Исследование процессов и разработка технологических основ плавки стали с применением газоструйных систем над зоной продувки агрегата

• Автор: Меркер, Эдуард Эдгарович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил.; 20х15 см

Работа выполнена в Московском государственном институте стали и сплавов технологическом университете

Официальные оппоненты

Доктор технических наук, профессор Югов П.И.

Доктор технических наук, профессор Глинков Г.М.

Доктор технических наук, профессор Рожков И.М.

Ведущее предприятие ОАО ММК Магнитогорский металлургический комбинат.

Защита состоите на заседании диссертг. ковском государствен,гическом универси, ле нинский проспект,

С диссертаци, МГИСиС ТУ.

су V

в Ю час. три МостехнолоСП1, Ле

знга йДя в библиотеке

Автореферат разосла.лгк,.Щ0т 0С1 г
Справки но телефону 5
Ученый секретарь диссертационноре Совета Д.2.2. доктор технических наук,
профессор , А.Е.Смин
Введение
В современных условиях развития металлургического производства весьма актуальными являются задачи по разработке ресурсосберегающих технологических режимов плавки стали, теоретических и практических аспектов новых энергосберегающих способов продувки сталеплавильной ванны кислородом и повышения эффективности тепловой работы печей. В диссертации обобщены результаты теоретических и прикладных исследований в промышленных и лабораторных условиях по разработке новых методов продувки сталеплавильной ванны кислородом и дутьевых устройств, создающих над зоной продувки высокоэффективную газоструйную систему из потоков С2 для интенсификации тепловой работы печи, совершенствования технологических процессов плавки стали, улучшения экологических показателей и повышения эффективности производства в целом, выполненных лично автором, под его руководством или при активном творческом участии в период с по г.г.
Широкое применение кислорода для интенсификации тепловых и технологических процессов в сталеплавильных печах позволило обеспечить высокую производительность агрегатов и, в ряде случаев, достигнуть хороших техникоэкономических показателей процесса. Однако, несмотря на значительный достигнутый прогресс, многие проблемы например, экологические, остаются пока нерешенными. В сталеплавильных печах интенсивная продувка ванны кислородом, представляющая сложный комплекс гидродинамических, диффузионных, тепловых и химических явлений, обладает весьма крупными недостатками из реакционной зоны продувки технологические газы выносят железистую пыль, брызги металла и шлака, которые снижают стойкост ь футеровки печи, засоряют газоходы, насадки регенераторов, котлыутилизаторы и ухудшают в целом энергоэкологические и технологические показатели процесса, а также тепловую работу печей и снижают некоторые техникоэкономические показатели производства. Кроме того, из реакционной зоны продувки выносится большое количество монооксида углерода СО, дожигание которого в пределах рабочего пространства печи и эффективное использование тепла от дожигания СО является актуальной, но весьма трудной задачей.
Настоящая диссертационная работа посвящена комплексному решению упомянутых проблем. Стержнем работы является идея по разработке, созданию и применению новых методов продувки металла кислородом и конструкции двухъярусных фурм с отдувом, создающие эффективную газодинамическую зашиту ГДЗ над ванной, позволяющую защищать огнеупорную футеровку от попадания брызг металла и пылей, осуществлять дожигание СО струями ГДЗ из и создавать внутриагрегатную газодинамическую пылсочистку ГДП, а также интенсифицировать
топические процессы плавки стали и обеспечивать эффективную тепловую
арегатов. Впервые автором обобщены и представлены экспериментальные и тес кие данные по использованию газоструйных систем из потоков и друV над зоной продувки для интенсификации технологических процессов плавл тепловой работы сталеплавильных печей в виде единой системы научных ь области металлургии стали и теплотехники, а данное новое научно.сьгское направление, на наш взглад, представляется весьма перспективным в с дальнейшим широким применением для интенсификации процессов плав. ЧГ1И, тепло и массообмена в печах и повышения эффективности тепловой работогатов и производства в целом.
Автор искренне благодарен профессорам МГИСиС ТУ докт. техн. наук, гфедрой ТЭМП, засл. деятелю науки и техники РФ Кривандину В.А., докт.
техн. наук, засл. деятелю науки и техники РФ Лузги ну В.П. за весьма ценные замечания по работе и большую помощь в подготовке диссертации.
Общая характеристика работы
Актуальность


