Основные размеры КК, выбор величины Н/D

Вопрос 6

Окисление кремния (Si) и марганца (Mn) по ходу плавки в кислородном конвертере

Окисление кремния и марганца, так же как и углерода, начинается с момента подачи кислорода (рис. 1), причем весь кремний и большая часть марганца выгорают в первые минуты продувки. Более быстрое их окисление по сравнению с углеродом объясняется различием в химическом сродстве разных элементов к кислороду при различных температурах.

На рис. 2 приведена зависимость химического сродства ряда элементов к кислороду от температуры. Из рис. 2 следует, что при температурах ниже 1450-1500 °С кремний и марганец обладают более высоким сродством к кислороду, чем углерод; при более же высоких температурах сродство углерода к кислороду превышает сродство марганца и кремния. В соответствии с этим марганец и кремний окисляются в начале продувки, когда температура в конвертере сравнительно невысока.

.

Рисунок 1. Изменение состава металла (а) и шлака (б) по ходу продувки в кислородном конвертере (Мn и МnО — значения, характерные для переработки маломарганцовистого чугуна)

Химическое сродство элементов к кислороду при различных температурах показано на правом рисунке.

Окисление кремния заканчивается в первые 3—5 мин продувки и в дальнейшем по ходу плавки жидкий металл кремния не содержит. Реакция окисления кремния протекает до его полного израсходования и является необратимой, поскольку продукт окисления — кислотный оксид SiO2, связывается в основном шлаке в прочное соединение 2СаО • SiO2.

Интенсивное окисление марганца наблюдается в начале продувки, когда при низких температурах его химическое сродство к кислороду велико; к 3—5 мин продувки окисляется около 70 % марганца, содержащегося в чугуне. В дальнейшем поведение марганца определяется равновесием экзотермической реакции:

[Mn] + (FeO) = (МnО) + Fe + 122950 Дж/моль.

В соответствии с этой реакцией отмечаются следующие особенности поведения марганца: при уменьшении содержания FeO в шлаке во второй половине продувки равновесие реакции сдвигается влево и содержание марганца в металле возрастает, т.е. марганец восстанавливается из шлака; в конце продувки, когда вследствие усиливающегося окисления железа содержание оксидов железа в шлаке возрастает, равновесие реакции сдвигается вправо, и поэтому наблюдается вторичное окисление марганца.

Конечное содержание марганца в металле зависит, прежде всего, от его содержания в чугуне и возрастает при увеличении температуры металла в конце продувки и снижении окисленности шлака, т.е. содержания в нем FeO. Конечное содержание обычно находится в пределах от 0,2-0,3 до 0,03-0,05 %. За время продувки окисляется около 70 % марганца.

Вопрос 7

Основные размеры КК, выбор величины Н/D

Размеры и форма конвертера должны, прежде всего, обеспечивать продувку без выбросов металла через горловину, поскольку выбросы уменьшают выход годной стали и требуют периодических установок конвертера для удаления настылей металла с горловины и входной части котла-утилизатора.

Вместимость конвертера составляет 50 ÷ 400 тонн.

Глубина ванны жидкого металла Н_в изменяется от 1 до 1,9 м. Увеличивать глубину ванны выше 1,9 м не рекомендуется, так как при этом из-за недостаточного проникновения в глубь ванны кислородных струй затрудняется плавление стального лома.

Основные параметры, определяющие возможность работы конвертера без выбросов – удельный объем (объем рабочей полости, приходящийся на 1 т жидкой стали, м³/т) и отношение высоты рабочего объема к его диаметру H/D.

При выборе H/D учитывают следующее:

1. чем H/D выше,тем, с одной стороны, вероятность выбросов меньше, но возрастает высота цеха, который сложнее обслуживать, что приводит к большим затратам.

2. Чем больше D, тем выше стойкость стен, но и возникает неравномерность прогрева металла.

Из этого следует, что отношение H/D должно быть оптимальным и составлять 1,3 ÷ 1,5.

При выборе диаметра отверстия горловины D_г учитывают, что чем больше D_г, тем легче и быстрее идет загрузка лома, однако также происходит и подсос воздуха, в результате чего увеличиваются тепловые потери. Диаметр отверстия горловины определяют из соотношения: D_г = 0,21 .

Угол наклона горловины к вертикали α изменяют от 20 до 35°.

Угол β принимают равным от 20 до 40°.

Вопрос 8

Поиск по сайту: