Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,969

Производительность (Рк, т/ч) кислородно-конвертерного агрегата и длительность конвертерной плавки (τпл, ч) стали определяется уровнем теплопоглощения расплава в зоне продувки, т.е Рк=G/τпл, где G - масса металла в конвертере, т.

Длительность конвертерной плавки обратно пропорциональна средней плотности теплового потока ( f, кВт/м2) на развитую поверхность металла (Sр.з., м2) в барботажной зоне продувки агрегата и определяется по выражению:

f,                         (1)

где Δi - необходимое увеличение энтальпии металла по ходу продувки расплава кислородом в конверторе, кВт×ч.

Тепловой поток от струй дожигания оксида углерода (СО) на поверхность зоны продувки равен:

f,                              (2)

Где f - коэффициент передачи тепла металлу от струй дожигания; f - суммарный приход тепла от струй дожигания СО при дополнительной подаче кислорода (О2) над поверхностью металла в зоне продувке, кВт.

После подстановки f из выражения (2) в уравнение (1) для τпл получим формулу:

f,                    (3)

где f, кВт; ρ - плотность газа, кг/м3; значение 10,15×103 соответствует удельному количеству тепла, выделяемого при сжигании 1 кг СО, кДж/кг.

Из выражения (3) следует, что при постоянных значениях G и Δi длительность плавки заметно снижается (τпл), а следовательно и производительность (Рк) конвертера возрастает с увеличением f и f, что свидетельствует об эффективности применения новых [1, 2] фурм для продувки конвертерной ванны двухъярусным потоком кислорода.

Объем оксида углерода (VCO) дожигаемого в струях О2, равен удвоенному расходу кислорода, подаваемого над поверхностью металла в зоне продувки (Sр.з.), т.е. f, м3/с. В свою очередь расход О2 на дожигание СО определяется условиями технологии конвертерной плавки [1,3].

При соответствующих параметрах дутьевого режима конвертерной ванны кислородом определяем значение f в системе встречных газовых потоков над зоной продувки по выражению:

   f       (4)

где f, f и f - теплоусвоенное металлом, эндотермические потери тепла и теплоусвоенное ванной (металлом и шлаком); f - эффективный коэффициент теплопередачи от струй дожигания металлу.

Анализ выражения (4) показывает, что при Кэф=const повышение f и снижения величины f коэффициент f, т.е. возрастает, а это способствует снижению τпл (ур-е 3) и повышению производительности агрегата (Рк→max) конвертерного агрегата.

На основе проведенных исследований предложена структура технологической модели и разработан алгоритм расчета параметров конвертерной плавки, позволяющий их прогнозировать по ходу продувки и оптимизировать процессы шлакообразования, нагрева и обезуглероживания металла при различных режимах дутья в агрегате.

Термодинамические расчеты и анализ процесса дожигания СО в конвертере показали, что реакция СО+0,5О2→СО2 в объеме газошлакометаллической эмульсии является необратимой в интервале до 2000°К в рабочем пространстве конвертера вне барботажной зоны продувки. В том случае, если струи дожигания СО направляются непосредственно на поверхность барботажной зоны продувки, где температура достигает 2500°С, то имеют место значительные тепловые потери в результате диссоциации СО2, поступающего на поверхность металла, а также за счет эндотермических реакций восстановления СО2 железом и углеродом при подаче струй дожигания на поверхность металла и его брызг над реакционной зоной.

Следовательно, целесообразным является такой дутьевой режим с дожиганием СО в струях О2 над зоной продувки, при котором струи дожигания находятся на оптимальном расстоянии от головки фурмы и направляются на поверхность переходной зоны шлак-металл вне объема барботажной зоны продувки в конвертере.

Экспериментальным путем по результатам исследований на 5 т конвертере установлено, что при использовании режима дожигания СО в струях О2 для соответствующего дутьевого режима продувки конвертерной ванны существует оптимум для зависимости термического к.п.д. дожигания (ηт) от соотношения расходов f, Н/Нф и r/r0, где Н - текущее расстояние сопел дожигания относительно Нф и r - текущий радиус струи дожигания относительно начального радиуса r0 струи кислорода, поступающего в зону газошлакометаллической эмульсии на дожигание СО. Экстремальный характер зависимости ηт вызван газодинамическими и теплофизическими свойствами газоструйной системы из О2 при внедрении струй дожигания на поверхность металла в зоне продувки, заключающиеся в том, что при определенных условиях Σf =const по мере увеличения f возрастают потери тепла g и Qгух, что снижает Qвсо и ηт при данных значениях Н/Нф и r/r0 в системе встречных газовых потоков.

Таким образом, организация оптимального дутьевого режима конвертерной ванны с применением дополнительного дожигания оксида углерода струями кислорода над поверхностью зоны продувки позволяет интенсифицировать теплопередачу (излучением и конвекцией) от струй дожигания СО над поверхностью барботируемого металла, что способствует повышению производительности и улучшению технико-экономических показателей агрегата.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Меркер Э.Э. Карпенко Г.А.. Известия вузов «Черная металлургия». 2000. №4. с. 12-14.
  2. Кобеза И.И. Энергосберегающие методы интенсификации сталеплавильных процессов. М.: Металлургия, 1988. - 167 с.
  3. Меркер Э.Э. Газодинамическая защита зоны продувки в сталеплавильных агрегатах. М.: Металлургия, 1994. - 176 с.