Способ восстановления футеровки конвертера
Изобретение относится к черной металлургии , конкретнее - к способам горячего ремонта футеровки. Изобретение позволяет повысить стойкость нижней части футеровки . На футеровку конвертера наносят высокоосновный гарнисаж из карбонатного материала, конвертерного шлака и лома обработанной основной огнеупорной футеровки , загруженных в конвертер, путем чередования выдержек и продувки кислородом смеси из этих металлов. Отношение времени выдержки к времени продувки в течение каждой минуты продувки поддерживают равным (3-5): 1. 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 С 5/44
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ич
° и О ъи им и мч (21) 4647259/02 (22) 21.12.88 (46) 07.12.91. Бюл. hh 45 (71) Новолипецкий металлургический ком. бинат им. Ю.В.Андропова (72) В.В.Рябов, О.П.Растригин, Г.Н.Ролдугин, Н.Д.Карпов, Д.B.Çàxàðîâ и А.И,Андрющенко (53) 669.184.126.4 (088.8) (56) Патент Японии ЬЬ 59 — 93816, кл. С 21 С 5/48, опублик. 1984.
Авторское свидетельство СССР
ЬЬ 952970, кл. С 21 С 5/44, 1980. .(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ФУТЕРОВКИ КОНВЕРТЕРА
Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам горячего ремонта футеровки конвертера.
Целью изобретения является повышение стойкости нижней части футеровки.
В ходе кампании конвертера при выплавке низкоуглеродистых марок стали, когда ведется заглубленная продувка металла, ьозникает необходимость восстанавливать футеровку для конвертера и участок сопряжения цилиндрической части футеровки с футуровкой дна конвертера.
После продувки металла сливают часть шлака и осуществляют выпуск металла. В конвертере оставляют заданное количество конечного шлака и наклоняют конвертер под загрузку огнеупорного лома отработанной основной футеровки и известняка. Покачивают конвертер вокруг оси вращения и устанавливают в вертикальное положение.
„„59„„1696488 А1 (57) Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее — к способам горячего ремонта футеровки. Изобретение позволяет повысить стойкость нижней части футеровки. На футеровку конвертера наносят высокоосновный гарнисаж из карбонатного материала, конвертерного шлака и лома обработанной основной огнеупорной футеровки, загруженных в конвертер, путем чередования выдержек и продувки кислородом смеси из этих металлов. Отношение времени выдержки к времени продувки в течение каждой минуты продувки поддерживают равным (3 — 5):1. 2 табл, Машинист дистрибутора, управляющий процессом восстановления футеровки, вводит в полость конвертера продувочную фурму, контролируя высоту ее перемещения по сельсину, находящемуся на центральном К) . пульте управления (ЦПУ), причем целесооб- {, разно перемещать продувочную фурму на расстояние не менее 2 м от торца фурмы до поверхности шлака. Включает подачу кислорода, и осуществляется продувка шлака с загрязненными материалами кислородом е течение необходимого времени. Затем машинистп рекращает подачу кислорода и осу- . в ществляет выдержку загруженных материалов в шлаке в течение необходимого времени. После этого цикл повторяется, при этом в течение каждой минуты восстановления футеровки отношение времени выдержки материалов в шлаке и времени
1696488
Масса конечного шлака, оставляемого в конвертере после плавки, кг
Масса огнеупорного лома отработанной футеровки,загружаемого в конвертер, кг
Масса известняка, загру. жаемого в конвертер, кг
Время продувки смеси шлака с загруженными материалами, кислородом в течение 1 мин восстановления футеровки, с
13000
3000
1000
12 продувки кислородом поддерживается равным {3-5):1.
Восстановление футеровки конвертера заканчивается после слива из конвертера шлака, который может использоваться как 5 для повторного восстановления футеровки предлагаемым способом, так и в качестве составляющего компонента при производстве торкрет-массы для факельного торкретирования, с помощью которого 10 производится в асновном ремонт конусной части футеровки (горловины) конвертера и переходного участка к цилиндрической части футеровки.
