Безчерев Олександр Сергійович. Вдосконалення дуттьових пристроїв кисневих конверторів на основі дослідження процесу допалювання відхідних конверторних газів

Краткое описание

Безчерев Олександр Сергійович. Вдосконалення дуттьових пристроїв кисневих конверторів на основі дослідження процесу допалювання відхідних конверторних газів : Дис... канд. наук: 05.16.02 - 2007.

Безчерев О.С. „Вдосконалення дуттьових пристроїв кисневих конверторів на основі дослідження процесу допалювання відхідних конверторних газів”, рукопис на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.16.02 «Металургія чорних металів», Приазовський державний технічний університет, Маріуполь, 2007 р.
Дисертація присвячена питанню розробки нових ефективних пристроїв (способів) для вторинного допалюванняСО-вмісних відхідних газів в агрегатах конверторного типу.
Розроблено статичну математичну модель конверторної плавки з вторинним допалюванням відхідних газів, яка дозволяє в першому наближенні встановити діапазони оптимальних значень керуючих параметрів процесу допалювання залежно від варіанту підведення дуття, шихтовки плавок та зони організації процесу в агрегаті.
Розроблено комплексну функціонально-детерміновану динамічну математичну модель допалювання відхідних газів у порожнині кисневого конвертора з урахуванням макрокінетики плавки. З її використанням проведено аналітичні дослідження процесу вторинного допалювання відхідних газів та одержано основні закономірності для раціональної його організації в конверторах з верхнім та комбінованим дуттям.
Розроблено нові ефективні пристрої (способи) для вторинного допалювання відхідних газів у порожнині конверторів.
У результаті впровадження в конверторному цеху ВАТ «ММК ім. Ілліча» кисневих фурм нової конструкції для вторинного допалювання конверторних газів одержано річний економічний ефект 406 326,85 грн.

1. У дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове технічне вирішення наукового завдання поліпшення техніко-економічних показників виплавки конверторної сталі за допомогою вдосконалення дуттьових пристроїв кисневих конверторів на основі дослідження процесу допалювання відхідних конверторних газів.
2. Встановлено діапазони оптимальних значень керуючих параметрів процесу допалювання конверторних газів залежно від варіанта підведення дуття, шихтовки плавок та зони організації процесу в агрегаті на основі розробленої статичної математичної моделі конверторної плавки з вторинним допалюванням відхідних газів.
3. З використанням розробленої комплексної функціонально-детермінованої динамічної математичної моделі допалювання відхідних газів в порожнині кисневого конвертора з урахуванням макрокінетики плавки виконано аналіз впливу параметрів процесу вторинного допалювання на основні динамічні характеристики конверторної плавки, що дозволило розробити практичні рекомендації щодо його ефективної організації.
Отримано залежностіaтаhQвід параметрів процесу вторинного допалювання для різних варіантів його організації і конвертування чавуну, а також від виду брухту, що використовується в шихті, „віку” футерівки агрегату та інших факторів.
4. Установлено, що оптимальна величинадляLD-конвертора становить ~ (5...10) %, для агрегату з комбінованою продувкою ~ (5...15) %. При цьому середня за продувку плавки величинаhQдля конверторів верхнього дуття становить ~ (20...35) % при організації вторинного допалювання в газовій фазі над ванною та ~ (30..50) % - в ШГМЕ. Для конверторів комбінованого дуття ці значення становлять ~ (20...60) % та ~ (50...80) % відповідно. У цілому, з техніко-економічних міркувань, для агрегатів з комбінованою продувкою прийнятною є організація процесу вторинного допалювання відхідних газів у газовій фазі над ванною та в ШГМЕ, а дляLD-агрегатів - тільки в ШГМЕ.
5. Одержано, що на величинуhQістотний вплив має «вік» футерівки конвертора: більші значення цього параметра (за інших рівних умов) мають місце при «старій» футерівці. Тому використання дуттьових пристроїв для реалізації технології вторинного допалювання відхідних газів рекомендується в першу чергу в другій половині кампанії з футерівки конвертора.
6. Установлено зменшеннязQзі збільшенням характерного розміру кусків брухтуx (y), що пов’язано з динамікою температурного поля в різних зонах агрегату; причому різниця у величинізQпри використанні брухту різних видів може досягати ~20 % відн. при верхній продувці ванни та ~30 % відн. - при комбінованій. Це дозволяє прогнозувати ефективність процесу вторинного допалювання конверторних газів залежно від шихтових умов плавок.
7. Підтверджено, що процес вторинного допалювання відхідних газів у конверторі найбільш ефективно реалізується з регульованою подачею вторинного дуття по ходу продувки плавки; при цьому найбільш відповідально слід підходити до встановлення та регулювання параметрів процесу на початковому етапі продувки, а подачу вторинного дуття на заключному етапі продувки (переважно вLD-конверторах) доцільно виключати з техніко-економічних міркувань.
8. Одержано, що при подачі вихрових потоків вторинного дуття, які організуються за допомогою дуттьових пристроїв з оптимальними конструктивними параметрами, істотно підвищується ефективність процесу вторинного допалювання конверторних газів; так, дляLD-агрегату при організації процесу в ШГМЕ середня за продувку плавки величинаhQзбільшується в ~ (1,10...1,15) разу, при цьому ступінь допалювання залишається на тому самому рівні. Розроблено практичні рекомендації щодо конструювання дуттьових пристроїв для ефективного вторинного допалювання відхідних газів.
9. З використанням розроблених фізичної та математичної моделей процесу вторинного допалювання конверторнихгазівімпульсно-узгодженими струменями отримано залежності для визначення оптимальної тривалості імпульсів подачі потоків первинного та вторинного кисню; визначено значення цього параметра дляLD-агрегатів.
10. Розроблено нові ефективні пристрої (способи) для вторинного допалювання відхідних газів: 1) комбіноване сопло (патент України № 18227 А); 2) спосіб продувки конверторної ванни імпульсно-узгодженими струменями (патент України № 37988 А) та 3) відповідна йому продувальна фурма (патент України № 42550А); 4) фурма з центральним сопловим модулем з тангенціальним завихрювачем кисневого потоку (патент України № 59077A). Стосовно до умов роботи 160-тLD-агрегатів конверторного цеху ВАТ «ММК ім. Ілліча» розроблено та впроваджено в 2006 р. нову конструкцію наконечника кисневої фурми для вторинного допалювання відхідних газів. В результаті впровадження одержано річний (2006 р.) економічний ефект ~ 0,4 млн. грн.