрытия футеровки, а также показывают только некоторые аспекты возможной технологии нанесения покрытий. Compared with the known, the proposed method (options) and device (options) can radically improve the quality of the skull. The examples given illustrate only the fundamental possibility of controlling the chemical-physical parameters of the slag for use as a material for the protective coating of the lining, and also show only some aspects of a possible coating technology.
Промышленная применимость предложенного изобретения, обеспечена тем, что на современных металлургических заводах с полным циклом производства использование заявленной технологии обеспечит как снижение затрат, так и повышение производительности конвертеров. The industrial applicability of the proposed invention is ensured by the fact that in modern metallurgical plants with a full production cycle, the use of the claimed technology will provide both cost reduction and increased productivity of converters.
Пневматическое вспенивание шлака на стены кислородного конвертера применяется в металлургии с начала 80-х годов, однако качественный скачок произошел в начале 90-х годов, когда на конвертерах завода в Индиана-Харборе продолжительности кампании огнеупоров превысила 10 тыс. плавок (обычный срок продолжительности кампании составляет не более 2500 плавок даже в случае использования новейших и дорогостоящих магнезитохромитовых огнеупоров). Pneumatic foaming of slag on the walls of an oxygen converter has been used in metallurgy since the beginning of the 80s, but a qualitative leap occurred in the early 90s, when the refractory campaign lasted more than 10 thousand heats on the converters of the Indiana Harbor plant (the usual campaign duration is no more than 2500 heats even in case of using the latest and expensive magnesite-chromite refractories).
В настоящее время, за рубежом широко используется технология вспенивания шлака, например на заводе фирмы "Бритиш стил" в Сканторпе первая кампания конвертеров с применением вспенивания шлака составил более 4000 тыс. плавок. Давление и расход азота аналогичен этим же показателям при подаче кислорода в кислородно-конвертерных цехах (обычно расход составляет около 36 тыс. норм. м3/ч при избыточном давлении 10 бар). Поскольку азот является обычным побочным продуктом для высокопроизводительных кислородных установок, снабжающих кислородно-конвертерные цехи высокочистым кислородом, стоимость азота на большинстве заводов минимальна. Такой азот подается в действующую кислородную фурму через автоматические перекрывающие клапаны и используется для продувки жидкого шлака, остающегося в конвертере после выпуска стали. Продувкой азотом под высоким давлением шлак вспенивается, вовлекается в вихревое движение и наносится на огнеупорную футеровку, прочно сцепляясь с ней, постепенно охлаждаясь и затвердевая. Шлак представляет собой огнеупорный материал, состоящий из извести, кремнезема и оксида магния, и его нанесение на поверхность футеровки является ремонтом дорогостоящей футеровки с использованием ранее бросовых побочных продуктов производства. Обычно конвертерный шлак увозят с завода, охлаждают водяными струями в больших ямах и затем отправляют для использования в качестве заполнителя при укладке автодорожного покрытия с издержками для металлургов.Currently, slag foaming technology is widely used abroad, for example, at the British Steel plant in Scunthorpe, the first campaign of converters using foaming slag amounted to more than 4000 thousand heats. The pressure and nitrogen flow rate are similar to those for oxygen supply in the oxygen converter shops (usually the flow rate is about 36 thousand normal m 3 / h at an overpressure of 10 bar). Since nitrogen is a common by-product for high-performance oxygen plants supplying oxygen-converter plants with high-purity oxygen, the cost of nitrogen in most plants is minimal. Such nitrogen is supplied to the existing oxygen lance through automatic shut-off valves and is used to purge the liquid slag remaining in the converter after the steel is released. By flushing with nitrogen under high pressure, the slag foams, gets involved in a vortex motion and is applied to the refractory lining, adhering to it firmly, gradually cooling and hardening. Slag is a refractory material consisting of lime, silica and magnesium oxide, and its application to the surface of the lining is a repair of an expensive lining using previously waste production by-products. Typically, converter slag is removed from the factory, cooled with water jets in large pits, and then sent for use as a filler when laying a road pavement at a cost to metallurgists.
