Способ восстановления футеровки конвертера Советский патент 1991 года по МПК C21C5/44 

у

И

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.

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, возникает 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.

Машинист дистрибутора, управляющий процессом восстановления футеровки, вводит в полость конвертера продувочную фурму, контролируя высоту ее перемещения по сельсину, находящемуся на центральном пульте управления (ЦПУ), причем целесообразно 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 в течение необходимого времени. Затем машинист прекращает подачу кислорода и осу- 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

Ю

К

00 00

продувки кислородом поддерживается равным (3-5): 1.

Восстановление футеровки конвертера заканчивается после слива из конвертера шлака, который может использоваться как для повторного восстановления футеровки предлагаемым способом, так и в качестве составляющего компонента при производстве торкрет-массы для факельного торкретирования, с помощью которого производится в есновном ремонт конусной части футеровки (горловины) конвертера и переходного участка к цилиндрической части футеровки.

Пример. Способ восстановления футеровки 300-тонного конвертера.

В качестве исходных материалов используются огнеупорный лом отработанной пекодоломитовой футеровки (ИПБС - известково-периклазовая безобжиговая на смоляной связке) и известняк Липецкого месторождения, химический состав которых приведен в табл,1.

После проведения кампании конвертера масса обработанной футеровки составляет 50-80 т.

В ходе кампании на восстановление футеровки дна и цилиндрической части футеровки используется 60 т огнеупорного лома.

Для проведения восстановления футеровки машинисту дистрибутора необходимо назначить режим операции восстановления, который включает выбор расходов огнеупорного лома футеровки, известняка, объемного расхода кислорода, времени периодов продувки кислородом и выдержки материалов в шлаке, определение массы конечного шлака, оставляемого в конвертере.

Определение параметров операции восстановления футеровки производится на основании расчета изменения энтальпии материалов, кислорода, воздуха, поступающего в конвертер, и конечного шлака:

Масса конечного шлака, оставляемого в конвертере после плавки, кг 13000 Масса огнеупорного лома отработанной футеровки,загружаемого в конвертер, кг 3000 - Масса известняка, загру- .жаемого в конвертер, кг 1000 Время продувки смеси шлака с загруженными материалами, кислородом в течение 1 мин восстановленияфутеровки, с12

Время выдержки материалов в шлаке в течение мин восстановления футеровки, ч48 Время восстановления

футеровки конвертера, с480

Объемный расход кислорода при продувке смеси шлака с загружен- ными материалами

в конвертер, м3/мин420

В табл. 2 показан срок службы гарниса- жа, нанесенного на футеровку цилиндрической части, и наличие дефектов наваренного огнеупорного лома к футеровке дна конвертера в зависимости от изменения режимов восстановления футеровли, - Из табл. 2 видно, что при уменьшении отношения в менее 3 снижается срок служ- бы гарнисажа, так как за счет уменьшения энтальпии шлака происходит загустевание шлака и ухудшаются условия нанесения его на футеровку газодинамическим потоком при продувке кислородом. Поэтому умень- шение отношения 0 менее 3 нецелесообразно. Увеличение отношения © более 5 нерационально, так как за счет уменьшения газодинамической составляющей теплового потока ум 1ьшается теплопередача от шла- ка 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 обога- щенный оксидами шлак в течение одной операции восстановления равномерно разбрызгивается на поверхность цилиндрической части футеровки конвертера в течение 96 с, причем разбрызгивание шлака осуще- ствляется 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 фрон- тальной поверхности износа, вследствие чего повышается срок службы гарнисажа и стойкость футеровки.

Загущение шлака до состояния, при котором 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 футеровки 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, 5 восстанавливает ч защищает ее от агрессивного воздействия шлакометаллического расплава длительное время, большее в 1,5- 2 раза, чем срок службы гарнисажа на цилиндрической части футеровки конвертера. 10 Газодинамическим потоком капли шлака переносятся и налипают на поверхность фу- теровки. В период выдержки они застывают, и при последующей продувке кислородом газодинамическим потоком на 15 поверхность застывших капель шлака переносятся новые более высокоогнеупорные капли шлака за счет обогащения его оксидами СаО и МдО в период выдержки. При дальнейших циклах продувки и выдержки в 20 течение операции восстановления возрастают толщина и огнеупорность гарнисажа к фронту износа, что обуславливает высокую сопротивляемость износу гарнисажа и увеличивает стойкость футеровки. Нераст- 25 ворившаяся часть разогретого известняка при восстановлении футеровки участвует в процессе шлакообразования в начальный период конвертерной плавки и способствует улучшению режима шлакообразования, 30 снижая отрицательное воздействие оксида кремния SiOa на футеровку, что способствует повышению ее стойкости.

В ходе кампании конвертера износ футеровки, с учетом ее среднего срока службы 35 (Сер), можно условно разбить на три периода: начало, середина и конец кампании. Продолжительность каждого периода находится в следующих пределах: начало кампании (0,1-0,2) Сер, середина (0,2-0,8) Сср и 40 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 позволя- 45 ют построить рациональную программу восстановления футеровки в ходе кампании. Например, в начале кампании конвертера, когда новая футеровка подвергается значительным скалываниям, при прочих равных 50 условиях, целесообразно поддерживать отношение ©, равное 3. При таком режиме восстановления футеровки она более длительное время ошлаковывается (за счет увеличения времени и количества продувок 55 кислородом), что способствует уменьшению, скалывания, а более высокая температура футеровки дна конвертера обеспечивает прочное спекание с ней огнеупорного лома. В конце кампании, когда футеровка значительно утончается и быстро остывает, целесообразно поддерживать отношение ©равное 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 МдО и СаО, и одновременно спекаться с поверхностью футеровки дна конвертера. Карбонатный материал, прогреваясь, начинает разлагаться и увеличивает количество оксидов МдО и СаО в расплаве шлака.

При подаче кислорода происходит бар- ботирование смеси шлака с загруженными матерктэми м резко увеличивается теплоотдача от шлака к материалам за счет увеличения газодинамической составляющей теплового потока:

g f P-V,

,де g - газодинамическая составляющая теплового потока при скользящем контакте двух тел с различной теплопроводностью. Вт/м2;

f - коэффициент трен

Р -давление на гранмде, Н/м ;

V - относительная скорость, м/с.

Наличие в смолосвязанны огнеупорах отработанной футеровки умерена 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 поступление оксидов МдО 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 0,равное 3-5, в течение каждой минуты восстановления футеровки обусловлено тем, что при уменьшении отношения увеличивается масса кислорода, подводимого к шлаку, вследствие чего снижается энтальпия шлака. Выбор цикла восстановления футеровки во времени менее 1 мин приводит к снижению абсолютных значений периода выдержки TBjвследствие 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 гГучто вызывает увеличение массы кислорода, подводимого к шлаку. При увеличении отношения © более 5 уменьшается длительность процесса бар- ботажа 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 кислорода при 1600 К в зависимости от измечеГв

ния отношения

Тп,

Из приведенных зависимостей следует, что при уменьшении отношения

© -- 3 энтальпия кислорода возрастаth

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 газодинамическим потоком на футеровку высокоогнеупорный гарнисаж, который в течение длительного времени защищает футеровку от воздействия агрессивного шла- кометаллического 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 высокоосновным шлаком в период слива его после проведения операции восстановления.

При нанесении огнеупорного гарниса- жа на цилиндрическую часть футеровки

уменьшается потребность в торкрет-массе на 10-15% за счет исключения необходимости нанесения торкрет-покрытия на цилиндрическуючастьфутеровки, 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.

Таблица 1

Таблица 2