RU2009418C1

RU2009418C1 - Two-bath steel-making unit

Info

Publication number: RU2009418C1
Authority: RU
Inventors: А.В. Гребенюков; Н.М. Скороход; А.М. Поживанов; А.И. Кущенко; В.А. Рыбинов; О.В. Филонов; Б.А. Дворядкин; Ю.Г. Праулин; А.И. Мастицкий; С.П. Терзиян; А.А. Бублик
Original assignee: Мастицкий Анатолий Иванович
Priority date: 1990-12-19
Filing date: 1990-12-19
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: unit has a crown, two smelting baths, connecting and vertical channels made in between. The crown section height of the connecting channel from the level of thresholds of a charging door is equal to 1.05-1.3 of the crown height over the baths. The crown section of the connecting channel mates the crown sections over the baths at an angle of 5-15to a horizontal. EFFECT: improved structure. 2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к конструкциям сталеплавильных агрегатов, предназначенных для замены мартеновских печей в действующих цехах. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the designs of steelmaking units designed to replace open-hearth furnaces in existing workshops.

Известен двухванный сталеплавильный агрегат, содержащий общий для обеих ванн свод и два вертикальных канала, расположенных в торцах агрегата. Known two-shaft steelmaking unit containing a common for both baths arch and two vertical channels located at the ends of the unit.

Недостатками агрегата известной конструкции являются большие габариты, что в ряде действующих цехов с ограниченным шагом колонн в печном пролете требует реконструкции главного здания цеха при установке двухванных агрегатов; большая масса неорганизованных выбросов, т. е. загрязненных печных газов, не проходящих через газоочистку; низкое качество выплавляемой стали. The disadvantages of the unit of known design are large dimensions, which in a number of existing workshops with a limited spacing of columns in the furnace span requires reconstruction of the main building of the workshop when installing two-shaft units; a large mass of fugitive emissions, i.e., polluted furnace gases that do not pass through gas treatment; low quality steel.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является двухванный сталеплавильный агрегат, содержащий общий свод и вертикальный канал со шлаковиком, расположенный между ваннами. Closest to the claimed technical essence and the achieved effect is a two-shaft steelmaking unit containing a common arch and a vertical channel with slag located between the bathtubs.

Данный агрегат оборудован системой подачи топлива в количествах, необходимых для обеспечения теплового баланса без сжигания железа ванны, что позволяет повысить качество выплавляемого металла. Расположение вертикального канала между ваннами ведет к снижению габаритов агрегата до размеров мартеновской печи садкой, равной садке каждой ванны ДСА. Это открывает возможность расположить агрегат в действующем цехе без реконструкции главного здания. Кроме того, конструкция агрегата позволяет удалять дымовые газы одновременно из обеих ванны, что создает нормальные экологические условия работы агрегата за счет ликвидации неорганизованных выбросов. This unit is equipped with a fuel supply system in the quantities necessary to ensure thermal balance without burning iron bath, which improves the quality of the smelted metal. The location of the vertical channel between the baths leads to a decrease in the dimensions of the unit to the size of an open-hearth furnace with a charge equal to the charge of each bath of the DSA. This opens up the possibility of locating the unit in the existing workshop without reconstructing the main building. In addition, the design of the unit allows you to remove flue gases from both baths at the same time, which creates normal environmental conditions for the operation of the unit due to the elimination of fugitive emissions.