Пример; Способ восстановления 15 футеровки 300-тонного конвертера.
В качестве исходных материалов используются огнеупорный лом отработанной пекодоломитовой футеровки (ИПБС— известково-периклазовая безобжиговая на 20 смоляной связке) и известняк Липецкого месторождения, химический состав которых приведен в табл,1.
После проведения кампании конвертера масса обработанной футеровки составля- 25 ет 50 — 80 т.
В ходе кампании на восстановление футеровки дна и цилиндрической части футеровки используется 60 т огнеупорного лома.
Для проведения восстановления футе- 30 ровки машинисту дистрибутора необходимо назначить режим операции восстановления, который включает выбор .расходов огнеупорного лома футеровки, известняка, объемного расхода кислорода, 35 времени периодов продувки кислородом и выдержки материалов в шлаке, определение массы конечного шлака, оставляемого в конвертере.
Определение параметров операции 40 восстановления футеровки производится на основании расчета изменения энтальпии материалов, кислорода, воздуха, поступающего в конвертер, и конечного шлака:
Время выдержки материалов в шлаке в течение1 мин восстановления футеровки, ч 48
Время восстановления футеровки конвертера, с 480
Объемный расход кислорода при продувке смеси шлака с загруженными материалами в конвертер, м /мин 420
В табл, 2 показан срок службы гарнисажа, нанесенного на футеровку цилиндрической части, и наличие дефектов наваренного огнеупорного лома к футеровке дна конвертера в зависимости от изменения режимов восстановления футеровки......:
Из табл. 2 видно, что при уменьшении отношения О менее 3 снижается срок службы гарнисажа, так как за счет уменьшения энтальпии шлака происходит загустевание шлака и ухудшаются условия нанесения его на футеровку газодинамическим потоком при продувке кислородом. Поэтому уменьшение отношения О менее 3 нецелесообразно. Увеличение отношения О более 5 нерационально, так как эа счет уменьшения гаэодинамической составляющей теплового потока ум:..:ьшается теплопередача от шлака к огнеупорному лому отработанной футеровки, снижается растворимость лома, что приводит к ухудшению спекания его с футеровкой дна конвертера.
Время выдержки материалов в шлаке и времена продувки в течение каждой минуты составляют; выдержка 45 с; продувка 15 с (3;1), выдержка 48 с; продувка 12 с (4:1); выдержка 50 с; продувка 10 с (5:1).
Из данных примера видно, что обогащенный оксидами шлак в течение одной операции восстановления равномерно разбрыэгивается на поверхность цилиндрической части футеровки конвертера в течение
96 с, причем разбрызгивание шлака осуществляется за счет дискретной (по 12 с 8 раз) продувки кислородом и возникающего процесса барботирования, что позволяет увеличить содержание огнеупорных оксидов в слое гарнисажа по направлению к его фронтальной поверхности износа, вследствие чего повышается срок службы гарнисажа и стойкость футеровки.
Загущение шлака до состояния; при ко- . тором ухудшаются условия нанесения его на цилиндрическую часть футеровки газодинамическим потоком, за счет продувки кислородом не происходит. Это подтверждается приведенными испытаниями и объясняется тем, что лом огнеупорной фу-
1696488
55 теровки и известняк не растворяются полностью в течение операции восстановления, в этом не возникает необходимости, поскольку лом футеровки, прочно спекаясь между собой и футеровкой дна конвертера, восстанавливает и защищает ее от агрессивного воздействия шлакометаллического расплава длительное время, большее в 1,52 раза, чем срок службы гарнисажа на цилиндрической части футеровки конвертера, Газодинамическим потоком капли шлака переносятся и налипают на поверхность футвровки. В период выдержки они эастыва-! ют, и при последующей продувке кислородом газодинамическим потоком на поверхность застывших капель шлака переносятся новые более высокоогнеупорные капли шлака за счет обогащения его оксидами СаО и MgO в период выдержки. При дальнейших циклах продувки и выдержки в течение операции восстановления возрастают толщина и огнеупорность гарнисажа к фронту износа, что обуславливает высокую сопротивляемость износу гарнисажа и увеличивает стойкость футеровки. Нерастворившаяся часть разогретого известняка при восстановлении футеровки участвует в процессе шлакообразования в начальный период конвертерной плавки и способствует улучшению режима шлакообраэования, снижая отрицательное воздействие оксида кремния Si02 на футеровку, что способствует повышению ее стойкости.
