Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Кислородная фурма конвертера

Кислород подают в конвертер через вертикально расположенную водоохлаждаемую фурму, которую вводят в полость конвертера через горловину строго по его оси. Давление кислорода перед фурмой составляет 1,0-1,6 МПа. Высоту фурмы над ванной можно изменять по ходу плавки; обычно она увеличивается при росте емкости конвертера и находится в пределах 1, 0-4, 8 м от уровня ванны в спокойном состоянии. Поднимают и опускают фурму с помощью механизма, сблокированного с механизмом вращения конвертера. Конвертер нельзя повернуть, пока из него не удалена фурма. Скорость подъема и опускания фурмы изменяется в пределах 0,1-1 м/с.

Фурма выполнена из трех концентрично расположенных стальных труб и снабжена снизу медной головкой с соплами (рис. 1). Полости, образованные трубами, служат для подачи кислорода, подвода и отвода охлаждающей воды. Наиболее часто применяют фурмы с центральной подачей кислорода (рис. 1, а). По средней трубе при этом подводят охлаждающую воду, а по наружной - отводят.

Применяются также кислородные фурмы с центральной подачей охладителя (рис. 1, б). В таких фурмах подаваемую через центральную трубу воду отводят по наружной трубе, а кислород подают по средней трубе. К верхней части труб прикреплены патрубки 5 для подвода кислорода, подвода и отвода воды. Чтобы избежать разрушения фурмы из-за напряжений, вызываемых различным тепловым расширением труб (наружная труба удлиняется сильнее, чем более холодные внутренние), в фурме предусматривают компенсирующие устройства: сильфонные компенсаторы, т.е. гофрированные металлические шланги (рис. 1, б); подвижные сальниковые уплотнения (рис. 1, 4) при соединении двух труб; телескопическое соединение (рис. 89,6) двух труб. Длина фурмы 300-т конвертера достигает 27 м.

Многосопловые кислородные фурмы с центральной подачей кислорода и воды)
Рисунок 1. Многосопловые кислородные фурмы с центральной подачей кислорода (а) и воды (б):
1-3 - стальные трубы; 4 - сальниковое уплотнение; 5 - патрубки для подачи кислорода и воды; 6 - компенсатор; 7 - сменная часть наружной трубы; 8 - медная головка; 9 - сопло; 10 - выемка

Головка фурмы является сменной, ее соединяют с трубами сваркой (см. рис. 2) или резьбой в сочетании со сваркой. В головке расположены сопла Лаваля 7, через которые кислород поступает в полость конвертера и распределитель воды, направляющий ее вдоль поверхности головки. Головки выполняют сварными и иногда литыми. Всю головку или ее нижнюю часть с соплами, обращенную к зоне наибольших (до 2600 °С) температур в конвертере, выполняют из меди. Это делают потому, что, обладая высокой теплопроводностью, медь быстро передает тепло охлаждающей воде, и поэтому даже в зоне высоких температур головка не перегревается и сохраняет прочность.

Число сопел Лаваля в головке изменяется от трех-четырех до шести-семи, возрастая по мере роста вместимости конвертера и количества вдуваемого кислорода. Сопла располагают веерообразно расходящимися, чтобы повысить степень рассредоточения дутья по объему ванны. Угол расхождения сопел (угол а наклона их осей к вертикали) уменьшают по мере снижения вместимости конвертера (от 19° у семисопловой фурмы для большегрузного конвертера до 9° у трехсопловой для небольшого конвертера); это необходимо, поскольку при большом угле расхождения кислородных струй они у малых конвертеров будут слишком приближаться к стенкам, вызывая усиленный износ футеровки.

Сопла Лаваля (рис. 2) применяют потому, что они, преобразуя энергию давления в кинетическую, обеспечивают скорость кислорода на выходе в 500 м/с и более; это необходимо для заглубления струй в ванну и Полного усвоения ею кислорода. Давление кислорода перед соплом должно быть более 0,9-1,2 МПа, а его диаметр определяют расчетом; приближенно диаметр минимального (критического) сечения сопла можно определить по формуле, мм:

  • d = 3,5V/Р ,
где р- давление перед соплом, МПа; V- расход кислорода через сопло (обычно не более 250 м3/мин).

Воду для охлаждения фурмы подают насосом в таком количестве, чтобы перепад температур на входе и выходе не превышал 30° во избежание выпадения из воды солей жесткости; на больших конвертерах расход воды достигает 500 м3/ч. Стойкость головок фурм составляет 50-150 плавок.

Сварная головка кислородной фурмы
Рисунок 1. Сварная головка кислородной фурмы:
1 - сопло Лаваля (медь); 2 - наружная тарелка (медь); 3 - распределитель воды; 4 - стальной патрубок; 5 - внутренняя тарелка; 6 - телескопическое соединение; 7 - компенсатор; 8-10 - стальные трубы; 11 - места сварки при смене головки

В первые годы освоения кислородно-конвертерного процесса применялись односопловые фурмы, позволявшие работать с небольшими расходами (до 200-250 м3/мин) кислорода; увеличение расхода кислорода при подаче одной струей вызывало выбросы металла при продувке.

Позднее были разработаны повсеместно применяемые в настоящее время многосопловые фурмы, которые благодаря рассредоточению кислородного потока на несколько струй, обеспечили более "мягкую" продувку и резкое уменьшение количества выбросов.

Переход на работу с многосопловыми фурмами позволил значительно увеличить интенсивность подачи кислорода и сократить благодаря этому длительность плавки, а также повысить выход годного металла на 1-2 % за счет уменьшения выбросов.

В настоящее время успешно конструируют фурмы, обладающие достаточной стойкостью при числе сопел, не превышающем семи.

Источник [2] → список литературы.

Читайте также:

Вернуться в начало раздела: Конвертерное производство стали
Вернуться на главную: Черная металлургия