Объектами исследований служили подовые сталеплавильные агрегаты электродуговыс, двухванные и мартеновские печи, кислородные конверторы, агрегаты внепечной обработки стали, лабораторные установки и печи, а также отдельные системы, тепловые и технологические процессы с тщательным контролем и измерением параметров тепловой работы печей. Основными параметрами, характеризующими эффективность действия системы встречных газовых потоков ВГП над зоной продувки рис. СО в струях ГДЗ из или сжатого воздуха, а также термический к. Дж и, наконец, коэффициент теплоотдачи от струй дожигания к ванне с Ми X Ьс, где число Нуссельта, X коэффициент теплопроводности и Ьс длина струй в системе встречных газовых потоков, м. Изучение характеристик ГДЗ в дозвуковых и сверхзвуковых режимах истечения из многосоплового блока проводили на специальных стендах. Для исследования закономерностей образования и характеристик зоны продувки использовали методы холодного рис. Масштабы моделирования выбирали исходя из условий идентичности критериев Архимеда и Фруда на образце и модели, а также Рейнольдса, Вебера и Импульса. Изучение газоплотносги ГДЗ, истекающих из сопел узла отдува двухъярусной фурмы рис. Рейнольдса, а процессы дожигания СО и массообмена между потоком отходящих газов и струями ГДЗ изучали с использованием сопел цилиндрических, Лаваля и с винтовой нарезкой. В экспериментах на горячих моделях осуществляли отбор проб газа с последующим их анализом на компоненты СО, С и . При исследованиях системы ВГП для использования в качестве газодинамической пылеочистки ГДП над зоной продувки сталеплавильной ванны применяли специальные установки, где отбирали пробы пыли для оценки степени сепарации с помощью этой струйной системы Со0л ти. Результаты опытных данных обработали методами множественной корреляции на ЭВМ, достоверность и надежность полученных связей оценивали по теоретическому коэффициенту корреляции г и критерию достоверности о, т. Температуру металла и отходящих из печи газов контролировали экспрессно и непрерывно с помощью термоэлектродов ПР 6 и ВР 5, а активность кислорода в металле а и содержание в отходящих газах методом ЭДС с помощью датчиков ЭХЭ, т. Контроль положения уровня шлакметалл по ходу продувки сталеплавильной ванны двухъярусными фурмами рис. Ов емкость ванны, т 1 температурный перепад за время бт Уг дх скорость нагрева металла в печи, Смин. МДжч. Осо суммарные приходы тепла при работе агрегата в режиме печи теплообменника и печитеплогенератора. Рп. Таким образом, концепция применения двухъярусных фурм с отдувом для интенсификации технологических процессов плавки стали представляется обоснованной и целесообразной при использовании газоструйных систем из над зоной продувки как для печей теплообменников, так и для теплогенераторов, что является предметом исследования в работе. При создании высокоэффективных газодинамических защит рис. СО струями ГДЗ из в атмосфере и в шлаке, а также провести исследования по изучению закономерностей истечения из сопел фурмы многоструйных потоков рис. Разработка новых конструкций двухъярусных фурм с отдувом и 2, результаты исследования и внедрения на 0 т. КарМК выявили высокую эффективность их применения, заключающуюся в том, что при наличии многоструйного потока кислорода над зоной продувки и создании за счет этого системы встречных газовьгс потоков системы ВГП над ванной, обеспечиваются условия по газодинамической защите поверхности реакционной зоны с достижением существенного снижения выноса брызг и пылей, повышения объема и ускорения процессов дожигания СО, улучшения теплообмена и теплового баланса плавки, снижения расхода чугуна и увеличения доли скрапа в шихтовке плавки, повышения выхода годной стали и производительности печей. Для разработки эффективных ресурсосберегающих технологий выплавки сталей, помимо внедрения двухъярусных фурм с отдувом рис. Патент РФ 9 и другие. Одной из важнейших задач при интенсификации сталеплавильной ванны двухъярусным потоком кислорода и создании системы ВГП над зоной продувки является разработка технологических режимов выилавш стали с минимальным пыле и брызгообразованием в ванне, существенным снижением выноса плавильной пыли из рабочего пространства, улучшением теплотехнических и экологических показателей процесса.