В ходе кампании конвертера износ футеровки, с учетом ее среднего срока службы (Ccp) можно условно разбить на три периода: начало, середина и конец кампании.
Продолжительность каждого периода находится в следующих пределах: начало кампании (0,1-0,2) Сср, середина (0,2 0,8) Сср и конец (0.8 — 0,9) Сср.
В предлагаемом способе восстановления футеровки граничные значения соотношения времени выдержки материалов в шлаке и времени продувки (3 — 5):1 позволяют построить рациональную программу восстановления футеровки в ходе кампании.
Например, в начале кампании конвертера, когда новая футеровка подвергается значительным скалываниям, при прочих равных условиях, целесообразно поддерживать отношение О>равное 3. При таком режиме восстановления футеровки она более длительное время ошлаковывается (за счет увеличения времени и количества продувок кислородом), что способствуетуменьшению, скалывания, а более высокая температура футеровки дна конвертера обеспечивает прочное спекание с ней огнеупорного лома.
В конц@ кампании, когда футеровка эначи5
35 тельно утончается и быстро остывает, целесообразно поддерживать отношение травное 5. При таком режиме восстановления футеровки, при прочих равных условиях, увеличивается время выдержки материалов в шлаке, что способствует улучшению качества спекания огнеупорного лома с футеровкой дна конвертера.
После загрузки в шлак карбонатного материала, например известняка и огнеупорного лома отработанной футеровки, которая по. своему химическому составу близка к химическому составу футеровки, материалы начинают прогреваться. Огнеупорный лом футеровки, взаимодействуя со шлаком, начинает растворяться, обогащая его высокоогнеупорными оксидами MgO и СаО, и одновременно спекаться с поверхностью футеровки дна конвертера. Карбонатный материал, прогреваясь, начинает разлагаться и увеличивает количество оксидов MgO и СаО в расплаве шлака.
При подаче кислорода происходит барботирование смеси шлака с загруженными материл.-ами и резко увеличивается теплоотдача от шлака к материалам эа счет увеличения газодинамической составляющей теплового потока:
g=f PV, де g — газодинамическая составляющая теплового потока при скользящем контакте двух тел с различной теплопроводностью, Вт/м;
f — коэффициент трен:.
P — давление на границе, Н/м; г, V — относительная скорость, м/с.
Наличие в смолосвязанных огнеупорах отработанной футеровки углеро„ a при взаимодействии с потоком кислорода ускоряет процессы спекания огнеупора с футеровкой дна. конвертера и процессы разложения карбонатов. Обогащенный высокоогнеупорными оксидами, поступающими из огнеупорной отработанной футеровки и карбонатного материала, шлак в период продувки кислородом наносится на футеровку газодинамическим потоком. На ее поверхности образуется гарнисаж. В период выдержки материалов в шлаке пос1упление оксидов Mg0 и СаО увеличивается, и во время повторяющихся периодов продувки кислородом на футеровку наносятся новые слои более огнеупорного гарнисажа.
Оптимальное отношение времени выдержки материалов в шлаке и времени продувки О,равное 3 — 5, в течение каждой минуты восстановления футеровки обусловлено тем, что при уменьшении отношения увеличивается масса кислорода, подводи1696488 мого к шлаку, вследствие чего снижается энтальпия шлака. Выбор цикла восстановления футеровки во времени менее 1 мин приводит к снижению абсолютных значений периода выдержки t<> âcëåäñòâèå чего ухудшаются условия спекания огнеупорного лома отработанной футеровки с футеровкой дна конвертера. Увеличение цикла восстановления футеровки во времени более 1 мин нерационально, так как приводит к увеличению абсолютных значений периода продувки т„ что вызывает увеличение массы кислорода, подводимого к шлаку.
При увеличении отношения О более 5 уменьшается длительность процесса барботажа шлака струей кислорода и уменьшается теплопередача от шлака к огнеупорному лому отработанной футеровки, в результате чего снижается степень ее использования за счет ухудшения качества спекания с футеровкой дна конвертера.
Изменение энтальпии шлака при фиксированных массовых расходах кислорода оценивают по изменению энтальпии кисло. рода при 1600 К в зависимости от изменеТв ния отношения
Тв
Из приведенных зависимостей следует, что при уменьшении отношения
Тв
О = — 8 . 3 энтальпия кислорода возраста-. À ет почти в 1,4 раза и, следовательно, при прочих равных условиях, во столько же раз снижается энтальпия шлака, что снижает степень использования тепла шлака.
При проведении восстановления футеровки конвертера оптимизация периодов выдержки материалов в шлаке и продувки кислородом увеличивает долю тепла, отдаваемого от шлака к огнеупорному лому отработанной футеровки, к известняку. Это повышает степень использования тепла конечного шлака, оставляемого в конвертере, и позволяет использовать огнеупорный лом отработанной футеровки без существенных затрат на его переработку, Таким образом, предлагаемый способ восстановления футеровки позволяет осуществлять наварку огнеупорного лома на футеровку дна конвертера и наносить газо5 динамическим потоком на футеровку высо10
45 коогнеупорный гарнисаж, который в течение длительного времени защищает футеровку от воздействия агрессивного шлакометаллического расплава, что также позволяет снизить на 20 расход огнеупоров на подварку футеровки дна конвертера и футеровки цилиндрической части со стороны загрузки металлошихты за счет дополнительной обработки огнеупоров футеровки с загрузочной стороны высоко.основным шлаком в период слива его после проведения операции восстановления.
При нанесении огнеупорного гарнисажа на цилиндрическую часть футеровки уменьшается потребность в торкрет-массе на 10-15 g, за счет исключения необходимости нанесения торкрет-покрытия на цилиндрическую часть футеровки, расположенную ниже оси цапф конвертера, в период проведения факельного торкретирования, а также повышается стойкость футеровки.
Формула изобретения
Способ восстановления футеровки конвертера, включающий оставление в конвертере шлака предыдущей плавки, подачу на него карбонатного материала, продувку сверху кислородом смеси шлака с загруженным материалом и нанесение на футеровку высокоосновного шлакового гарнисажа, при этом подачу кислорода периодически прерывают и делают выдержку во времени, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости нижней части футеровки, на шлак дополнительно загружают лом отработанной основной огнеупорной футеровки, а подачу кислорода прерывают в каждую минуту продувки, при этом соотношение времени выдержки и времени продувки в течение 1 мин поддерживают равным (3-5):1, 10
1696488
Таблица 1
Таблица 2
Использ емые мате иалы кг
Известняк
1000
140
3000
185
165
40
135
130
Известный
Составитель Л. Шарапова
Редактор И. Дербак Техред М.Моргентал Корректор М. Кучерявая
Заказ 4277 Тираж Подписное
8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Огнеупорный лом отработанной футеровки
Отношение времени вы-держки к времени продувки, &
Общее количество операций до появления второго рабочего слоя футеровки
Стойкость футеровки первого рабочего слоя. плавки
Наличие отслаиваний огнеупорного лома отработанной футеровки для. конвертера,
