RU2222606C2

RU2222606C2 - Method of removal of skull from blast tuyere and device for realization of this method

Info

Publication number: RU2222606C2
Application number: RU2000127311/02A
Authority: RU
Inventors: Виктор Яковлевич Агарков (UA); Виктор Яковлевич Агарков; Василий Андреевич Кучеров (UA); Василий Андреевич Кучеров; Валерий Юрьевич Дюбин (UA); Валерий Юрьевич Дюбин; Дмитрий Николаевич Шилёв (UA); Дмитрий Николаевич Шилёв; В чеслав Михайлович Клипин (UA); Вячеслав Михайлович Клипин; Виктор Александрович Куленцов (UA); Виктор Александрович Куленцов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Многопрофильное предприятие "Азовмашпром"
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2004-01-27

Abstract

FIELD: metallurgy; mechanical engineering; removal of skull from blast tuyeres in melting of liquid metal. SUBSTANCE: proposed method includes fusion and washing-off of heated skull by radial gas jets over perimeter of tuyere with two simultaneous flows directed at angle relative to tuyere axis during upward motion of tuyere. Fusion and washing-off of skull are performed by gas-oxygen mixture immediately after completion of lancing. Content of oxygen in mixture reduced by 10-40% 1-10 minutes after lancing. Device proposed for realization of this method includes ring-shaped collector located above neck of metallurgical furnace; said ring-shaped collector is provided with two rows of fusion and washing- off nozzles located radially over perimeter at angle relative to tuyere axis. Ring-shaped collector is located above water jacket of furnace gas exhaust passage. Jet fusion nozzles are located at angle of 65-80 deg. relative to tuyere axis. Device is provided with gas mixing system and gas supply control and monitoring system. EFFECT: avoidance of burn-through of tuyere; enhanced efficiency of removal of skull due to control of fusion and washing-off parameters. 3 cl, 2 dwg,1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии и машиностроительной промышленности, в частности к снятию настылей с продувочных фурм, применяемых при выплавке жидкого металла. The invention relates to the field of metallurgy and machine-building industry, in particular to the removal of dust from blowing tuyeres used in the smelting of liquid metal.

Известны способы удаления настыли с продувочных фурм механическим воздействием, а также за счет оплавления настыли (а.с. СССР 1084575, МПК F 27 D 1/16, 1975 г. БИ 13, 1984 г.). Способ предусматривает оплавление настыли при сжигании топлива с подачей флюсов и регламентирует состав и количество подаваемых флюсов. Known methods of removing hardening with blowing lances by mechanical action, as well as by melting hardening (AS USSR 1084575, IPC F 27 D 1/16, 1975 BI 13, 1984). The method provides for the melting of nastily when burning fuel with the supply of fluxes and regulates the composition and quantity of fluxes supplied.

Известный способ приводит к увеличению количества шлака в металлургической печи, что снижает ее производительность. The known method leads to an increase in the amount of slag in a metallurgical furnace, which reduces its productivity.

Известен способ удаления настылей с продувочных фурм оплавлением при подаче кислорода радиальными струями на нагретую настыль по периметру фурмы (а. с. СССР 1724697, С 21 с 5/46, 5/48, 1989 г. БИ 13, 1992 г.), принятый за прототип. Согласно способу кислород подают через 1...8 минут после окончания продувки одновременно двумя струями, причем нижний поток направлен под углом 55...60^o, а верхний - под углом 15...20^o к оси фурмы, причем фурму перемещают снизу вверх.A known method of removing streaks from purge tuyeres by reflowing when oxygen is supplied by radial jets to a heated streak along the tuyere perimeter (a.a. USSR 1724697, С 21 с 5/46, 5/48, 1989, BI 13, 1992), adopted for the prototype. According to the method, oxygen is supplied 1 ... 8 minutes after the end of purging simultaneously with two jets, the lower stream being directed at an angle of 55 ... 60 ^o and the upper one at an angle of 15 ... 20 ^o to the axis of the tuyere, and the tuyere is moved from the bottom up.

