6. Слив шлака в шлаковый ковш (чашу) ведут через горловину, наклоняя конвертер в противоположную от летки сторону (слив через летку недопустим, так как шлак будет растворять футеровку летки). Слив шлака длится 2–3 мин.[1].

7. Разработка мероприятий направленных на увеличение стойкости футеровки кислородного конвертера

   1. Пути повышения работоспособности футеровки конвертера на современном этапе развития металлургии

Работоспособность огнеупорной футеровки конвертера – стойкость рабочего слоя – наряду с качеством огнеупорных изделий и выполнения кладки, в значительной степени определяется условиями ее эксплуатации и выполнение необходимых мероприятий по нанесению шлакового гарнисажа. К основным мероприятиям по нанесению шлакового защитного гарнисажа на рабочий слой футеровки можно отнести:

1. Ошлакование конвертера в процессе продувки плавки за счет формирования гомогенного низкоокисленного шлака.

2. Торкретирование конвертера в межплавочный период.

Наиболее приемлемым способом нанесения шлакового гарнисажа является ошлакование конвертера по ходу продувки плавки. Именно этот способ не требует дополнительного оборудования, не способствует снижению производительности конвертера и не увеличивает его межплавочные простои за счет принятия дополнительных мер.

С этой целью используют различные добавки в качестве шлакообразующих материалов, например мягкообожженный ошлакованный доломит, конвертерный ожелезненный шлак и плавиковый шпат. Допустимо использование конечного шлака от предыдущей плавки в количестве 10–15 %. Состав ошлакованного доломита, как правило следующий:

- MgO не менее 30,0 %;

- SiO₂ не более 5,5 %;

- CaO не более 62,0 %;

- P2O₃ не более 2,5 %;

- Кажущаяся плотность не менее 1,3 г/см³;

- П.П.П. не более 2,5 %.

Подача извести на конечный шлак и использование доломита, положительно сказывается на шлакообразовании, что позволяет получать высокоосновные шлаки в начале продувки и способствует более глубокому рафинированию металла[4]. Под динамическим воздействием газовых струй шлак оттесняется к стенкам конвертера и, вовлекаясь в тороидальный вихрь со скоростью до 15 м/с, движется вверх вдоль них. В процессе движения вихрь растягивается в вертикальном направлении, скорость перемещения шлака вверх постепенно уменьшается, и под воздействием силы тяжести он начинает сползать вдоль стенки вниз. Поэтому авторами работы [4] предполагается, что шлаковый гарнисаж образуется в конце плавки (отбор проб, ожидание анализа, выпуск металла, слив шлака). При этом конечный шлак не смачивает поверхность футеровки со стороны цапф - это вызывает опережающий износ огнеупоров в этих местах. Эти данные подтверждаются и авторами работы [5], в результате чего было испробовано в 1997г на «ММК» способ принудительного разбрызгивания шлака азотной струей - газодинамическое торкретирование. В процессе опробования этого способа были определены следующие моменты успешного ошлакования футеровки:

1. Оптимальное расстояние головки фурмы до шлака 400–600 мм;

2. Критический диаметр сопла 40–42 мм;

3. Расход азота составляет ~ 45 % от расхода кислорода;

4. Продолжительность газодинамического торкретирования составляет примерно 10мин.

На первых кампаниях 1999г, при 50,4 % газодинамического торкретирования на ММК достигнута стойкость 2400 плавок. При этом в качестве дополнительной добавки в шлакообразующие материалы использовался мягкообожженный доломит с расходом 22,5 кг/т или 7,8 т/плавку, что обеспечивало содержание MgO в шлаках 8–10 %. Увеличение количества доломита более 10 т/плавку эффекта не дало.

Несколько другие параметры газодинамического торкретирования приводятся в работе [6]:

- удельный расход доломита – 20–50 кг/т;

- содержание MgO в шлаке 5–12 %;

- расход азота 0,4–1,2 % от расхода кислорода на продувку 300–500м³/мин;

- время торкретирования 0,5–30 мин.

Вероятно, что при таких достаточно широких диапазонах набрызгивания шлака результаты не всегда положительные. Тем не менее, всеми авторами работ отмечается высокая технологичность газодинамического торкретирования, и обеспечение снижения доли дополнительных материалов на ремонт футеровки (торкрет-масса, подварочные изделия). В работе [7] отмечается, что применение набрызгивание шлака струей азота позволило в ККЦ-2 «Криворожсталь» увеличить стойкость конвертера на 44,3 % и уменьшить расход торкрет массы на 51,6 %.

