Техническая информация
по этапу I договора № 4-12/98 от 17.12.98
«Исследование и разработка технологии накопления и слива
металла из вагранки».
В соответствии с программой договора проведено обследование минераловатной вагранки производительностью 3…3,5 т/час, определены технологические и конструктивные параметры печи, в том числе: дутьевой режим, включая давление и расход воздуха, температура, распределение дутья по фурмам, скорость выхода воздуха из фурм и колебания параметров дутья по ходу плавки; режим выпуска расплава; разгар горна и др. Были опробованы образцы металла (чугуна), накапливающегося в вагранке, и расплава (шлака) и определён химический (элементный) состав. Кроме того, опробованы и испытаны образцы материалов для электродов, устанавливаемых в горне вагранки для контроля уровня накопления чугуна.
На основании результатов изучения работы вагранки была разработана и передана заводу документация по переоборудованию горна вагранки, футеровке, изготовлению ковша для металла и тележки, предложена программа испытаний способа слива металла (техдокументация прилагается).
1. Минираловатная ватержакетная вагранка ОАО «Гомельстойматериалы» производительностью 3,0…3,5 т/час работает в непрерывном режиме. Расход дутья 4…4,5 тыс.м3/час с колебаниями в пределах до 5,0…5,5 тыс.м3/час. Давление дутья в коллекторе 3,0…3,5 кПа (при повышении уровня завалки – до 4,0…5,0 кПа). Дутье подается через 2 ряда фурм. Скорость выхода (при свободном сечении фурм) составляет 55…60м/с. Данная скорость является завышенной, что создает перед фурмами зону, из которой вытесняется кокс. Протяжённость такой околофурменной зоны ориентировочно составляет 100…150мм. При наличии большого числа фурм это явление может привести к сужению высокотемпературной зоны в области фурм. Капли расплава, проходящие через околофурменные зоны, отбрасываются к периферии и подстуживаются, что может привести к образованию сводов над фурмами.
Состав шихты: шлак доменного производства – 600 кг, базальт – 150 кг и 175 кг кокса. Таким образом, на 1 кг кокса подаётся 5,2…5,8м3дутья, что соответствует составу отходящих газов: СО/СО2»3:1. При увеличении расхода дутья соответственно удельное количество возрастает до 6,5м3/кг, а соотношение до СО/СО2 уменьшается до 2:1.
Высота холостой колоши, устанавливается при розжиге вагранки 1,3…1,4 метра от оси верхнего рядам фурм. Высота слоя шихты – 2,5…2,9 метра от оси верхнего ряда фурм (2,5…3,0 м ниже завалочного окна).
Уровень завалки контролируется с помощью датчика уровня, разработанного в ГГТУ или по давлению дутья в фурменном поясе. Последний способ позволяет вести плавку с различным уровнем завалки, однако его чувствительность и информативность уступает первому.
Дутьё, подаваемое в вагранку, подогревается во встроенном рекуператоре до температуры 70…120°С, в отдельные периоды – до 140…150°С. Такой подогрев является недостаточным для того, чтобы оказать заметное влияние на работу вагранки.
Недостатком конструкции вагранки является малое расстояние от падины вагранки до оси фурм (глубина горна). Это приводит к повышенному выбиванию газов через лётку. Уменьшить выбивание в этих условиях очевидно можно путём уменьшения отверстия лётки. При этом необходимо постоянно контролировать работу фурм. Следить через глазки фурм за уровнем расплава во избежание зашлакования фурм. С этой целью в дутьевом коллекторе против каждой фурмы нижнего ряда прорезать отверстия и смонтировать глазки (чертежи глазков прилагаются).
Для слива металла набивка подины должна быть выполнена в противоположную от лётки сторону (конструкция прилагается). Лётка при этом поднимается на 100 мм. Лётка для слива металла прорезана в рабочем окне.
Расплав в процессе плавки постепенно намерзает на подине по периферии, сокращая объем, в котором может накапливаться металл. Это может привести к затруднениям при открытии металлической лётки: необходимо прожигать кислородом слой шлака, толщиной 400…500мм. Во избежание намерзания расплава предложено продувать зону около металлической лётки сжатым воздухом. В результате образуется зона горения кокса с повышенной температурой. Параметры процесса могут быть определены в процессе натурного эксперимента.
2. Металл, образующийся в вагранке, имеет состав близкий к низкоуглеродистому чугуну. По результатам анализов на спектрографе и аналитической лаборатории образцы имели соответственно: С – 2,4…3,2%, Si – 0,4…1,3%, Mn – 0,5…1,25%, S – 0,4…0,9%, а также примеси Mo 1,4…2,1%, Ni – до 0,5%, Cr – до 0,3% и др.
Источником металла в минераловатной вагранке является в основном шлак, о чём свидетельствует и состав металла. Шлак содержит до 2% Fe, а также посторонние случайные включения. Оксиды железа в условиях ваграночной плавки не восстанавливаются: для восстановления необходимы более высокие температуры (до 2000°С), восстановительная атмосфера (концентрация СО и Н2 более 40%) и большая продолжительность пребывания оксидов в зоне реакции. В данной вагранке шихта находится в шахте 12…15 мин. Атмосфера в печи – окислительная: концентрация СО=12…16%, Н2=0…1%, СО2=12…14%, О2= 1…2%.
Количество металла, образующегося в смену, зависит от качества сырья (в основном – шлака) и может составить 200…600 кг.
3. Материал для электродов, устанавливаемых в горне для контроля уровня металла, должен отвечать следующим требованиям: высокой жаростойкостью, инертностью по отношению к окислительным и восстановительным окислам, не растворяться в минеральном расплаве, высокой электропроводностью. К таким материалам относятся, в частности, стабилизированный электродный графит (термостойкость до 3000°С) и карбид кремния (SiC) – силит (до 2000°С). Испытывались также комбинированные электроды: защитный кварцевый наконечник с вольфрамрениевой или вольфраммолибденовой проволокой толщиной 0,5…1,0 мм, которая выдерживает температуры до 2000…2200°С. Испытания проводились в трубчатой печи сопротивления с графитовым тиглем, где температура поддерживалась на уровне 1500°С. внутрь тигля засыпался кокс и устанавливались образцы электродов, подключённые к автоматическому мосту КСМ-04. Испытания проводились путём выдержки электродов в течении 1…2 часа при максимальной температуре и последующем взвешивании для определения потери веса. Каждый цикл повторялся 8…10 раз. Кроме того определялась стойкость против термического удара при резком подъёме или опускании электродов в зону нагрева. Наивысшая стойкость у графитовых электродов до 100%, наименьшая у силита – до 40%.
Потеря веса наибольшая у графита, что очевидно связано с развитием реакции газификации углерода при максимальных температурах (С+СО2®СО). Наименьшие потери у кварцевого стекла. Проволока из вольфрам-молибдена имеет меньшие потери веса, чем Wo-Re.
Наилучшие суммарные показатели с точки зрения использования в качестве электродов в горне вагранки имеют силитовые (SiC) стержни, используемые в качестве нагревательных стержней в термических печах. Стержни диаметром 8…15мм имеют сопротивление 12…24 Ом, высокую жаростойкость (до 1600°С стойкость ~ 1000ч) и электропроводимость. Кроме того, для электродов длиной 150…200 мм можно использовать отходы (бой) нагревательных стержней.
Дальнейшие испытания электродов необходимо проводить в натурных условиях. Схема установки электродов на вагранке прилагается.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
