§ 39. Оборудование кислородно-конверторного цеха

В нашей стране институтами «Гипромез» и «Стальпроект» разработаны типовые проекты кислородно-конверторных цехов с конверторами емкостью 100-130 т. Величины 100 и 130 т характеризуют емкость конвертора, вмещающего в себя массу стали соответственно после нанесения огнеупорной футеровки и перед его очередной футеровкой. Типовыми проектами предусматривается установка трех, четырех или шести конверторов. Производительность цеха с тремя конверторами емкостью 100-130 т составляет 2,2 млн. т стали в год. Такой цех состоят из двух основных отделений - конверторного и миксерного. Конверторное отделение размещается в отдельном здании и состоит из четырех пролетов: загрузочного, конверторного и двух разливочных. Загрузка шихты и выпуск стали осуществляются с противоположных сторон конвертора. Конверторы оборудованы каминами, охладителями конверторных газов, газоочисткой с электрофильтрами и комплексом устройств для подачи сыпучих материалов.

По типовому проекту при установке четырех и шести конверторов отделение разделено на два блока, в каждом из которых установлено по два или три конвертора.

В СССР в настоящее время строятся преимущественно цехи с кислородными конверторами емкостью 260-350 т (рис. 96).

Главное здание такого цеха состоит из четырех пролетов: разливочного I, заливочного II , конверторного III , и шихтового IV . Проектом предусмотрена полная механизация трудоемких работ и автоматизация производственных операций,

В пролетах размещен большой комплекс разнообразных машин и агрегатов, с помощью которых перерабатывают и транспортируют сыпучие материалы, расплавленные чугун и сталь, металлические (скрап) и другие добавки.

Жидкий чугун из миксера в чугуновозных ковшах 2 по железнодорожному пути подают в цех на рабочую площадку 9, находящуюся на одном уровне с эстакадой, соединяющей миксерное отделение с рабочей площадкой. С помощью мостового заливочного крана 4 ковш снимают с тележки и опрокидыванием выливают содержащийся в нем чугун в конвертор 8, горловина которого наклоняется для этого навстречу ковшу с чугуном.

Сыпучие материалы (добавки) подаются в цех стационарным конвейером и затем перегружаются на передвижной реверсивный. Реверсивный конвейер распределяет материалы по бункерам, каждый из конверторов имеет отдельную группу бункеров.

Из бункеров сыпучие материалы поступают в весы-дозатор, а затем в промежуточный бункер, расположенный непосредственно под конвертором. Из промежуточного бункера материалы по выдвижной течке поступают в конвертор.

Завалка металлического скрапа осуществляется мульдами с помощью специальных машин 5. После загрузки конвертора в его горловину опускают водоохлаждаемую фурму, по которой подают кислород. Каждый конвертор оборудован двумя фурмами, из которых одна резервная. Вертикальное перемещение фурм осуществляют специальным механизмом.

После продувки жидкой ванны металла кислородом, которая длится 24 мин, фурму поднимают, а конвертор поворачивают в сторону разливочного пролета и сливают сталь в приготовленный под рабочей площадкой сталеразливочный ковш 1. Далее ковш со сталью перемещается разливочным краном, и сталь сливается в промежуточный ковш машины непрерывного литья заготовок, где происходит дальнейший процесс разливки вплоть до образования сляба. При отсутствии на заводе машины непрерывного литья заготовок разливку из ковша осуществляют в изложницы. Шлак выпускают при наклоне конвертора в шлаковозный ковш 10, который перемещается под рабочей площадкой сталевозной тележки или тепловозом. Продолжительность плавки составляет 40-45 мин. Перед газоочисткой газы охлаждаются в охладителях конверторных газов, где они проходят по подъемному газоходу 7 и опускному газоходу агрегата. Полученное при охлаждении газа тепло используют для заводских нужд. Дым из конвертора удаляется в атмосферу через дымовую трубу. Дымососы 11 и барабаны котлов-утилизаторов размещены на площадке, находящейся на высоте 45-50 м. Средний расход кислорода на 1 т жидкой стали составляет 52 м³.

