СТАЛЕВЫПУСКНОЙ БЛОК КОНВЕРТЕРА

Полезная модель относится к черной металлургии, а именно к огнеупорным футеровкам конвертеров, а точнее к конструкциям сталевыпускных отверстий конвертеров.
Затраты на огнеупоры являются весомой статьей расходов по переделу в конвертерном производстве стали. Длительность службы футеровки агрегатов в значительной мере определяется стойкостью огнеупоров леточного узла Их частый выход из строя в течение кампании вынуждает останавливать конвертер на трудоемкий ремонт, нередко сопровождающийся потерей строительной прочности верхних участков футеровки.
В последние годы в мировой практике футеровку конвертеров и леточные узлы выполняют из периклазоуглеродистых огнеупоров, что повысило стойкость футеровки до 2-5 тыс. плавок и более [1, Бойченко Б.М., Величко А.Г. и др. Современные тенденции развития конвертерного производства стали в мире и на Украине. Сталь. 2002. №8. с.20-24].
Однако при высокой стойкости футеровки конвертеров стойкость лучших леточных узлов не превышает 90- 100 плавок.
Известны леточные узлы конвертеров, выложенные из разных огнеупорных кирпичей, причем окололеточное пространство выложено переклазоуглеродистым огнеупором, а леточный короб выложен магнезитовым кирпичом, при этом направление движение струи стали представляет собой ломанный профиль [2, Тахаутдинов Р.С., Носов А.Д. и др. Совершенствование методов контроля за эксплуатацией футеровки конвертера. Труды седьмого Конгресса сталеплавильщиков. Изд. ОАО "Черметинформация. 2003. с.89-93.].
Известна футеровка фурменного пояса конвертера, содержащая хромомагнезитовую засыпку и кладку из фурменных огнеупорных блоков и огнеупорных блоков, в которой огнеупорные блоки, размещенные сверху и снизу фурменных огнеупорных блоков, смещены от огневой поверхности футеровки в сторону реакционного пространства с образованием полости, заполненной огнеупорной массой, причем величина смещения каждого огнеупорного блока относительно фурменного огнеупорного блока равна 15-25% его длины (3, а.с. СССР №1349422, кл. F27D 1/00, С22В 15/06, 1985 г.)
Недостатком известной футеровки является то, что она не исключает проникновения расплава к конвертеру через швы кладки фурменных огнеупорных блоков, особенно на завершающем этапе его работы в случае разрушения огнеупорного материала, которым заполнены полости со стороны реакционного пространства. Кроме того, в случае выхода кладки из огнеупорных блоков из стоя, последняя расходуется не полностью, чтобы предотвратить проникновение расплава к кожуху конвертера, так как хромомагнезитовая засыпка такой защитной функцией не обладает.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является конструкция летки из специально спрессованных периклазоуглеродистых кубических блоков размерами 600×600×600 мм с заменяемыми катушками, внутренний диаметр которых составлял 120-140 мм и длиной 200 мм [4, В.И.Пищида, Б.М.Бойченко и др. Износ сталевыпускного отверстия кислородных конвертеров. Труды восьмого конгресса сталеплавильщиков. ОАО "Черметинформация". Москва. 2005. с.142-145].
Такие катушки выдерживали воздействие струи металла и шлака в течение не более 150 плавок, что показывало крайне низкую стойкость.. Кроме того, в месте перелома при ремонтах обнаруживался локальный повышенный износ, что могло привести к размыву огнеупоров, их прогару с попаданием жидкого металла на металлический корпус конвертера изнутри, а также происходит смещение оси отверстия, что ухудшает работу газам при отсечке шлака.
Ломанный профиль легочного узла способствует созданию турбулентного режима потока стали с наличием в нем крупномаштабных пульсаций. Образующиеся вихри вращаются вокруг своего центра и как бы "зачерпывают" материал окружающей среды, а возле стенок - соприкасающийся со сталью слой огнеупоров.
Таким образом, износ огнеупоров в леточном канале интенсивно возрастает, как следует из [1-4], при увеличении всех статей потерь напора струи, которые необходимо минимизировать.
Кроме того в процессе эксплуатации известных сталевыпускных отверстий происходит смещение оси летки, что приводит к сбиванию струи газов устройства отсечки шлака.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель - повышение эксплуатационной надежности сталевыпускного блока и его стойкости, а также стабильности оси летки с гарантией
попадания струи нейтрального газа в сталевыпускное отверстие механизма отсечки шлака.
При этом достигается возможность получения такого технического результата, как снижение времени на ремонт сталевыпускного блока.
Технический результат достигается за счет сталевыпускного блока конвертера, выполненного из гнездовых блоков и установленных в них сквозных огнеупорных катушек, согласно полезной модели, внешняя сторона катушек выполнена конической с углом уклона равным 5-30°, причем сужение направлено внутрь конвертера.
Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается своим конструктивным выполнением.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".
Предлагаемое техническое решение будет понятно из следующего описания заявки и приложенного к нему чертежа.
На фиг.1 - схематично изображен сталевыпускной блок конвертера.
Сталевыпускной блок конвертера выполнен из гнездового блока 1 и вставленных в него высокоогнеупорных блоков, выполненных в виде сквозных конических катушек 2, при этом внешняя сторона катушек выполнена конической с углом уклона равным 5-30°, причем сужение направлено внутрь конвертера. Между гнездовым блоком и футеровкой конвертера выполняют огнеупорную набивку 3. Леточное отверстие выполнено прямоточным и без изломов.
