Разработка энергосберегающего дутьевого режима конвертерной ванны с целью повышения эффективности производства

• Автор: Карпенко, Галина Абдулаевна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 186 с. : ил.

Содержание

Общая характеристика работы

Введение

Глава 1. Анализ состояния исследуемой научнотехнической проблемы.

1.1. Технологические особенности конвертерной плавки при двухъярусной продувке

ванны кислородом с дожиганием оксида углерода.

1.2 Особенности структуры, состояние и температурные условия в реакционной зоне продувки конвертерной ванны.
1.3. Оценка эффективности тепловой работы конвертеров при использовании режима дожигания СО в струях Ог над ванной

1.4. Методика, объекты и задачи исследования

1.5. Выводы по главе

Глава 2. Исследование закономерностей образования, структуры и свойств газошлакометаллической эмульсии над зоной продувки в конвертере.
2.1. Исследование характеристик реакционной зоны при многоструйной продувке конвертерной ванны кислородом
2.2. Исследование на холодной модели поведения газовспененной ванны при различных режимах продувки жидкости газом
2.3. Взаимосвязь газонасыщенности реакционной зоны с газосодержанием в ГШМЭ при продувке конвертерной ванны кислородом. .
2.4. Исследование на модели состояния газошлаковой ванны, структуры и размеров переходной зоны шлакметалл в конвертере.
2.5. Выводы по главе
Глава 3. Исследование закономерностей взаимодействия газоструйиой системы дожигания со встречным потоком н анализ теплообмена в объеме газовспененного шлака над зоной продувки в конвертере.
3.1. Анализ свойств газоструйной системы и определения ее характеристик при истечении из многосоплового блока фурмы
3.2. Экспериментальное исследование закономерностей взаимодействия системы газовых струй со встречным газовым потоком.
3.3. Разработка математической модели и алгоритма расчета параметров системы встречных газовых потоков в конвертере.
3.4. Изучение теплообмена в барботируемом шлакогазовом объеме конвертера в условиях двухъярусной продувки ванны кислородом
3.5. Выводы по главе
Глава 4. Исследование технологического режима конвертерной плавки при различных условиях дожигания СО над зоной продувки с учетом влияния шлака.
4.1. Исследование технологического режима конвертерной плавки при двухъярусной продувке металла кислородом.
4.2. Экспериментальное изучение особенностей режима дожигания СО в объеме вспененного шлака над зоной продувки в конвертере.
4.3 Анализ эффективности кислородноконвертерного процесса при использовании дутьевого режима с различным расходом кислорода на дожигание оксида углерода и продувку металла.
4.4 Расчет экономической эффективности применения режимов продувки и дожигания оксида углерода в конвертере.
4.5 Выводы по главе
Глава 5. Разработка энергосберегающей технологии конвертерной плавки на основе интенсификации и оптимизации режима дожигания СО в газошлаковой ванне конвертера .
5.1. Исследование процесса дожигания СО в струях кислорода и анализ теплообмена при их взаимодействии со встречным потоком.
5.2. Разработка теплофизической модели и алгоритма расчета параметров тепловой работы конвертерной ванны.
5.3. Методика расчета газоструйной системы для оптимизации режима дожигания оксида углерода над зоной продувки в конвертере
5.4. Анализ результатов моделирования и оптимизация дутьевого режима конвертерной плавки стали с учетом дожигания СО в системе ВГП.
5.5. Выводы по главе 5.
6. Общие выводы и заключение.
7. Библиографический список
8. Приложения
Общая характеристика работы
Актуальность


