Выплавка стали марки 65Г в 500 мартеновской печи скрап-рудным процессом с интенсификацией процесса кислородом

 

30

РАСЧЕТ

 

Расход кислорода  через одно сопло наконечника  СКФ

м³/мин

 

Плотность технического кислорода при нормальных условиях

 

 т/м³

 

Массовый  расход кислорода через одно сопло  наконечника СКФ:

 

кг/с

 

Скорость  кислорода в сопле наконечника  СКФ:

 

 

Плотность кислорода  в сопле наконечника СКФ:

 

кг/м³

 

Площадь сечения  цилиндрического сопла наконечника  СКФ

 

31

 

Диаметр сопел  наконечника СКФ

 

 

Принимаем к  эксплуатации 6 сопловые СКФ с цилиндрическими соплами диам. 11 мм.

Общий вид  сводовой кислородной фурмы приведен на рис. 4.1.

 

 

 

Рис. 4.1 –  Общий вид сводовой кислородной фурмы.

 

32

5 ВЫБОР СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ И  ОЧИСТКИ

ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ

 

Основными источниками газообразования в  мартеновских печах является топливо, сыпучие материалы, выделяющиеся при  окислении углерода углекислого  и угарного газов. Для очистки  дымовых газов мартеновских печей  применяют 

установки двух типов: мокрой очистки в скрубберах Вентури и сухой очистки в электрофильтрах /5/. Системы обеспечивают снижение концентрации пыли в

отходящих газах  до 100 мг/м, что соответствует санитарным требованиям 

Украины. Недостатками схемы мокрой очистки считается: высокое 

гидравлическое  сопротивление (10–12 кПа), большое количество шламовой воды, что вызывает необходимость  устройства громоздких отстойников  и установок нейтрализации шламовой воды. Наличие в газах оксидов  серы требует 

применения  антикоррозийного покрытия при выполнении аппаратов из

нержавеющей стали. Кроме того, для защиты дымовой  трубы необходим подогрев газа перед  выбросом в дымовую трубу.

Сухая электрическая  очистка требует больших площадей и 

капиталовложений. Применение данной очистки связано  с дожиганием всех

горючих компонентов. С этой целью в боровах мартеновских печей 

устанавливаются дополнительные горелки.

Сухая электрическая  очистка требует больших площадей и 

капиталовложений. Применение сухой электрической  очистки связано с 

дожиганием  всех горючих компонентов. С этой целью в газовых боровах 

устанавливаются дожигательные горелки. Установки для очистки газов

мартеновских  печей от пыли при работе печей  как на воздушном дутье, так и  при вдувании кислорода в факел  и ванну независимо от принимаемой  схемы является сложным инженерным сооружением.

33

Схему очистки  мартеновских газов с применением  труб Вентури рассмотрим на примере установки, приведенной на рис. 5.1. Отходящие дымовые газы после

мартеновской  печи поступают в трубы Вентури. В горловине трубы газовый поток турбулируется, в результате чего происходит осаждение частиц пыли на

мелкораздробленных  каплях воды. Из труб Вентури газы поступают в циклоны – каплеуловители, где происходит улавливание капель, которые выпадают в бункер со шламовой водой и через гидродозатор удаляются из бункера. Обычно

устанавливаются центробежные пылеуловители с лопаточным завихрителем либо с тангенциальным подводом газа. Для исключения коррозии металла горловина трубы выполнена из нержавеющей стали, а кожух выполнен из двухслойной

стали. Внутренние поверхности циклона – каплеуловителя и газоходов защищены антикоррозийным покрытием. На аппарат подается вода из оборотного цикла. В оборотном водном цикле установлена станция нейтрализации.

В последнее  время в подобных схемах в основном применяются трубы 

Вентури с прямоугольной регулируемой горловиной, которая позволяет

устанавливать режим работы газоочистки и регулировать давление под сводом печи. Регулирование  может осуществляться ручным, механическим или 

автоматическим  способом.

Непосредственным  органом служит обтекатель (конической или 

эллиптической формы), который перемещается вдоль  оси трубы Вентури и

образует  с горловиной трубы кольцевой  канал для прохода газа с изменяющейся площадью  сечения. Перемещение обтекателя осуществляется с помощью 

рукоятки  через редуктор. Для аппаратов  большой производительности

устанавливаются механические приводы.