В результате сделанного анализа известных конструкций леточных отверстий конвертеров, авторы остановились на использовании сталеразливочных каналов без изгибов и с гладкими внутренними стенками.
Наибольшая стойкость 420-470 плавок леточных блоков была достигнута при применении конструкции, которая устраняла лишнюю турбулинизацию потока за счет практически вертикального истечения стали из конвертера на большей части длительности слива. Однако при этой чрезмерно высокой, как казалось, стойкости имели место привары катушек 2 к гнездовым блокам 1, что приводило к
затруднениям при расчистке и замене катушек. Была освоена практика плановой замены 3-х-4-х штук катушек после 250 плавок.
Дополнительно преимущество такой практики - вследствие непринципиальных отклонений качества внутренней поверхности и размеров гидравлического канала от начальных это выпуск стали в течение всего межремонтного периода летки достаточно организованной малотурбулентной струей.
При практической проработки предлагаемого сталевыпускного блока первую партию леточных конических катушек в количестве 50 шт. укладывали с использованием синтетических клеев для обеспечения гладкости и упрочнения каналов. В дальнейшем нужные требования к леточному каналу удалось обеспечить путем расклинивания огнеупоров в слое футеровки.
При опытном - экспериментальном испытании патентуемого сталеплавильного блока опробывались конические катушки с разными углами наклона внешней стороны. Однако, по мнению авторов, оптимальными углами наклона является углы равные 5-30°.
Использование катушек с углом наклона внешней стороны менее 5° не дало желаемого результата, т.к. практически получали известную цилиндрическую форму огнеупорных катушек, от которой авторы пытались уйти.
При использовании катушек с внешним углом уклона более 30° ухудшалась их механическая прочность.
Анализ остатков эксплуатировавшихся леточных блоков данной конструкции показал, что основными факторами их износа являются постепенное эрозионно-коррозионное воздействие движущейся струи, особенно, конвертерного шлака, вытекающего в сталеразливочный ковш, и некоторое повреждение элементов блоков при разделке леточного отверстия. Мерами по ослаблению влияния этих факторов является газодинамическая отсечка шлака при выпуске стали, для чего используют специальное устройство.
Устройство устанавливается на боковой стенке корпуса конвертера в непосредственной близости от сталевыпускного отверстия. Газодинамическое сопло закреплено на Г-образном поворотном рычаге, имеющем ось вращения, установленную в подшипниках скольжения. Перемещение рычага осуществляется с помощью пневмоцилиндра. Запирающий газ-азот с рабочим давлением 1,5 МПа, управляющий газ также азот, рабочее давление - 0,8-1,0 МПа. Управление дистанционное через пневмоклапан.
На работу леточного устройства и его стойкость также влияет окололеточный ремонт огнеупорной футеровки.
При износе футеровки металлургического агрегата в районе сталевыпускного отверстия на глубину примерно 1,5 леточных блока конвертер наклоняют на сливную сторону и с внешней стороны конвертера устанавливают и закрепляют в леточном отверстии металлическую трубу с диаметром меньшим диаметра отверстия. После чего производят торкретирование поврежденной части леточного отверстия путем нанесения торкрет-массы с помощью торкрет-фурмы. Для лучшего спекания торкрет-масса наносится слоями. Исходя из условий наилучшей адгезии и прочного спекания торкрет-покрытия с поверхностью футеровки материал наносимого слоя выбирается в соответствии с материалом огнеупорной футеровки конвертера.
Пример реализации технического решения
Проводили горячий ремонт сталевыпускного блока 160-тонного конвертера.
В гнездовой блок конвертера последовательно один за другим были установлены три сквозных конических катушки. Огнеупорные катушки имели конусное исполнение с углом уклона равным 15°, при этом сужающая сторона была направлена во внутрь конвертера. Затем между футеровкой конвертера и гнездовым блоком произвели набивку хромомагнезитовой засыпки.
Далее производили наварку торкрет-массы в районе леточного отверстия, для чего использовали торкрет-массу марки МД-109, имеющую следующий хим. состав, масс.%:
MgO≥95,0
2
SiO≥1,0
Торкрет-массу подавали к поврежденному месту конвертера с помощью торкрет-фурмы, оборудованной соплами для подачи торкрет-массы в струе сжатого воздуха при давлении воздуха 6 атм. Основа торкрет-покрытия имела пористую рабочую поверхность, плотную текстуру и мелкозернистую структуру. После 220 плавок произвели плановую замену 3-х конических катушек. Изношенные катушки легко доставались, случаев сильной приварки не было, сбивания оси летки не наблюдалось.
Благодаря предлагаемому решению использования конических катушек улучшились условия по их замене, а также значительно уменьшились случаи приварки катушек к гнездовым блокам, что в конечном итоге позволило увеличить в целом стойкость сталевыпускного блока.
Предлагаемое техническое решение имеет ряд преимуществ в сравнении с известными аналогами:
- стабилизируется положение оси сталевыпускной летки;
- устойчивая работа механизма отсечки шлака;
- снижение времени на ремонт летки и следовательно повышение производительности конвертера;
- не происходит заметалливания гнездового блока.
Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет повысить эксплуатационную надежность устройства для отсечки шлака и обеспечить точность попадания струи газа в сталевыпускное отверстие.
Следовательно, задача, на решение которой направлено техническое решение - выполняется.
При этом достигается получение такого технического результата, как снижение расходов на ремонт леточного блока и своевременного отсечения шлака от жидкого металла без сбоев и повторных попыток.