Промышленные эксперименты по технологии комбинированной продувки , при расходе Ог на продувку ванны и дожигание СО в пределах 2,5г5,0 м3тмин и в том числе на донную продувку около 5 О2 от указанного расхода показали, что при использовании струй О2 на дожигание СО вместо обычно используемых 4х струй благодаря более эффективному дожиганию отходящих газов температура металла во время первой повалки возросла на С при снижении расхода чугуна на 9,4,2 кгт стали и увеличении количества перерабатываемого лома на 3,1 ь 5,0 кгт стали. Экспериментально установлено в работах 6,9, ,, , что существенная степень диссоциация СО2 после дожигания СО в струях О2 по реакции СО 0,2 СОг наступает при температуре более К в системе мсттлшлакгаз. Поэтому представляется целесообразным осуществлять дожигание СО кислородом вне зоны непосредственного воздействия струй Ог на металл рис. Выполненные эксперименты , на горячей модели конвертера с применением метода кинофотосъемки через прозрачное окно позволили рассчитать максимальную Ьтах при использовании сопел Лаваля и минимальную Ьтт при использовании цилиндрических сопел дожигания рис. ЬшахПф Ьщзх 3,о рмбСОБСХ, 1. Нф высота фурмы над металлом, м оцугол наклона оси сопла Лаваля к вертикали, град. Ьгшп Нф Ьт2 ,1 ч0 рмдсоБаг, 1. Ь и 1о потоки импульсов силы струй в единицу времени, кгмс2. Из Приведенных выражений следует, ЧТО ДЛЯ определения величин Ьтах И Ь,пш кроме значений а и аг, Нф, и рм требуется определять потоки импульсов силы для струй дутья рия,5 р иI С кгмс2, 1. Естественно, при использовании двухконтурных или двухъярусных фурм рис. Ь рассчитываются для соответствующих сопел дутья и дожигания. И , 2, i 0,5. Если угол между осями двух сопел равен р, то рассредоточенность двух струйных участков реакционной зоны рис. Нф x, 1. Обеспечение требуемой рассредоточенности кислородных струй в зоне продувки рис. СО над ванной под шлаком, но и способствует минимальному выходу из зоны продувки плавильной пыли и брызг, а также приводит к ускорению процессов шлакообразования. В работах 5, 9, отмечается, что имеют место режимы дожигания СО струями Ог при двухъярусной продувке ванны в объеме вспененного шлака , , вне барботажной рис. При этом скорости окисления углерода изменяются в пределах V0,0, мин, а химический состав технологической пыли колеблется в следующих пределах , 1,8,4, , 3 0,9,0, 1,,6, 3,,2 и i 3,,4. Применительно к новым комбинированным процессам по данной проблеме 1, большинство вопросов теории и практики остаются еще недостаточно изученными. Важным при этом является решение вопросов, относящихся к структуре и состоянию реакционной зоны в условиях применения высокоинтенсивной продувки ванны О2 с использованием двухъярусных, двухконтурных и других типов фурм 5, , . Принципиальными являются знания по изменению уровня вспененной шлаковой ванны, в особенности в условиях применения режимов дожигания СО в струях при использовании новых типов фурм рис. Рис. Схема взаимодействия кислородной погруженной струи с расплавом 1 фурма 2 крупные всплывающие газовые пузыри СО свищи 3 слой шлака 4 промежуточный активный слой шлакометаллической эмульсии 5 крупные шлаковые частицы 6 объемные циркуляционные течения расплава 7 факел дутья 8 металлический расплав 9 каши брызги. Нс высота жидкости, ДНЖ высота вспенивания жидкости. Из анализа рис. Д р. Нф Ч5а Д, 1. Д диаметр корпуса кислородной фурмы, м. УядЦ 1. Де Кгх 2. Рис. Схема реакционной зоны продувки РеС расплава а при содержании углерода более 2. РеСрасплава. Пунктир изотермы в расплаве, сплошные линии изотермы в газовой фазе радиус лунки со диаметр сопла. Характерным при продувке конвертерной ванны кислородом является рис. СО и СОг из реакционной зоны и образованием промежуточного слоя рис. ГШМЭ. В условиях высокой интенсивности продувки конвертерной ванны с комбинированным дутьем , , ещ более усложняется структура реакционной зоны , продувки рис. СО в кислородном потоке, и внешней вторичной зоны, где протекает окисление основной части углерода и других примесей металла за счт продуктов первичных реакций окислов железа. В результате вторичных реакций из зоны продувки выделяются их продукты СО и СО2.