В конце 70 годов 20 столетия в СССР был разработан способ факельного торкретирования в основу которого положено вдувание смеси CaO-C в струе воздуха с последующим наддувом кислорода, который был успешно внедрен во многих странах. Авторы работы [8] показывают, что использование факельного торкретирования в Японии, за счет оплавления специального огнеупорного порошка в факеле продуктов сгорания и его последующего «пригорания» на изношенные части футеровки позволили получать высокую плотность и механическую прочность отремонтированного участка. При выплавке рядовых марок стали использовалась торкрет-масса состава MgO-CaO-SiO₂, а для коррозионностойких сталей MgO-Al₂O₃-Cr₂O₃. Стойкость факельного торкрет слоя составляла 14–18 и 4–8 плавок соответственно.

Авторами работы [8] проведено опытно-промышленное опробование установки торкретирования конвертера по ходу продувки. Инжектирование массы на основе магнезита осуществлялось в токе кислорода. Установлено, что торкрет покрытие наносится на футеровку только в конце плавки. Стойкость покрытия 1–4 плавки. Испытания опытной установки показали принципиальную возможность торкретирования конвертера по ходу плавки без отключения дутья кислорода.

Этот момент требует особого внимания, т.к. внедрение данной технологии по уходу за футеровкой позволяет сократить межплавочные простои конвертеров, а это очень важно.

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы были рассмотрены и изучены следующие задачи:

• Произведен расчет материального баланса плавки;

• Произведен расчет раскисления и легирования;

• Произведен расчет теплового баланса плавки;

• Разработана технология выплавки стали марки 18ХГТ;

• Разработаны мероприятия направленные на увеличение стойкости футеровки кислородного конвертера.

В ходе расчета материального баланса плавки получили 95,40 кг годной стали. Раскисление стали марки 18ХГТ произвели присадками ферромарганца кг и ферросилиция в количестве 1,4 и 0,5934 кг соответственно. Легирование провели присадками феррохрома и ферротитана – 2,081 и 0,4230 кг соответственно.

В соответствии приведенного расчета разработана технология для выплавки стали в кислородно-конвертерном процессе с использованием скрапа. Эта технология включает в себя: загрузку лома, заливку чугуна, продувку, отбор проб, замер температуры, ожидание анализа, корректировку, выпуск, слив шлака. А также разработаны мероприятия направленные на увеличение стойкости футеровки кислородного конвертера.

Список литературы

1. Воскобойников В.Г., Кудрин В.Г., Якушев А.М. общая металлургия – М.: Металлургия, 2000. – 768 с.

2. Металлургия стали. Кудрин В.А. учебник для вузов. – 2-е изд., прераб. и доп. – М.: Металлургия, 1989 – 560 с.

3. Щекотин В.П. Шихтовые, добавочные материалы, применяемые в сталеплавильных процессах. Огнеупорные материалы, для футеровки сталеплавильных агрегатов. – Томск: изд-во Томского политехнического университета, 2008. – 105 с.

4. П.С.Тахаутдинов и др. «Отработка нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертеров» Сталь №11, 1999г. – С.27-28.

5. В.М.Кукарцев и др. «Способ ремонта футеровки конвертера» Пат. 213292. Россия МПК, ОАО «НЛМК» – с.21.

6. В.А.Нечепоренко и др. «Технология ошлакования футеровки кислородных конвертеров» Теория и практика металлургии №3, 1999г. – С.22-23.

7. Macda K “Flame gunning repain” Taikobutsu - Refractories 47 №8, 1995 – с.382-389 (пер. с англ.)

8. Демиденко Л.М. Полий Г.М. и др. «Торкретирование футеровки кислородных конвертеров по ходу плавки без отключения дутья» Огнеупоры и техническая керамика №3 , 1996г. – с.27-29.

9. Платонов М.А., Расчет материального и теплового балансов кислородно-конвертерной плавки: методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Теория и технология производства стали» - Юрга: ИПЛ ЮТИ ТПУ, 2011. – 24 с.

10. Тимофеев В.Ю., Коперчук А.В., Сапрыкин А.А., Требования к оформлению курсовых работ, курсовых проектов, тематических рефератов и отчетов по практике. Методические указания к выполнению курсовых работ, курсовых проектов, тематических рефератов и отчетов по практике для студентов специальности 150101 «Металлургия черных металлов» дневной формы обучения. – Юрга: ИПЛ ЮТИ ТПУ, 2006. – 80с.

33