Рис. 96. Поперечный разрез главного корпуса кислородно-конверторного цеха с конверторами емкостью 250-300 т:

I - разливочный пролет; II - заливочный пролет; III - конверторный пролет IV - шихтовой пролет; 1 -сталевоз с ковшом емкостью 270 т; 2 - чугуновоз с ковшом емкостью 300 т; 3 - мостовой кран; 4-мостовой заливочный крон; 5-машина Для завалки скрапа в конвертов; 6 - кран для ремонтных работ; 7- охладитель конверторных газов; 8 - конвертор ёмкостью 250 т; 9 - рабочая площадка; 10 - шлаковоз с ковшом емкостью 16 м³; 11 - дымосос

Основным агрегатом кислородно-конверторного цеха является конвертор (рис. 97), состоящий из корпуса 2 грушевидной формы с днищем 1, опорных кронштейнов 3, опорного кольца 4 с двумя цапфами. Цапфы заключены в роликовых двухрядных сферических подшипниках 5, установленных на двух сварных опорах 9, конвертор с помощью шпинделя 6 соединен с механизмом вращения, который состоит из двух электродвигателей, двух горизонтальных 8 (в правом и левом исполнениях) и двух вертикальных 7 редукторов. Корпус представляет собой сварную конструкцию из листовой стали толщиной 80-100 мм цилиндрической формы с глухим сферическим днищем и горловиной в виде усеченного конуса.

Иногда корпус конверторов для облегчения смены футеровки имеет отъемное днище, которое крепят при помощи болтов или клиньев.

На работу конвертора и на содержание азота в выплавляемой стали большое влияние оказывает конструкция горловины и ее диаметр.

В широкую горловину конвертора попадает большое количество атмосферного воздуха, азот которого поглощается жидким металлом. Вместе с тем размер и форма горловины должны позволять осуществлять заливку чугуна в конвертор без потерь. Размер горловины влияет также на количество выбросов и скорость выпуска жидкой стали. Отношение диаметра цилиндрической части корпуса конвертора к диаметру горловины по кладке составляет обычно 2,4-2,5.

Корпус конвертора, днище и горловину футеруют стойкими огнеупорными материалами. Наиболее рациональной является двухслойная футеровка, состоящая из внутреннего и наружного слоев.

Сборка и сварка корпуса конвертора по соображениям транспортабельности осуществляются обычно на строительной площадке, куда прибывают отдельные его части, на которые нанесена соответствующая маркировка. Вертикальные швы средней обечайки толщиной 100 мм соединяют часто электрошлаковой сваркой. Остальные швы корпуса выполняют многослойной электродуговой сваркой в среде углекислого газа полуавтоматами. Такая сварка обеспечивает высокое качество соединений.

Рис. 97. Конвертор емкостью 250т

Корпус конвертора наклоняется при помощи двух приводов (рис.98).Каждый из них состоит из двух цилиндрических редукторов 5. Эти редуктора соединены с цапфами 2 конвертора универсальными шпинделями 3, закрытыми универсальными крышками 4. Редуктор приводится во вращение от двух электродвигателей 8, установленных на опорных плитах 9 по обе стороны редуктора. Двигатели снабжены тормозами 6, муфтами 10 и соединены с редукторами 11. Со стороны тормозов установлены командоаппараты 7. Крышки подшипников 1, прикрепленных к станинам 12, закрывают после окончательной установки корпуса конвертора. Один из двух двигателей является резервным.

Рис. 98 . Привод 250 т конвертора

В современных конверторах продувка жидкого чугуна кислородом осуществляется сверху через горловину при помощи водоохлаждаемой фурмы, изготовленной из трех цельнотянутых труб, концентрически входящих одна в другую (рис. 99). Кислород, поступающий из кислородного цеха, подается по внутренней трубе 1; по наружной трубе 2 подводится, а по трубе 3 отводится охлаждающая вода. К нижней части фурмы привинчивается или приваривается медная головка-сопло 4. Фурма устанавливается в вертикальном положении строго по оси конвертора. Ее длина зависит от высоты конвертора и уровня металла в нем. Размер фурмы должен позволить опускать ее в конвертор до высоты 600-800 мм над уровнем спокойной жидкой ванны и поднимать над конвертором на высоту, позволяющую осуществлять наклон конвертора.

