Специализированные производители металлургического оборудования
BOF Кислородная печь
Процесс обдува сверху (BOP)
В процессе продувки сверху кислородная фурма с водяным охлаждением опускается с верхней части печи и со сверхзвуковой скоростью подает кислород в расплав. Большинство . сталевары используют кислородную выплавку стали с верхней продувкой.
Комбинированные процессы
В одном из видов комбинированных процессов продувки используется кислород, подаваемый сверху, и инертный газ (аргон и азот), подаваемый снизу с помощью фурм или проницаемых элементов. В комбинированных печах второго класса имеются как верхние, так и нижние кислородные фурмы; нижние фурмы также могут использоваться для подачи инертного газа во время перемешивания.
Печь с нижним дутьем (Q-BOP)
В процессах с нижним дутьем кислород подается через несколько фурм в нижней части печи. В процессе Q-BOP кислородные фурмы охлаждаются путем нагнетания углеводородного газа через внешнюю трубу, окружающую кислородную трубу. В большинстве процессов с нижней продувкой в качестве углеводородного хладагента используется метан или пропан, но также используется мазут. Принципиальным преимуществом процесса Q-BOP является то, что он снижает требования к высоте, что позволяет возводить здания более низкого профиля.
Кислородная печь, профиль которой показан на рисунке, представляет собой наклоняемую емкость, облицованную огнеупорными материалами, такими как магнезиально-углеродистый кирпич. Вспомогательное оборудование включает в себя желоб для загрузки лома, бункеры для сплавов и флюсов, фурму для подачи чистого газообразного кислорода, подъемник для измерения температуры и концентрации углерода в расплавленной стали, подъемные устройства для фурмы и подъемника, оборудование для опрокидывания емкости и оборудование для сбора и очистки отработавших газов. Производительность конвертера выражается в весе сырой стали, которая может быть обезуглерожена за один нагрев. Большинство котельных в Японии имеют вместимость 150-300 тонн.
Основная функция конвертера заключается в обезуглероживании горячего металла с использованием чистого газообразного кислорода. В конвертерной камере с верхней продувкой чистый кислород подается высокоскоростной струей на поверхность расплавленного металла, что позволяет проникать струе на некоторую глубину в металлическую ванну. В этих условиях кислород непосредственно взаимодействует с углеродом в расплавленном металле с образованием монооксида углерода. Конвертер с верхней продувкой чистым кислородом позволяет обезуглерожить 200 тонн горячего металла при температуре от 4,3 до 0,04°C примерно за 20 минут. В результате такой высокой производительности конвертерная печь заменила мартеновскую печь, которая была гораздо более медленным процессом.
Вводимый чистый газообразный кислород сначала окисляет кремний, а затем углерод в горячем металле. Когда концентрация углерода в горячем металле снижается примерно до 1%, параллельно с окислением углерода начинается окисление железа. Окисление железа становится заметным при концентрации углерода менее 0,1%, что снижает как эффективность использования кислорода для обезуглероживания, так и скорость обезуглероживания, одновременно увеличивая потери железа в шлак. Таким образом, проблема с конвертером с верхней продувкой заключается в окислении железа при достижении низкой концентрации углерода и, как следствие, в снижении скорости обезуглероживания. Когда содержание оксида железа в шлаке чрезмерно возрастает, он может слишком быстро вступать в реакцию с углеродом в расплавленной стали и вызывать внезапное выделение газа, образуя смесь шлака и расплавленной стали, которая иногда вырывается из емкости, что называется "разбрызгиванием" или "плевком".
Использование кислородной фурмы с несколькими отверстиями на конце доказало свою эффективность в распределении подачи кислорода и увеличении скорости обезуглероживания, одновременно сдерживая чрезмерное окисление расплавленной стали и предотвращая разбрызгивание. Однако эффективность этой фурмы все еще была недостаточной, и был разработан способ продувки кислородом снизу, при котором чистый газообразный кислород подается в расплавленную сталь снизу конвертера. Нижняя продувка улучшает перемешивание горячего металла и, таким образом, сокращает среднее время перемешивания в ванне с расплавленной сталью, а также способствует переносу растворенного углерода в ванне, предотвращая чрезмерное окисление шлака, которое является причиной образования брызг и разбрызгивания. Следовательно, донная продувка повышает эффективность обезуглероживания, особенно при низких концентрациях углерода. Донная продувка осуществляется донными фурмами из концентрических труб с двойными стенками. Внутренняя труба используется для подачи чистого газообразного кислорода вместе с измельченным известняком в качестве шлакообразующего агента, в то время как газообразный пропан подается через внешнюю трубу в качестве хладагента для предотвращения обратного выгорания фурмы, поскольку пропан при разложении подвергается эндотермической реакции, что приводит к охлаждению и уменьшению прогорания фурм. Эти усовершенствования значительно упростили производство низкоуглеродистых сталей.
В последнее время в кислородно-сталеплавильном производстве широкое распространение получили конверторы с верхней и нижней продувкой, которые сочетают в себе преимущества обоих типов конверторов. В конверторах с комбинированной продувкой вместо кислорода для перемешивания в основном используются инертные газы, продуваемые снизу. Были применены различные методы продувки снизу. В качестве одного из примеров в нижних фурмах используется керамическая заглушка со встроенным множеством небольших трубок или прорезей. Независимо от типа конвертерной камеры, выхлопные газы с высоким содержанием CO либо сжигаются в горловине конвертерной камеры и проходят через котел-утилизатор, установленный в верхней части горловины, для рекуперации ощутимого тепла и теплоты сгорания, либо утилизируются несгоревшими через оборудование для улавливания выхлопных газов
English
Russian