Однако, преимущества данного агрегата не могут быть в полной мере реализованы вследствие низкой стойкости свода, высота которого над ваннами и над вертикальным каналом одинакова относительно уровня порогов завалочных окон. Участок свода над вертикальным каналом практически на протяжении всей кампании работы печи находится под воздействием высокотемпературного и скоростного потока дымовых газов, содержащих значительное количество плавильной пыли. Это приводит к тому, что рабочая поверхность свода над вертикальным каналом значительно быстрее насыщается окислами железа, чем остальные участки свода, которые подвергаются воздействию запыленных дымовых газов в два раза меньше по продолжительности и в несколько раз менее скоростным потоком. Таким образом, участок свода над вертикальным каналом изнашивается со значительным опережением износа других участков свода, что обусловливает остановку печи на ремонт с заменой всего свода. However, the advantages of this unit cannot be fully realized due to the low resistance of the arch, the height of which over the bathtubs and over the vertical channel is the same relative to the threshold level of the filling windows. The arch section above the vertical channel during almost the entire campaign of the furnace is under the influence of high-temperature and high-speed flow of flue gases containing a significant amount of melting dust. This leads to the fact that the working surface of the arch above the vertical channel is much faster saturated with iron oxides than the other parts of the arch, which are exposed to dusty flue gases, are two times less in duration and several times less in high-speed flow. Thus, the arch section above the vertical channel wears out significantly ahead of the wear of other sections of the arch, which causes the furnace to stop for repair and replace the entire arch.

Целью изобретения является повышение стойкости свода. The aim of the invention is to increase the durability of the arch.

Поставленная цель достигается тем, что в двухванном сталеплавильном агрегате, содержащем общий свод и вертикальный канал со шлаковиком, свод агрегата выполнен с двумя уровнями высоты над порогами завалочных окон, причем высота участка свода над вертикальным каналом от уровня порогов завалочных окон составляет 1,05-1,3 максимальной высоты свода над ваннами, а сопряжение участка свода над вертикальным каналом с участками свода над ваннами выполнено под углом 5. . . 15^о к горизонтали.This goal is achieved by the fact that in a two-shaft steelmaking unit containing a common roof and a vertical channel with slag, the roof of the unit is made with two levels of height above the thresholds of the filling windows, and the height of the arch section above the vertical channel from the level of the thresholds of the filling windows is 1.05-1 , 3 of the maximum height of the arch above the bathtubs, and the conjugation of the arch section above the vertical channel with the arch sections above the baths is made at an angle of 5.. . 15 ^o to the horizontal.

Наличие вышеперечисленных признаков позволяет классифицировать изобретение, как соответствующее критерию "новизна". В других известных технических решениях не обнаружены отличтельные признаки, характеризующие изобретение. Проведенный анализ показал, что предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями, а указанная совокупность признаков обеспечивает повышение стойкости свода. The presence of the above features allows you to classify the invention as meeting the criterion of "novelty." In other known technical solutions are not found distinctive features that characterize the invention. The analysis showed that the proposed technical solution has significant differences, and the specified set of features provides increased durability of the arch.

На фиг. 1 показан предлагаемый двухванный сталеплавильный агрегат, продольный разрез; на фиг. 2 - схема газовых потоков на холодной модели. In FIG. 1 shows the proposed two-shaft steelmaking unit, a longitudinal section; in FIG. 2 is a diagram of gas flows in a cold model.

Агрегат состоит из двух ванн 1, общего свода, содержащего участки 2, расположенные над рабочими ваннами. Агрегат содержит также участок 3, расположенный над вертикальным каналом, и участки 4, соединяющие свод над ваннами и над вертикальным каналом, между ваннами расположен вертикальный канал 5 со шлаковиком 6. Высота свода над вертикальным каналом составляет 1,05-1,3 высоты свода над ваннами от уровня порогов завалочных окон. Участки 4, сопрягающие участки 2 и 3, выполнены под углом 5. . . 15^о к горизонтали.The unit consists of two bathtubs 1, a common vault containing sections 2 located above the working bathtubs. The unit also contains a section 3 located above the vertical channel, and sections 4 connecting the arch above the bathtubs and above the vertical channel, between the baths there is a vertical channel 5 with slag 6. The height of the arch above the vertical channel is 1.05-1.3 the height of the arch above bathtubs from thresholds of filling windows. Sections 4, mating sections 2 and 3, made at an angle 5.. . 15 ^o to the horizontal.

Агрегат работает следующим образом. The unit operates as follows.

