Разработка и совершенствование конструкций гарнисажных фурм и технологии нанесения шлакового гарнисажа и торкрет-покрытий на футеровку конвертеров

• Автор: Калимуллин, Руслан Фаузелович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Современное состояние теории и технологии нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера и конструкций специальных гарнисажных фурм

1.1 Общие предпосылки использования магнезиальных шлакообразующих

материалов для повышения стойкости футеровки конвертеров

1.2 Дутьевой и шлаковый режимы кислородно-конвертерной плавки с формированием обогащенного оксидом магния шлака

1.3 Фурменные устройства и технология нанесения шлакового гарнисажа на

футеровку конвертера

1.4 Задачи исследования

2 Установки и методики исследования процесса нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера

2.1 Разработка методики определения параметров газопорошкового

ошлакования футеровки конвертера
2.2 Установка и методика низкотемпературного моделирования процесса
нанесения шлакового гарнисажа и торкрет-покрытий на футеровку конвертера
2.3 Методика проведения промышленных исследований
2.4 Выводы по главе
3 Лабораторные исследования процесса нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертеров посредством раздувки шлаковой ванны и факельного торкретирования
3.1 Низкотемпературное моделирование процесса нанесения шлакового
гарнисажа с использованием фурм, приспособленных для раздувки шлака и факельного торкретирования
3.2 Низкотемпературное моделирование гидрогазодинамических
особенностей раздувки шлаковой ванны газопорошковыми струями
3.3 Выводы по главе
4 Численное моделирование гидро-газодинамических и массообменных
процессов в полости конвертера при нанесении гарнисажа путем раздувки
шлакового расплава
4.1 Моделирование параметров сверхзвуковой струи при раздувке шлака в конвертере
4.2 Моделирование газопорошкового течения в фурме с внешним смешением
4.3 Выводы по главе
5 Разработка конструкций гарнисажных фурм и технологии нанесения
шлакового гарнисажа на футеровку 350-т конвертеров ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК».
5.1 Предпосылки модернизации оборудования и совершенствования технологии горячих ремонтов футеровки 350-т конвертеров
5.2 Моделирование термогазодинамических особенностей торкретирования футеровки конвертеров карбонатными торкрет-массами
5.3 Изучение закономерностей распространения и формирования торкрет-факелов в процессе «горячего» ремонта футеровки конвертеров
5.4 Разработка и совершенствование газоохлаждаемых конструкций торкрет-гарнисажных фурм и технологии нанесения шлакового гарнисажа с их использованием
5.5 Особенности проектных решений конструкций дутьевых устройств для газопорошковой раздувки шлака и освоение технологии
5.6 Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников Приложения

Введение
Актуальность работы. Кислородно-конвертерный процесс благодаря технологической гибкости и высокой производительности занимает ведущую роль в структуре способов производства стали как у нас в стране, так и за рубежом.
Тепловая работа конвертеров, их производительность, качество и себестоимость стали во многом определяются стойкостью футеровки.
В настоящее время технология выплавки стали в кислородно-конвертерных цехах отрасли предусматривает рафинирование ванны в процессе продувки с одновременным формированием конечного шлака с повышенным содержанием оксида магния (8-14 %) за счет присадок различных магнезиальных
шлакообразующих материалов. При этом повышение стойкости периклазоуглеродистой футеровки конвертеров достигается путем:
- нанесения на футеровку агрегата защитного шлакового гарнисажа известным способом раздувки подготовленного, насыщенного М§0, шлака газовыми струями, формируемыми при подаче азота через верхнюю многосопловую кислородную фурму классической конструкции;
- факельного торкретирования двухкомпонентными торкрет-массами из обожженного огнеупорного порошка (магнезита или доломита) и углеродсодержащего материала (кокса, угля, сланца);
- дополнительной подварки боем использованных огнеупоров мест локального износа футеровки.
Даже в случае применения перечисленного комплекса мероприятий все же главными факторами, обеспечивающими рост показателей стойкости футеровки конвертеров, являются применение специальных магнезиальных флюсов для формирования конечного шлака с повышенными гарнисажными свойствами, способ и конструкция фурмы для нанесения шлакового гарнисажа на стенки агрегата. Вместе с тем, необходимо учесть, что в конвертерных цехах не удается в полной мере обеспечить эффективное применение гарнисажных технологий при продлении кампании конвертеров из-за использования повышенного количества

Для раздувки подготовленного конечного шлака специальной гарнисажной фурмой (рисунок 2.1) определяющими параметрами дутьевого режима являются:
- число сопел Лаваля в наконечнике фурмы пл, шт; угол наклона сопел к вертикальной оси фурмы а п и в плане между осями соседних сопел уь град; выходной диаметр сопла <фл, м; диаметр окружности расположения осей выходных сечений сопел на торце наконечника сіл, м;
- объемная скорость азота через одно сопло м3/с; линейная скорость илых, м/с, плотность рг, кг/м3, и температура Т1ШХ, К, азотной струи на выходе из сопла; расстояние от среза сопла до днища конвертера, Нф, м; температура окружающей среды в полости конвертера Т01ф, К;
- глубина жидкой ванны шлака Ьш, м; диаметр цилиндрической части конвертера Д ц, м; плотность жидкого шлака рш, кг/м3; глубина Ь к и диаметр Дк обособленного кратера в шлаковой ванне, м; общий диаметр зоны на поверхности шлака Д об1„, м; скорость отраженного потока азота, перемещающегося вдоль поверхности кратера иотр, м/с; ускорение свободного падения g, м/с2.
При этом следует отметить, что распространение азотных струй в рабочем пространстве конвертера происходит в неизотермических условиях и вероятней всего при реальных расходах азота и изменении положения фурмы происходит пробой струями ванны жидкого шлака с формированием отраженных от днища газовых потоков, вызывающих направленный брызговынос шлаковых объемов из пределов зоны взаимодействия. Раздувка шлака в режиме образования зон с фиксируемой глубиной в шлаковой ванне возможна на определенных стадиях операции, но с точки зрения обеспечения максимального брызговыноса, по-видимому, малоэффективна.
В случае раздувки шлака азотно-порошковыми струями через специальную гарнисажную фурму, содержащую наконечник с соплами Лаваля для подачи азота по центру которых с равномерным зазором размещены цилиндрические сопла для вдувания порошкообразных магнезиальных материалов в потоке несущего газа