Экономические преимущества очевидны. По данным зарубежной печати при использовании гораздо менее совершенной технологии (ремонт футеровки только за счет вспенивания шлака), чем заявленная достигнута годовая экономия составляет 1,98 млн.ф.ст. в расчете на один сталеплавильный агрегат. The economic benefits are obvious. According to foreign press, when using a much less perfect technology (lining repair only due to foaming of slag) than the declared annual savings of 1.98 million f.st. per one steelmaking unit.
Claims (24)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97119486/02A RU2111262C1 (en) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | Method of reconditioning of converter lining in hot state and device for its embodiment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97119486/02A RU2111262C1 (en) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | Method of reconditioning of converter lining in hot state and device for its embodiment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2111262C1 true RU2111262C1 (en) | 1998-05-20 |
| RU97119486A RU97119486A (en) | 1998-11-10 |
Family
ID=20199317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97119486/02A RU2111262C1 (en) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | Method of reconditioning of converter lining in hot state and device for its embodiment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2111262C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004020318A1 (en) * | 2002-08-31 | 2004-03-11 | Axsia Serck Baker Limited | Fluidising apparatus |
-
1997
- 1997-11-25 RU RU97119486/02A patent/RU2111262C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Григорьев В.П. и др. Конструкция и проектирование агрегатов сталеплавильного производства. - М.: МИСиС, 1995, с.35-54. Явойский В.И. и др. Применение пульсирующего дутья при производстве стали. - М.: Металлургия, 1985, с.111-126. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004020318A1 (en) * | 2002-08-31 | 2004-03-11 | Axsia Serck Baker Limited | Fluidising apparatus |
| US7364347B2 (en) | 2002-08-31 | 2008-04-29 | Axsia Serck Baker Limited | Fluidising apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5336090B2 (en) | Multifunctional injector and associated combustion process for metallurgical processing in arc furnaces | |
| CN105624358B (en) | A kind of method of single-turn stove dioxygen rifle production Low-phosphorus Steel | |
| SU914636A1 (en) | Method for spray gunniting of metal production unit lining | |
| RU2111262C1 (en) | Method of reconditioning of converter lining in hot state and device for its embodiment | |
| JPS62142706A (en) | Method for blowing granular particle into blast furnace | |
| DE69619866D1 (en) | DEVICE AND METHOD FOR TREATING STEEL MELT IN THE PRODUCTION OF ULTRA-LOW-COALED STEEL | |
| US6186410B1 (en) | Lance for heating or ceramic welding | |
| JP5544807B2 (en) | Top blowing lance for refining and converter refining method | |
| RU2388832C2 (en) | Procedure for mixing steel in ladle | |
| US3912244A (en) | Apparatus for oxygen-lancing a metallurgical bath | |
| CN105441624A (en) | Lance head structure and method for double-oxygen-flow adjustment of top blowing oxygen flow rate of converter | |
| FR2566802B1 (en) | METHOD FOR THE HEATING OF THE BLOW GAS OF A BLAST FURNACE BY A PLASMA GENERATOR | |
| RU97119486A (en) | METHOD OF RESTORING THE LIFT OF THE CONVERTER IN THE HOT STATE AND THE DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU2273669C1 (en) | Method of repair of converter lining and lance for realization of this method | |
| SU1199203A3 (en) | Nozzle for supplyin oxygen at supersonic speed | |
| RU2108397C1 (en) | Method of vortex concrete spraying of cylindrical linings and device for its embodiment | |
| US3911175A (en) | Method and a device for gunniting converter | |
| RU2213147C2 (en) | Method for circulation vacuumizing of liquid metal, system and apparatus for accomplishment of method | |
| RU2103378C1 (en) | Method for combined-type blow-through of molten metal in converters | |
| US3398944A (en) | Metallurgical processing apparatus | |
| UA82166C2 (en) | Method for lining fluxing of converter aggregate and overhead overhead tuyere for implementation thereof | |
| RU2074896C1 (en) | Method and aggregate of out-of-furnace refining of metal smelt | |
| RU1768648C (en) | Lance for metal blow in converter | |
| SU840119A1 (en) | Tuyere of blast furnace | |
| SU910769A1 (en) | Blasting tuyere for blast furnace |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20050121 |