» » Устройство и работа конвертеров донного дутья
15.01.2015

Изучение технологических и конструктивных аспектов, связанных с донной продувкой воздухом, представляет интерес не столько с точки зрения исторической значимости этих процессов, сколько с тем обстоятельством, что многие из них не претерпели существенных изменений и полностью или частично используются в различных вариантах кислородно-конвертерного процесса. В частности, периоды продувки конвертерной ванны и плавки в целом сохранили свою неизменность, гидродинамические процессы, протекающие при донной продувке кислородом (КУ-БОП - процесс), имеют ту же динамику, что и в бессемеровской плавке и т.д.
Конструкция конвертеров через 150 лет после изобретения Г. Бессемера практически не изменилась. Изменились лишь способы изготовления кожуха, его форма и размеры, состав и методы изготовления футеровки, соотношения размеров конвертера.
Бессемеровский и томасовский конвертеры представляют собой сосуды грушевидной формы, выполненные из стального листа, с футеровкой изнутри (рис. 2.1). Футеровка бессемеровского конвертера кислая (динас), томасовского - основная (смолодоломит).
Устройство и работа конвертеров донного дутья

Конвертер состоит из шлема с горловиной, корпуса и съемного днища. В верхней части конвертера находится отверстие - горловина, служащая для заливки чугуна, выпуска стали, взятия проб металла и шлака, замера температуры. Снизу к кожуху прикреплено отъемное днище с воздушной коробкой. Дутье, подаваемое в воздушную коробку, поступает в полость конвертера через находящиеся в днище отверстия - фурмы.
Для бессемеровских конвертеров используют шамотные фурмы с соплами, для томасовских - игольчатые сопла, формируемые непосредственно в огнеупорной массе при изготовлении днища. Воздух подается под давлением 0,30 - 0,35 МПа (3 - 3,5 ат.). Цилиндрическая часть конвертера охвачена опорным кольцом; к нему крепятся цапфы, на которых конвертер поворачивается вокруг горизонтальной оси.
Стойкость днища бессемеровского конвертера составляет 15-25 плавок, томасовского 50-100, после чего их заменяют. Стойкость остальной футеровки выше: у томасовского конвертера 250-400, у бессемеровского 1300-2000 плавок.
Конструкция томасовского конвертера аналогична конструкции бессемеровского; отличие заключается лишь в несколько больших размерах в результате увеличения высоты конвертера. Увеличение объема конвертера связано с увеличением количества шлака (в связи с необходимостью загружать известь). Отношение рабочего объема к объему жидкого чугуна Vр.об/Vчуг. = 11-13 против 9-11 в бессемеровском конвертере.
Конвертерная плавка состоит из трех основных стадий (рис. 2.2).
Устройство и работа конвертеров донного дутья

После выпуска предыдущей плавки в конвертер заливают чугун. Благодаря асимметричной горловине у горизонтально лежащего конвертера имеется полость, вмещающая жидкую сталь (рис. 2.2, а); металл при этом не должен доходить до сопел днища конвертера. После заливки чугуна включают дутье, поворачивают конвертер в вертикальное положение и производят продувку (рис. 2.2, б). Воздух проходит через слой жидкого чугуна и рафинирует его. По окончании продувки конвертер вновь наклоняют, выключают дутье и выпускают в ковш готовую сталь.
Выплавка стали на воздушном дутье сопровождалась относительно небольшим пылевыделением, поэтому конвертеры не нуждались в системе газоочистки - CO отходящих газов сгорает на воздухе.
При донной продувке металл хорошо перемешивается. В центральной части днища, на площади, ограниченной соплами (зона дутья), возникает интенсивный восходящий поток металла, перемешанного с окислительным газом. По периферии ванны металл опускается (зона циркуляции) и вновь поступает в зону дутья.