ВВЕДЕНЯ
Конвертерний метод виробництва сталі, як вже вказувалося, забезпечує високу про і гарні економічні показники сталеплавильних цехів. Але розвиток конвертерного виробництва до недавнього часу обмежувався в основному з двох причин. По перше в конвертерному процесі тепло, необхідне для отримання сталі, виділяється за рахунок вигорання елементів, які знаходяться в складі чавуну. Тому для повітряно-конвертерного процесу був потрібен чавун з визначеним складом цих елементів. По друге, при цьому виробництві через шар металу пропускається велика кількість повітря, в результаті чого в сталі залишається азот, який понижує його якість. Крім цього при продувці чавуну повітрям, значна кількість тепла йшло на розігрів азоту. При продувці рідкої ванни в конвертері технічно чистим киснем, відпадає необхідність нагрівання азоту. Дякуючи цьому стало можливим перероблювати чавун любого складу і виключати підвищений склад азоту в сталі. Метал, виплавлений цим методом, по якості нерідко стоїть вище за мартенівський або часто не уступає електросталі.
Капітальні затрати на будівництво киснево-конвертерного цеху складають приблизно 45% по зрівнянню з затратами на будівництво мартенівського цеху рівною продуктивністю.
З підвищенням ємності конвертерів техніко-економічні вказівники роботи цеху покращуються.
Подальше підвищення ємності конвертерів буде залежати в значній кількості від створення високовиробничих машин безперервного лиття заготівок.
Доля сталі, яка виплавляється в кисневих конвертерах, в загальному об’ємі її виробництва росте з року в рік в усіх країнах, що пояснюється перевагою киснево-конвертерного процесу. В нашій країні киснево-конвертерний процес є одним з основних способів виробництва сталі.
1 Опис конструкції і принципу роботи механізму
Визначаючий фактор ефективності киснево-конверторного процесу – це струмінь кисню. Основний інструмент плавки – це машина для подачі кисню в конвертор і її головна частина – фурма.
Машина призначена для вводу кисню в конвертор через водо охолоджуючу фурму, для вертикального і горизонтального переміщення, зв’язаних з подачею фурми всередину конвертора і заміною фурми, яка вийшла з ладу резервною. Машини для подачі кисню в конвертор діляться на два основні типа – верхнього (над конвертором) і нижнього розміщення (на робочій площадці).
Машини верхнього розміщення можуть бути стаціонарними, пересувними і поворотними.
Машини нижнього розміщення можуть бути стаціонарними – консольно-поворотними, та ті що коливаються.
В сучасних потужних конверторних цехах застосовують машини верхнього розміщення, які розміщують на спеціальних площадках над конверторами. Машини нижнього розміщення встановлюють на робочій площадці, біля конвертора, в цехах малої продуктивності (як правило, при заміні бесемерівських конверторів чи мартенівських печей кисневими конверторами з використанням будівель малої висоти, що існують).
В залежності від типу тягового органу фурменої каретки розрізняють: машини канатного і ланцюгового типу. При виборі типу робочого органу перевагу віддають канатному, так як контролювати стан його ланцюгів дуже важко.
В сучасних машинах для подачі кисню крупно тонні конвертори обладнують двома фурмами (робочою і резервною) і двома механізмами переміщення. Така конструкція машини забезпечує заміну фурми що вийшла з ладу резервною з мінімальними затратами часу.
Для переміщення машини використовують в основному механізми трьох типів – рейкові, гвинтові і гідравлічні. В Україні застосовуються переважно машини з рейковими механізмами переміщення з електроприводом, як найбільш надійні в роботі.
Механізми вертикального переміщення кисневих фурм виконують без противаги і з противагою, які частково врівноважують масу каретки з фурмою. Відсутність противаги спрощує конструкцію і компоновку механізму, знижує масу машини. Але в цьому випадку підвищується потужність приводів механізму переміщення фурми. Машини з противагами мають більшу масу і пониженою потужністю привода переміщення фурм.
Вдосконалення машин для подачі кисню просувається в напрямку підвищення надійності, довговічності і ремонтопридатності, покращення умов експлуатації і обслуговування, підвищення стійкості фурм.
Фурма служить для подачі технічно чистого кисню, утворення і розосередження її струменів в ванні конвертора. Інтенсивність подачі кисню в наш час досягла 4,5-6,0 м3/(хв×т) і має тенденцію до підвищення до 8 м3/(хв×т).
Фурми конверторів виготовляють багато сопловими: для конверторів місткістю 100-160т 4-5 сопел з вихідним діаметром 65-95мм, для конверторів більшої місткості 6-7 сопел діаметром 75-85мм. Вісі сопел розміщуються під кутом 15-20˚ до вісі фурми. Конусна частини сопла, що розширюється складає 8-10˚. Головку і тіло фурми охолоджують протічною водою, температура якої по умовам стійкості фурми не повинна перевищувати 40˚С. Швидкість руху води 6,0 м/с і вище передбачає її закипання і появу накипу. В залежності від способу підводу кисню і води до головки розрізняють фурми двох основних типів: з центральним підводом кисню і з центральним підводом води для охолодження. Найбільш ширше застосовують фурми з центральним підводом кисню, що має більшу, ніж фурми з центральним підводом охолоджувача, ремонтну здатність, технологію виготовлення. Але фурми другого типу повніше забезпечують інтенсивну продувку металу, має кращу систему циркуляції води в головці; їх розміри і вага менші, ніж у фурми першого типу.