Подобные  схемы позволяют очищать газы от остаточной запыленности примерно 100 мг/м. Однако схемы нейтрализации  оборотной воды не всегда

 

34

обеспечивают  высокоэффективные результаты, что  приводит к коррозионному износу оборудования газоочистки, кроме того, вследствие низкой температуры 

газов после  труб Вентури, возможно явление сернокислотной коррозии дымовой трубы, в связи с чем необходимо подогревать газы перед подачей их в дымовую трубу.

 

Установка очистки газов мартеновских печей

 

Основными источниками  газообразования в мартеновской печи являются

топливо, сыпучие материалы  при их нагреве и разложении и выделяющиеся при окислении углерода шихты углекислый газ и окись углерода. Для очистки отходящих газов мартеновских печей применяют в основном установки двух

типов: мокрой очистки  в скрубберах Вентури и сухой очистки в

электрофильтрах. Эффективность  обеих схем примерно одинакова: и в том, и другом случае можно снизить концентрацию пыли в отходящих газах до 100 мг/м³, что соответствует санитарным требованиям.

Сухая электрическая очистка  требует больших свободных площадей и

капиталовложений. Применение сухой электрической очистки связано с

дожиганием всех горючих компонентов. С этой целью в газовых боровах

устанавливаются дожигательные горелки. Установки для очистки газов

мартеновских печей от пыли при  работе печей как на воздушном дутье, так и при вдувании кислорода в факел и ванну независимо от принимаемой схемы являются сложным инженерным сооружением.

Очистка газов мартеновских печей с применением электрофильтров нашла широкое применение в связи с определенными преимуществами подобных схем. Применение электрофильтров позволяет достигать высокой степени очистки

35

газов при сравнительно низких энергозатратах, причем в электрофильтрах можно улавливать частицы любых размеров, включая субмикронные при

концентрации частиц в газе до 60 г/м^:!. Кроме того, электрофильтры отличаются относительно низкими эксплуатационными затратами. Это объясняется тем, что гидравлическое сопротивление электрофильтра составляет 150—200 Па, а удельные затраты электроэнергии на создание необходимой напряженности электрического поля невелики и составляют примерно 0,1 -0,5 кВт-ч на 100 м³ газа.

Вместе с тем установки газоочистки  с применением электрофильтров имеют

недостатки, в том числе весьма высокие капитальные затраты и необходимость больших площадей для размещения,

Установку газоочистки с использованием электрофильтра рассмотрим на

примере, приведенном  на рис. 5.2. Очищаемые газы после мартеновской печи

поступают в  охлаждающее устройство. Охлаждающее устройство состоит из

параллельных  труб Вентури, установленных внутри корпуса скруббера.

Охлаждающее устройство обеспечивает надежное, регулируемое охлаждение

газов без брызгоуноса в электрофильтр во всем диапазоне рабочих температур: примерно 500—700 ^СС на входе и 180—250 °С на выходе. Рассмотренная схема обеспечивает при достаточно высокой эксплуатационной надежности очистку

газов мартеновской печи до концентрации пыли, не превышающей 100 мг/м³ во все периоды плавки.

 

 

 

 

 

 

36

 

 

 

 

Рисунок  5.1 Схема газоочистной установки за мартеновской  печью с применением электрофильтра:

1 — мартеновская    печь;    2 — трубы    Вентури-испарители;    3 — электрофильтр; 4 — дымосос; 5 — дымовая труба.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37

6 Определение длительности плавки  и 

производительности мартеновской печи

Годовая производительность мартеновской печи (т/год) зависит от часовой производительности печи (Р_час, т/час) и суммы холодных и горячих простоев (Ас, %) и определяется следующим выражением:

Р_год = 8760*(1 – 0,01*Ас)*Р_час,

где 8760 –  число часов в году;

В соответствии с таблицей 8.2 /4/ длительность плавки в 130 тонной мартеновской печи при удельной интенсивности продувки 12 м/(т*час) должна составлять 5 часов. Тогда

Р_час = М_пл/τ_пл = 500/9 = 55,556 т/час

При суммарных  простоях (на холодных и горячих  ремонтах) мартеновской печи 7% от календарного времени, её годовая производительность составит:

Р_год = 8760*(1 – 0,01*Ас)*Р_час = 8760*(1-0,01*7)*55,556 = 452600 т/год

Принимая  продолжительность продувки мартеновской ванны кислородом равной 0,5* τ_пл, то есть 0,5*9 = 4,5 часа, принимаем следующую продолжительность  периодов мартеновской плавки, мин.:

Заправка печи – 36

Завалка шихты – 108

Прогрев шихты – 90

Заливка чугуна – 36

Плавление – 144

Полировка – 54

Чистое кипение – 45

Выпуск плавки – 27

Итого:                540 минут

 

38

7 ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ МАРКИ 65Г

Шихтовка плавки /6/

Жидкий чугун расходуем в количестве 59,7 % от массы металлошихты. Чугун должен поставляться в чистых незаскрапованных ковшах с минимальным количеством шлака.

Химический  состав жидкого чугуна, %: [Si] = 0,8; [Mn] = 0,38; [S] = 0,034; [P] = 0,060. Температура чугуна при сливе в печь должна быть не ниже 1375 ⁰С.

Лом должен соответствовать требованиям ДСТУ 4121 – 2002 и плотно укладываться в мульды. Расход лома должен составлять 40,3 % от массы металлошихты. Запрещается применять в завалку не подготовленный скрап (не дробленный, не пакетированный или не брикетированный); количество тяжеловесного и легковесного лома устанавливают, исходя из фактического баланса лома в мартеновском цехе.  Необходимо следить, чтобы в печь не попал взрывоопасный лом и детали с закрытыми полостями. В днищах мульд должны быть отверстия для стока вода.

Вся металлошихта, загружаемая в печь, должна быть провешена.

 Расход  известняка в завалку должен  составлять 4 кг/т. С целью улучшения  процесса шлакообразования и  процесса десульфурации стали применяют известь в количестве 3,558 кг/т, боксит в количестве 0,2037 кг/т стали.

Заправка печи

 

Является, по сути, горячим простоем агрегата, и увеличение ее длительности ведет к такому же увеличению длительности плавки. Сущность заправки заключается в исправлении изношенных участков рабочего пространства печи, т.е. в

 

39

профилактическом  ремонте. Период заправки проводят в  минимально короткое время при максимальной температуре рабочего пространства. Это способствует

лучшему привариванию заправочных материалов и уменьшению их расхода. Для сокращения периода заправки ее совмещают с  доводкой и выпуском предыдущей плавки. В период чистого кипения заправляют участки стен и откосов выше уровня шлака, а в период выпуска нижележащие участки.

Заправку  печи производят обожженным доломитом  с использованием заправочной машины ленточного типа, обеспечивающей выброс на 6–8 метров. Сушку и заделку сталевыпускного отверстия производят после тщательного осмотра подины, удаления металла, шлака с подины струей кислорода. Сталевыпускное отверстие закрывают путем перекрытия его со стороны рабочего пространства чугунной стружкой или железной рудой, набивки со стороны разливочного пролета сухим магнезитовым порошком, после чего замазывают огнеупорной глиной.

Завалка шихты

Завалку лома производят последовательно и  равномерно во все завалочные окна в следующем порядке: легковес, известняк  и (или известь), пакеты, стальной скрап, тяжеловес.

Завалку начинают с подачи легковеса в  количестве, необходимом для покрытия подины печи, заваливая 1–2 мульды в каждое завалочное окно. Следующим заливают известняк и (или известь), которые прогревают 5–10 минут. Затем заваливают остальной лом. Продолжительность завалки должна быть минимальной, для чего используются две завалочные машины одновременно.

 

 

 

40

Прогрев

Прогрев шихты желателен до температуры  заливаемого чугуна. Признаками достаточного прогрева лома является небольшое оседание лома, легкое оплавление кромок тяжеловеса, отсутствие темных пятен при внешнем осмотре лома. В

период прогрева шихты  должны быть выполнены три основных операции: подсыпка «ложных» порогов, установка шлаковых чаш под печь, установка желоба под заливку чугуна. Подсыпку порогов производят после зачистки порогов завалочных окон от лома и осмотра их состояния. Начинают засыпку порогов с изготовления «гребешков» высотой 100–150 мм из магнезитового порошка. Затем порог засыпают сырым доломитом слоем, равным половине высоты завалочного окна; при этом материал разравнивают с целью усиления «ложных» порогов. При подсыпке порогов используется специальный бункер. Подачу кислорода в период завалки и прогрев осуществляют только в факел.