Недостатком известного способа является его низкая эффективность по причине необходимости паузы не менее 1 минуты после окончания продувки, что обусловлено необходимостью подъема фурмы и ввода ее в кольцевой коллектор, что приводит к охлаждению настыли и снижению эффективности ее оплавления и смыва. Другим недостатком является опасность прожега фурмы по причине применения чистого кислорода. При низких температурах настыли оплавление и смыв будут неэффективны, при повышенной температуре имеется опасность прожега фурмы. Таким образом, осуществление способа возможно в очень узких температурных пределах и других факторах, не регламентированных изобретением. The disadvantage of this method is its low efficiency due to the need for a pause of at least 1 minute after the end of the purge, due to the need to lift the lance and enter it into the annular collector, which leads to cooling of the nastily and decrease the efficiency of its fusion and flushing. Another disadvantage is the danger of burning lances due to the use of pure oxygen. At low temperatures, melting and rinsing will be ineffective, at elevated temperatures there is a danger of burning lances. Thus, the implementation of the method is possible in a very narrow temperature range and other factors not regulated by the invention.

В основу изобретения поставлена задача разработать способ удаления настыли с продувочной фурмы путем применения для оплавления и смыва смеси газов и регламентации технологического режима удаления настыли, чем обеспечить повышение его эффективности и безопасности. The basis of the invention is the task to develop a method for removing nastily from the purge lance by applying for melting and flushing a mixture of gases and regulating the technological regime of nastole removal, thereby improving its efficiency and safety.

Для решения поставленной задачи в способе удаления настыли с продувочной фурмы, включающем оплавление и смыв разогретой настыли радиальными струями по периметру фурмы одновременно двумя потоками, при перемещении фурмы снизу вверх, в соответствии с изобретением, оплавление и смыв производят газокислородной смесью непосредственно после окончания продувки, причем через 1...10 минут содержание кислорода в смеси снижают на 10...40%. To solve the problem in a method of removing nastole from a purge lance, including melting and rinsing the heated nastily with radial jets along the perimeter of the lance simultaneously in two streams, when moving the lance from the bottom up, in accordance with the invention, the melting and rinsing is carried out by a gas-oxygen mixture immediately after the purge is completed, and after 1 ... 10 minutes, the oxygen content in the mixture is reduced by 10 ... 40%.

Применение газокислородной смеси вместо чистого кислорода позволяет в широких пределах регулировать интенсивность нагрева и оплавление настыли в зависимости от ее исходной температуры, изменяя соотношение компонентов смеси, что повышает технологичность и безопасность применения способа. The use of a gas-oxygen mixture instead of pure oxygen makes it possible to widely control the intensity of heating and the fusion of nastily depending on its initial temperature, changing the ratio of the components of the mixture, which increases the manufacturability and safety of the method.

Удаление настыли непосредственно после окончания продувки дает возможность максимально использовать тепловую энергию, накопленную настылью в процессе продувки, повышая эффективность способа. Removing nastily immediately after the end of the purge makes it possible to maximize the use of thermal energy accumulated by the nastily during the purge, increasing the efficiency of the method.

Изменение содержания кислорода в газокислородной смеси через 1...10 минут обеспечивает эффективность и безопасность применения способа, так как в процессе удаления настыли ее температура возрастает, что может привести к прожегу фурмы. Так, снижение содержания кислорода на 25% позднее, чем через 10 минут допускает возможность прожега фурмы, а ранее, чем через 1 минуту резко увеличивает продолжительность удаления настыли, снижая эффективность способа (см. таблицу). Снижение содержания кислорода через 5 минут после окончания продувки менее, чем на 10% в ряде случаев привело к прожегу фурмы, а более, чем на 40% увеличило время смыва настыли, снизив эффективность способа. Changing the oxygen content in the gas-oxygen mixture after 1 ... 10 minutes ensures the efficiency and safety of the application of the method, since during the removal process it has become hot, its temperature rises, which can lead to burning of the lance. So, a decrease in oxygen content by 25% later than after 10 minutes allows the lances to be burned through, and earlier than after 1 minute it sharply increases the duration of removal of nastily, reducing the effectiveness of the method (see table). Reducing the oxygen content 5 minutes after the end of the purge by less than 10% in some cases led to the burning of the tuyeres, and more than 40% increased the flushing time of the coating, reducing the efficiency of the method.