В

Рис. 99. Общий вид фурмы для подачи кислорода в конвертор

ертикальное перемещение Г-образной фурмы (рис. 100) производится лебедкой с канатной передачей через систему блоков. Конверторы емкостью 100 т и более оборудуют двумя фурмами, из которых одна находится в работе, а другая – в ремонте. При резком падении давления кислорода перед фурмой, полного расхода заданного количества кислорода или резком падении давления и расхода воды на охлаждение фурмы, происходит автоматический ее подъем. Предусмотрено также автоматическое включение отсечного клапана кислорода при опускании фурмы в конвертор и отключение при подъеме фурмы. Кроме этого, в системе подачи кислорода в конвертор устанавливается регулирующий клапан, сблокированный со счетчиком расхода кислорода и секундомером. Средний расход кислорода при продувке 300 м³/с; давление перед соплом 80 Н/см² (8 кгс/см²).

Шихта в конвертор подается как до начала продувки кислородом, так и, в процессе плавки. Существуют различные схемы подачи шихтовых материалов в конвертор. Рассмотрим одну из распространенных схем подачи шихтовых материалов в большегрузные конверторы.

Входящие в состав шихты руда, окалина и плавиковый шпат поступают в шихтовое отделение в железнодорожных вагонах и разгружаются в бункера. Известь поступает в шихтовое отделение непосредственно из известково-обжигательного цеха в самораскрывающихся бадьях. Из шихтового отделения сыпучие материалы подаются ленточными конвейерами и питателями к 'расходным бункерам, У каждого конвертора установлено по четыре бункера – два для извести, один для руды и окалины и один для плавикового шпата. Из расходных бункеров шихтовые материалы питателями подаются в весы-дозатор, затем автоматически по заданной программе в промежуточный бункер. Далее шихта подается в конвертор с помощью механизма с дистанционным управлением.

Раскислители подаются в самораскрывающихся контейнерах, установленных на железнодорожных платформах по путям подачи жидкого чугуна или скрапа. Далее ферросплавы выгружаются в расходные бункера, затем по мере необходимости – в промежуточные бункера и в процессе выпуска плавки – в ковш при помощи транспортера, приемной воронки и поворотной течки.

Большое внимание в кислородно-конверторном процессе уделяется очистке газов. Содержание пыли в охлаждающих газах на выходе из конвертора в зависимости от расхода и давления кислорода, высоты подъема фурмы над уровнем ванны и объема конвертора, составляет в среднем 25-30 г/м³, что примерно в 100 раз превышает санитарную норму.

В цехах с большегрузными конверторами за каждым конвертором устанавливают систему очистки охлаждающих газов с котлами-утилизаторами.

Котел-утилизатор включает в себя подъемный газоход (камин) прямоугольного сечения с экранированной трубами внутренней поверхностью. Верхняя часть газохода перекрывается шибером, который отключает дымовой тракт от трубы, расположенной под камином. Температура газов на входе в котле составляет 900-950°С.

По высоте прямоугольного опускного дымохода устанавливаются - пакеты первой и второй секций испарительной поверхности (пакеты, экономайзера). Температура тазов на выходе из котла составляет около 300°С.

В котел вода подается циркуляционными насосами.

Для очистки отходящих газов используют установку КВ-19,вииж-чей части которой размещен скруббер; над ним расположены батареи труб-распылителей. В нижней части скруббера имеются лопатки для равномерного распределения поступающих газов по сечению скруббера. В верхней части установки помещены осадительные электроды электрофильтра.

Доля стали, выплавляемой в кислородных конверторах в общем объеме ее производства, растет из года в год почтя во всех странах,что объясняется преимуществами кислородно-конверторного процесса, о которых было сказано выше. В нашей стране кислородно-конверторный процесс становится одним из основных способов производства стали.

Большой интерес представляет кислородно-конверторный цех, в котором сталь, выплавляемая в конверторах, разливается на машинах непрерывного литья в заготовки, которые направляются непосредственно в прокатные цехи.

Рис. 100. Общий вид конвертора с фурмой: 1 - водоохлаждаемый кессон: 2 - кислородная фурма; 3 - конвертор; 4 - привод фурии; 5 - станина фурмы; 6 - направляющая подъема фурмы; 7 - механизм поворота фурмы; 8 - электропривод поворота фурмы