Дымовые газы из обеих ванн тягой дымососа газоочистки втягиваются в вертикальный канал 5. Благодаря наличию наклонных участков 4 и расположению участка свода 3 выше основной части свода предотвращается контакт потоков дымовых газов с рабочей поверхностью участка свода 3 над вертикальным каналом. Это обеспечивает снижение скорости насыщения угнеупорного кирпича на этом участке плавильной пылью, сохранение структуры огнеупора, уменьшение скорости его механического термического и химического износа. Геометрические характеристики агрегата были определены в ходе исследования на холодной модели ДСА садкой 2х30 т, выполненной в масштабе 1: 15 с соблюдением критериев Рейнольдса и Архимеда. В качестве среды, моделирующей запыленные дымовые газы, использовали взвесь угля фракции - 0,3 мм в воздухе. The flue gases from both bathtubs are drawn into the vertical channel 5 by the draft of the smoke exhaust exhaust fan. Due to the presence of inclined sections 4 and the location of the arch section 3 above the main part of the arch, the flue gas flows are prevented from contacting the working surface of the arch section 3 above the vertical channel. This ensures a decrease in the rate of saturation of refractory bricks in this area with melting dust, preservation of the structure of the refractory, and a decrease in the rate of its mechanical thermal and chemical wear. The geometric characteristics of the unit were determined during the study on a cold DSA model with a 2x30 t cage, made on a scale of 1: 15 in compliance with the Reynolds and Archimedes criteria. As a medium simulating dusty flue gases, we used a suspension of coal fraction - 0.3 mm in air.

В надканальной части свода (см. фиг. 2) измеряли скорость движения газов в подсводовом пространстве трубкой Пито-Прандтля 7 и пробоотборником в 8 отбирали пробы на содержание в них твердых частиц. In the supercanal part of the arch (see Fig. 2), the gas velocity in the underwater space was measured with a Pitot-Prandtl tube 7 and a sampler of 8 took samples for the content of solid particles in them.

Результаты эксперимента представлены в табл. 1. The experimental results are presented in table. 1.

При отношении высоты свода над вертикальным каналом к высоте свода над ваннами менее 1,05 снижение скорости движения дымовых газов не достигает значимых величин вследствие того, что поток дыма приближается к рабочей поверхности участка свода над вертикальным каналом, при этом концентрация пыли в газах под этим участком свода остается на уровне, характерном для концентрации пыли в рабочем пространстве печи при продувке ванны кислородом с интенсивностью 6. . . 8 тыс. м³/ч.When the ratio of the height of the arch above the vertical channel to the height of the arch above the baths is less than 1.05, the decrease in the speed of the flue gas does not reach significant values due to the fact that the smoke flow approaches the working surface of the section of the arch above the vertical channel, while the concentration of dust in the gases under this section the arch remains at the level characteristic of the concentration of dust in the working space of the furnace when the bath is purged with oxygen with an intensity of 6.. . 8 thousand m ³ / h.

При высоте участка свода над вертикальным каналом более 1,3 высоты свода над ваннами (от уровня порогов завалочных окон) объем газов в подсводовой области над вертикальным каналом приобретает аэродинамическую неустойчивость, приводящую к периодическим резонансным срывам газового потока в вертикальный канал, сопровождающимся резким повышением скорости движения газов. Это ведет к увеличению средних величин скорости движения дымовых газов и возрастанию количества пыли в подсводовом пространстве над вертикальным каналом. When the height of the arch section above the vertical channel is more than 1.3 the height of the arch above the bathtubs (from the level of the thresholds of the filling windows), the volume of gases in the sub-water region above the vertical channel acquires aerodynamic instability, which leads to periodic resonance disruptions of the gas flow into the vertical channel, accompanied by a sharp increase in the speed of movement gases. This leads to an increase in the average values of the velocity of the flue gases and an increase in the amount of dust in the underwater space above the vertical channel.