Временной промежуток, также как состав и соотношение компонентов газокислородной смеси зависят от толщины настыли, ее температуры, в том числе по высоте фурмы и определяются оператором опытным путем. Так, с ростом толщины настыли и снижением ее температуры используют наиболее богатую кислородом смесь и снижение содержания кислорода производят через 8...10 минут. При достаточно тонкой и разогретой настыли снижение содержания кислорода на 35.. . 40% осуществляют уже через 1...2 минуты, чтобы не допустить прогара фурмы. Возможно применение воздуха, природного газа и т.д. Общее время смыва также зависит от толщины настыли, ее температуры и интенсивности смыва. The time period, as well as the composition and ratio of the components of the gas-oxygen mixture depend on the thickness of the coating, its temperature, including the height of the lance and are determined by the operator experimentally. So, with an increase in the thickness of the coating, and a decrease in its temperature, the most oxygen-rich mixture is used and a decrease in the oxygen content is performed after 8 ... 10 minutes. With a sufficiently thin and warmed temperature, a decrease in oxygen content of 35 ... 40% is carried out after 1 ... 2 minutes to prevent burn-out of the lance. Perhaps the use of air, natural gas, etc. The total flush time also depends on the thickness of the coating, its temperature and the intensity of the flush.

Пример. Для удаления настыли с продувочной фурмы сталеплавильного конвертора емкостью 250 тонн использовали устройство, расположенное над кессончиком камина газоотводящего тракта конвертора, и представляющее собой кольцеобразную горелку с двумя рядами сопел (оплавляющих и смывающих), ориентированных относительно оси фурмы. Непосредственно после окончания продувки, фурму с разогретой настылью через кессончик камина поднимали вверх, одновременно включив подачу газокислородной смеси (80% кислорода и 20% азота) в горелку. Через 5 минут содержание кислорода в смеси снизили на 25%, соответственно увеличив долю азота в смеси. Таким образом, верхняя наиболее холодная часть настыли была удалена более жесткими струями обогащенной кислородом смеси, а более разогретая - менее интенсивными струями без прожега фурмы. Общее время удаления настыли составило 10 минут. Реализация способа позволяет предотвратить прожег фурмы в процессе удаления настыли, а также повысить эффективность ее удаления за счет возможности регулирования технологических параметров ее оплавления и смыва (см. таблицу). Example. A device located above the caisson of the fireplace of the converter exhaust gas duct and representing a ring-shaped burner with two rows of nozzles (melting and flushing) oriented relative to the axis of the tuyere was used to remove the accretion from the purge lance of a 250-ton steel tank with a capacity of 250 tons. Immediately after the purge was completed, the lance with a heated bed was raised up through the fireplace box, while simultaneously turning on the supply of a gas-oxygen mixture (80% oxygen and 20% nitrogen) to the burner. After 5 minutes, the oxygen content in the mixture was reduced by 25%, respectively increasing the proportion of nitrogen in the mixture. Thus, the upper coldest part of the nastily was removed by more rigid jets of the oxygen-enriched mixture, and the warmer one by less intense jets without burning the tuyeres. The total time for removal of nastily was 10 minutes. The implementation of the method allows to prevent burn-out of the tuyeres in the process of removal of nastily, as well as to increase the efficiency of its removal due to the possibility of controlling the technological parameters of its fusion and flushing (see table).

Известно устройство для удаления настыли с фурмы, содержащее охлаждаемую головку с фрезами, позволяющее удалять настыль механическим путем (а.с. СССР 852940, С 21 с 5/48, 1982 г. БИ 12, 1975 г.). Недостатком известного устройства является низкая эффективность удаления настыли по причине того, что срезка настыли возможна только в размягченном состоянии, что не всегда имеет место в реальных условиях. Другим недостатком является возможность деформации стенки фурмы в процессе удаления недостаточно разогретой настыли. A device is known for removing nastily from a tuyere containing a cooled head with milling cutters that allows you to remove nastylya mechanically (A.S. USSR 852940, C 21 from 5/48, 1982 BI 12, 1975). A disadvantage of the known device is the low efficiency of removal of nastily due to the fact that cutting nastily is possible only in a softened state, which is not always the case in real conditions. Another disadvantage is the possibility of deformation of the lance wall in the process of removing insufficiently warmed nastily.