Головки фурм можуть бути зварними, кованими, литими. Частіше всього застосовують головки зварного типу, які забезпечують більш повний відвід тепла, крім того такі головки дешевші і для їх виготовлення потребується менше міді. Зварна головка фурми з центральним підводом кисню складається з основи і сопла, що виготовлені з міді, штуцеру, перехіднику і змінної труби, що виготовлені із сталі.
Сопла вварюють в основу головки і в штуцер, також на штуцер приварюють перехідник з зовнішньою різьбою. При збиранні фурми перехідник укручують на різьбі в центральну трубу, а основу приварюють до змінної труби.
Суттєві недоліки зварних фурм – це важкість і трудомісткість виготовлення, порушення щільності зварних швів із-за зміни структури металу при зварюванні. Шляхи підвищення зносостійкості зварних фурм слід шукати в виготовленні рідино штампованих елементів головки і застосування електро променевого способу зварювання.
В каретці передбачені уловлювачі, що стопорять її у випадку обриву канату. Основними частинами уловлювача є: два нерухомих клина, що закріплені на корпусі каретки; два рухомих клина, що розміщені в направляючих корпусу; штанга, що з’єднана з підвіскою рухомого блоку, і важільна система. Важільна система складена з двох плоских важільних механізмів, що розміщенні в двох взаємно перпендикулярних площинах і зв’язаних між собою сферичними шарнірами. Недолік уловлювача полягає в тому, що він спрацьовує не тільки при обриві канату, але й при послабленні канату.
Система контролю положення фурми і блокування механізмів машини включає в себе блок командо апаратів з сельсин-датчиками і ланцюговий механізм, що розміщенні на стаціонарній площадці вверху, біля нерухомих направляючих фурменої каретки. Командо апарати блокують роботу механізму машини, сельсини дають показання о положенні фурми на пост керуванні. Ланцюговий механізм складається із допоміжної каретки, ланцюга і двох зірочок – що направляє і привідної, яка насаджена на вал кінематичного черв’ячного редуктора блоку командо апаратів. Ланцюг одним кінцем закріплений до допоміжної каретки, огинає направляючу і привідну зірочки і другим кінцем зв’язана з противагою. Фурмена каретка при русі вниз захвачує допоміжну каретку, яка за допомогою ланцюгової передачі повертає вали командо апаратів і сельсинів. При підйомі фурми допоміжна каретка рухається вверх за допомогою противаги.
Вказівник натягу канатів контролює їх послаблення і обрив, зупиняючи привід механізму переміщення кисневої фурми. Вказівник розміщений на платформі, у направляючих канатних блоків, і складається із одно плечового важелю з роликом і двох плечового важелю з противагою, що насаджені на загальну вісь, і командо апарату. Ролик постійно притиснутий до канату силою від моменту противаги, що діє на двох плечовий важіль. При послаблені, або обриві канату розривається контакт між ним і роликом, двох плечовий важіль повертається і лінійкою проводить в дію командо апарат, що дає відключення електроприводу механізму.
Велика вага фурми, досягає 25-30т, при значній довжині (до 25м) і малій жорсткості складає систему, що схильна до появи коливань із-за реактивних сил від дій струменю кисню. Зниження амплітуди коливання досягається жорстким центруванням фурми спеціальним механізмом, що розміщений над кесоном.
Підвищення інтенсивності продувки метала киснем вище 7-8 м3/хв. Не приводить до суттєвих скорочень періоду плавки, але в той же час значно погіршує шлакоутворення, збільшується димоутворення і викиди металу. Перспективною є інтенсифікація киснево-конверторного процесу шляхом розосередження дуття переміщенням фурми над розплавом. В наш час розроблюються машини зі спеціальними механізмами, що забезпечують рух головки фурми по конічній і циліндричній траєкторії, Архімедові спіралі, обертання фурми по своїй вісі.
Підвищення строку служби футеровки сталеплавильних агрегатів і конверторів, досягається профілактичним гарячим ремонтом – торкретуванням, що заклечається в нанесенні на футеровку тонкого захисного шару торкрет-маси. Торкретування проводять при горизонтальному положенні конвертора зразу ж після виплавки сталі, коли футеровка нагріта до температури 1300-1500˚С.
Для конверторів застосовують два способи торкретування. По першому способу торкрет-масу, що складається з вологого вогнетривкого порошку з додаванням з’єднуючого матеріалу, подають на поверхню нагрітої футеровки в струмені стисненого повітря. Великим недоліком є сповзання ще не затвердівшої маси з нахилених поверхонь футеровки, в результаті чого торкретування конвертора в районі цапф не ефективне.