При величине угла наклона сопрягающих участков свода менее 5^о к горизонтали потока дымовых газов плавно приближается к рабочей поверхности участка свода над вертикальным каналом, что приводит к созданию динамического давления на свод агрегата в данном месте, создает эффект распространения газов по внутренней поверхности свода. При этом скорость движения и запыленность газов на данном участке приближаются к значениям, характерным для свода с одинаковой по всей длине высотой. При величине угла наклона сопрягающих участков более 15^о к горизонтали снижается аэродинамическая устойчивость застойной зоны в подсводовом пространстве над вертикальным каналом происходит периодическое его заполнение запыленными дымовыми газами, что ведет к повышению средних значений величин скорости движения и запыленности дымовых потоков под данным участком свода.When the angle of inclination of the mating sections of the roof is less than 5 ^° to the horizontal, the flue gas flow smoothly approaches the working surface of the section of the roof above the vertical channel, which leads to the creation of dynamic pressure on the roof of the unit in this place and creates the effect of gas propagation along the inner surface of the roof. In this case, the speed of movement and dustiness of gases in this section approach the values characteristic of the arch with the same height along the entire length. When the value of the angle of inclination of coupling portions over ^about 15 to the horizontal is reduced aerodynamic resistance in the stagnation zone podsvodovom space above the vertical channel is periodically its filling dusty flue gases, which leads to an increase in the mean values of the velocity of the flue dust and flows through a given portion of the arch.

Для проверки целесообразности применения свода данной конструкции в производственных условиях проведены две опытно-промышленные кампании работы агрегата. В обоих случаях интенсивность продувки ванны кислородом составляла 6000 м³/ч, расход условного топлива 20,6 кг/т, расход жидкого чугуна 620 кг/т, средняя продолжительность плавки 4 ч 40 мин.To test the feasibility of applying the arch of this design in production conditions, two pilot industrial campaigns of the unit were conducted. In both cases, the purge rate of the bath with oxygen was 6000 m ³ / h, the equivalent fuel consumption was 20.6 kg / t, the consumption of molten iron was 620 kg / t, and the average melting time was 4 h 40 min.

Отношение высоты свода над вертикальным каналом к высоте свода над ваннами от уровня порогов завалочных окон составляло 4290: 3900 = 1,1, а угол наклона сопрягающих частей свода к горизонтали 10^о.The ratio of the height of the arch above the vertical channel to the height of the arch above the baths from the level of the thresholds of the filling windows was 4290: 3900 = 1.1, and the angle of inclination of the mating parts of the arch to the horizontal was 10 ^° .

В качестве сравнительных использовали данные по кампании, проведенной на этом же агрегате при аналогичных технологических параметрах, но с равновысоким сводом по всей его длине. As comparative data, we used data on a campaign conducted at the same unit with similar technological parameters, but with an equally high arch along its entire length.

Результаты испытаний приведены в табл. 2. The test results are given in table. 2.

В результате опытно-промышленного опробования установлено, что агрегат обладает существенно большей стойкостью свода, чем известный. Это позволяет при идентичной продолжительности плавки получить существенный прирост годового производства стали за счет сокращения простоев на холодных ремонтах при одновременном снижении расхода сводовых огнеупоров. (56) Авторское свидетельство СССР N 344246, кл. F 27 B 3/00, 1970. As a result of pilot industrial testing, it was found that the unit has a significantly higher resistance of the arch than the known one. This allows for an identical melting time to obtain a significant increase in annual steel production by reducing downtime for cold repairs while reducing consumption of vault refractories. (56) Copyright certificate of the USSR N 344246, cl. F 27 B 3/00, 1970.

Авторское свидетельство СССР N 1719839, кл. F 27 B 3/20, 1989. USSR author's certificate N 1719839, cl. F 27 B 3/20, 1989.

Claims

TWO-TUPED STEEL-MAKING UNIT containing a arch, melting baths with thresholds of filling windows, a vertical channel between them with slag, a connecting channel, a section of the arch of which is made above the sections of the arch above the bathtubs and is connected with them at an acute angle, characterized in that, in order to increase durability of the arch, the height of the arch section of the connecting channel from the level of the thresholds of the filling windows is equal to 1.05 - 1.3 the height of the arch above the baths, and the pairing of the arch of the connecting channel with the sections of the arch above the bathtubs about an angle of 5 - 15 ^o to the horizontal.