Известно устройство для удаления настыли с фурмы, описанное в способе по а. с. СССР 1724697, С 21 с 5/46, 5/48, 1989 г. БИ 13, 1992 г., принятое за прототип. Известное устройство для удаления настыли представляет собой кольцеобразный коллектор, расположенный непосредственно над горловиной конвертора с двумя рядами оплавляющих и смывающих сопел, ориентированных относительно оси фурмы, причем оплавляющие сопла расположены под углом 55... 60^o, а смывающие - под углом 15...20^o к оси фурмы.A device for removing annoying from the lance, described in the method according to a. from. USSR 1724697, C 21, 5/46, 5/48, 1989; BI 13, 1992, adopted as a prototype. The known device for removing nastily is an annular collector located directly above the neck of the converter with two rows of melting and flushing nozzles oriented relative to the axis of the tuyeres, and the melting nozzles are located at an angle of 55 ... 60 ^o , and flushing nozzles are at an angle of 15 ... 20 ^o to the axis of the tuyere.

Недостатком известного устройства является недостаточная его эффективность по причине расположения коллектора непосредственно над горловиной конвертора. Такое расположение требует паузы для предотвращения засорения сопел брызгами металла и шлака. A disadvantage of the known device is its lack of effectiveness due to the location of the collector directly above the neck of the converter. This arrangement requires a pause to prevent clogging of the nozzles by splashes of metal and slag.

Кроме того, согласно описанию, после продувки фурму необходимо поднять в крайнее верхнее положение, над горловиной установить коллектор, опустить в него фурму и лишь затем начать смыв настыли. Необходимость паузы между перекрытием продувки и началом смыва приводит к подсуживанию настыли и снижению эффективности ее удаления. In addition, according to the description, after purging the tuyere, it is necessary to raise it to its highest position, install a collector above the neck, lower the tuyere into it and only then start washing off. The need for a pause between the overlapping of the purge and the beginning of the flush leads to a narrowing of the nastily and a decrease in the efficiency of its removal.

Недостатком известного устройства является также расположение сопел оплавляющих струй под углом 55...60^o к оси фурмы. Такое расположение оправдано отчасти только в случае применения для оплавления чистого кислорода, что увеличивает опасность прожега фурмы.A disadvantage of the known device is the location of the nozzles of the melting jets at an angle of 55 ... 60 ^o to the axis of the lance. Such an arrangement is partially justified only if pure oxygen is used for reflowing, which increases the risk of burning lances.

Еще одним недостатком известного устройства является также невозможность плавного регулирования процесса по причине отсутствия газосмесительной системы, системы регулирования и контроля подачи газов. Указанный недостаток связан с применением для удаления настыли чистого кислорода, однако поскольку диапазон толщин и температур настыли достаточно широк, эффективность и безопасность удаления зависит от возможности плавного регулирования процесса в широких пределах. Another disadvantage of the known device is the inability to smoothly control the process due to the lack of a gas mixing system, a control system and gas supply control. This drawback is associated with the use of pure oxygen to remove the coating, however, since the range of thicknesses and temperatures has been wide enough, the efficiency and safety of removal depends on the possibility of smooth control of the process over a wide range.

В основу изобретения поставлена задача разработать устройство для удаления настыли с продувочной фурмы путем оптимизации места расположения коллектора и угла наклона сопел оплавляющих струй, а также введения в устройство дополнительных регулирующих элементов, чем обеспечить повышение эффективности и безопасности удаления настыли. The basis of the invention is the task of developing a device for removing nastole from the purge lance by optimizing the location of the collector and the angle of inclination of the nozzles of the melting jets, as well as introducing additional regulatory elements into the device, thereby improving the efficiency and safety of removing nastily.

Для решения поставленной задачи в устройстве для удаления настыли с продувочной фурмы, включающем расположенный выше горловины металлургической печи кольцеобразный коллектор с двумя рядами расположенных по периметру радиально под углом к оси фурмы сопел, согласно изобретению, кольцеобразный коллектор расположен над кессончиком камина газоотводящего тракта печи, а сопла оплавляющих потоков струй расположены под углом 65...80^o к оси фурмы, причем устройство снабжено газосмесительной системой и системами регулирования и контроля подачи газокислородной смеси в коллектор.To solve the problem, in a device for removing accretion from a purge lance, including an annular collector located above the throat of a metallurgical furnace with two rows of nozzles arranged perimeter radially at an angle to the axis of the lance of the nozzle, according to the invention, an annular collector is located above the fireplace caisson of the furnace exhaust duct, and the nozzle melted streams of jets positioned at an angle of 65 ... 80 ^o to the lance axis, wherein the device is provided with a gas mixing system and the systems of regulation and control feed azokislorodnoy mixture in the manifold.

Расположение кольцеобразного коллектора над кессончиком камина газоотводящего тракта печи позволяет начать удаление настыли непосредственно после окончания продувки, поскольку от засорения сопел брызгами коллектор защищен камином. Такое расположение позволяет повысить эффективность снятия настыли, так как ее температура будет максимально высока. The location of the annular collector above the caisson of the fireplace gas exhaust duct allows you to start removing the accretion immediately after the purge is completed, since the collector is protected by a fireplace from clogging of nozzles with spray. This arrangement allows you to increase the efficiency of removing nastily, since its temperature will be as high as possible.

Расположение сопел оплавляющих потоков струй по периметру радиально под углом 65. . . 80^o к оси фурмы повышает эффективность оплавления настыли, уменьшает время оплавления в 2. ..2,5 раза и учитывает как использование горячей настыли, так и применение газокислородной смеси, что снижает опасность прожега фурмы.The location of the nozzles of the melting stream flows along the perimeter radially at an angle of 65.. . 80 ^o to the axis of the tuyere increases the efficiency of melting of the nastily, reduces the time of melting by 2. .. 2.5 times and takes into account the use of hot nastily and the use of a gas-oxygen mixture, which reduces the risk of burning the tuyeres.

Наличие газосмесительной системы, системы регулирования и контроля подачи газов обеспечивает эффективность и безопасность применения устройства, так как позволяет регулировать интенсивность нагрева и удаления настыли в зависимости от исходного состояния настыли, изменяя и контролируя соотношение компонентов газовой смеси и их давление. The presence of a gas mixing system, a gas supply regulation and control system ensures the efficiency and safety of the device, since it allows you to adjust the intensity of heating and removal of nastily depending on the initial state of nastily, changing and controlling the ratio of the components of the gas mixture and their pressure.

На фиг.1 приведен пример выполнения конструкции устройства для удаления настыли. Кольцеобразный коллектор 1 с двумя рядами оплавляющих 2 и смывающих 3 сопел расположен над кессончиком камина 4. Сопла 2, образующие оплавляющие потоки, расположены по периметру радиально под углом 65...80^o к оси фурмы. Продувочная фурма 6 с настылью 7 может перемещаться в кессончике, проходя через кольцевой коллектор, оборудованный газосмесительной системой, системой регулирования и контроля подачи газов.Figure 1 shows an example of the design of the device for removing annoying. An annular collector 1 with two rows of melting 2 and flushing 3 nozzles is located above the caisson of the fireplace 4. Nozzles 2 forming melting flows are located around the perimeter radially at an angle of 65 ... 80 ^o to the axis of the tuyere. The blowing lance 6 with a bed 7 can be moved in a box, passing through an annular manifold equipped with a gas mixing system, a gas control and monitoring system.

Работает устройство следующим образом. Непосредственно после окончания продувки фурму 6 с настылью 7 из горловины конвертора 5 через кессончик камина 4 газоотводящего тракта и кольцевой коллектор 1 начинают поднимать вверх. Одновременно через газосмесительную систему, систему регулирования и контроля 8 в коллектор подают газовую смесь (например, кислород с азотом). Соотношение компонентов смеси и ее давление задают исходя из степени разогрева настыли и ее толщины. Чем толще и холоднее настыль, тем калорийнее должна быть смесь и выше ее давление. Наличие газосмесительной системы, системы регулирования и контроля 8 позволяет также корректировать интенсивность удаления настыли по высоте фурмы, так как в процессе удаления температура настыли увеличивается и, чтобы избежать прожега фурмы, интенсивность удаления настыли, а именно ее оплавление необходимо снижать. The device operates as follows. Immediately after completing the purge, the lance 6 with the bed 7 from the neck of the converter 5 through the caisson of the fireplace 4 of the exhaust duct and the annular collector 1 begin to lift up. At the same time, through the gas mixing system, control and monitoring system 8, a gas mixture (for example, oxygen with nitrogen) is supplied to the collector. The ratio of the components of the mixture and its pressure are set based on the degree of heating of the nastily and its thickness. The thicker and colder the overlay, the caloric the mixture should be and its pressure is higher. The presence of a gas mixing system, a control and monitoring system 8 also allows you to adjust the intensity of removal of nastily along the height of the lance, since during the removal the temperature of the nastily increases and, in order to avoid burn-through of the lance, the intensity of the nastily removal, namely, its fusion, must be reduced.

На фиг.2 представлена схема взаимного расположения функциональных элементов газосмесительной системы и системы регулирования и контроля подачи газокислородной смеси в коллектор, которые на фиг.1 обозначены одной позицией 8. Figure 2 presents a diagram of the relative positioning of the functional elements of the gas mixing system and the system for regulating and controlling the supply of the gas-oxygen mixture to the collector, which are indicated in Fig. 1 by one position 8.

Газосмесительная система, системы регулирования и контроля подачи газов включают, например, разделительные сосуды с манометрами 9. Расходы компонентов газовой смеси измеряют и регулируют по методу переменного перепада давления в зависимости от расхода. В состав расходомеров могут входить, например, диафрагмы камерные 10 и преобразователи разности давлений 11. Стабилизацию давления смеси осуществляют стабилизатором 12, а контроль можно осуществлять программируемым контролером 13, отсечка подачи газов производится исполнительными отсечными устройствами. The gas mixing system, gas supply control and monitoring systems include, for example, separation vessels with pressure gauges 9. The flow rates of the components of the gas mixture are measured and controlled by the method of variable pressure difference depending on the flow rate. The composition of the flowmeters may include, for example, chamber diaphragms 10 and pressure difference transducers 11. The pressure of the mixture is stabilized by a stabilizer 12, and control can be carried out by a programmable controller 13, gas supply is cut off by executive shut-off devices.

Использование предлагаемого устройства позволяет удалить настыль толщиной 120 мм в течение 6 минут за один проход. Случаев прожега фурмы не наблюдалось. Using the proposed device allows you to remove nastily 120 mm thick for 6 minutes in one pass. No cases of burned tuyeres were observed.

Claims

1. A method of removing nastoyl from the purge lance, including supplying, after the end of the purge with radial jets around the perimeter, of the lance moved from the bottom up to the heated gas layer simultaneously with two streams for melting and rinsing the nastily, which are characterized by the fact that the melting and rinsing of the nastily is carried out gas-oxygen mixture immediately after purging, and after 1-10 minutes, the oxygen content in the mixture is reduced by 10-40%, while directing the flow of jets of gas-oxygen mixture fusing to the floor, I direct t at an angle of 65-80 ° to the axis of the lance.

2. A device for removing accretion from the purge lance, containing an annular collector located above the neck of the metallurgical furnace with two rows of nozzles arranged radially at an angle to the axis of the lance of the nozzle, which is capable of simultaneously supplying two streams of gas jets to the heated coating, respectively melting and washing away, characterized in that it is equipped with a gas mixing system and a system for regulating and controlling the supply of a gas-oxygen mixture to the collector, which is located above the caisson to amine of the gas exhaust duct of the furnace, and nozzles for supplying melting streams of jets are located at an angle of 65-80 ° to the axis of the tuyere.