Отсечка печного шлака при выпуске из конвертера

Одной из важных технологических операций, обеспечивающих повышение качества производимой металлопродукции, является обнаружение и отсечка шлака в ходе технологического перелива металла из конвертера в ковш. По оценкам разных исследователей количество попадающего в ковш шлака во время выпуска стали из конвертера распределяется следующим образом: 15…20 % – в начале выпуска, 65…70 % – в конце, 15…20 % – во время возврата конвертера в рабочее положение. При сливе металла из конвертера в ковш оператор наблюдает за вытекающей струей металла и по изменению ее цвета, а также по характерному шумовому эффекту, создаваемому падающей струей, судит о проникновении в нее шлака и поворачивает конвертер в исходное – вертикальное – положение при обнаружении признаков устойчивого появления шлака в струе. Вместе с тем, результат в таком случае сильно зависит от квалификации оператора. Зачастую условия процесса (состав шлака и пр.) не позволяют точно идентифицировать момент проникновения шлака даже опытному оператору. На практике для фиксирования шлака в струе вытекающего металла наиболее широко применяется электромагнитный метод, имеющий высокую точность и быстродействие измерений при их независимости от акустических и визуальных помех и т.п. Вместе с тем, этот метод не лишен определенных недостатков, заключающихся, прежде всего, в сравнительно низкой чувствительности индуктора, что предполагает отдачу контрольного сигнала на ранней стадии появления шлака и дополнительные потери металла при сливе. При использовании автоматических систем раннего обнаружения шлака при сливе металла из конвертера отсечка может происходить простым поворотом конвертера в исходное положение или с помощью специальных устройств – "заглушек". Примером такого устройства может служить "газодинамическая" система отсечки шлака. При обнаружении шлака в струе металла в выпускное отверстие снизу под большим давлением подается газ, очищающий выпускной канал и размазывающий шлак по внутренней поверхности отверстия конвертера. Недостатком системы является уязвимость сопла, через которое подается газ. Оно забивается шлаком и подлежит частой очистке. Другой пример устройства для отсечки шлака – система типа "шиберный затвор", которая перекрывает сливное отверстие конвертера в соответствии с командой оператора. В целом она представляется достаточно громоздкой и дорого стоящей, а ее успешное применение во многом определяется условиями работы шибера. Следует иметь в виду, что для большинства работающих конвертеров расстояние между выходным торцом летки и зеркалом металла в ковше достаточно небольшое (менее 1 м). Соответственно на шиберный механизм действует мощный тепловой поток, что может привести к преждевременному разрушению механизма. Кроме того, использование такой системы требует наличия шиберных плит специального формата, что существенно ограничивает круг производителей этих изделий.

Альтернативой для автоматических методов определения проникновения шлака в струю металла, предполагающих соответствующее оборудование для прекращения процесса истечения, стали так называемые "пассивные" методы отсечки шлака. Их действие основано на определенных физических эффектах в критических условиях: система керамического стопора ("тампона") для отсечки первичного шлака, который устанавливается в сливном отверстии, и система типа "поплавок" (шар или конус) для отсечки шлака в конце слива металла. На практике для отсечки первичного шлака используются различного рода заглушки одно- и многоразового использования. Применение многоразовых заглушек, устанавливаемых в стенке конвертера и изготовленных из жаропрочных материалов, имеет серьезные недостатки, связанные со сложностью управления процессом из-за большого веса заглушки и высоких затрат воды на охлаждение. Одноразовый "тампон" устанавливается перед завалкой лома. Благодаря высоким температурам в процессе плавки "тампон" подплавляется и спекается с огнеупорным материалом выпускного отверстия, образуя прочную герметичную "пробку", способную противостоять давлению газа, вибрациям и толчкам в процессе плавки. Причем, образовавшаяся "пробка" настолько прочная, что выдерживает ферростатическое давление первые 20…30 с после опрокидывания конвертера и предотвращает истечение первичного шлака в ковш. Применение данной системы отсечки шлака наряду с известными эффектами, связанными с предотвращением попадания шлака в ковш, также обеспечивает повышение стойкости леточных огнеупоров, в среднем, на 15…20 %. Для отсечки шлака, попадающего в ковш вместе с последними порциями металла, наиболее целесообразно использовать систему заглушки поплавкового типа, устанавливаемой в зоне слива металла. Следует иметь в виду, что слив металла из конвертера сопровождается образованием в жидкой ванне воронки, которая, вращаясь, затягивает в струю вытекающей стали шлак. Наиболее эффективной системой отсечки представляется поплавковая система типа "конус". При этом, для отсечки шлака используется керамический поплавок, снабженный цилиндрической направляющей, которая при его установке в конвертер проникает в сливное отверстие, предотвращая тем самым возможность смещения поплавка относительно отверстия при сливе металла, как это может происходить при использовании поплавка в виде шара. Максимальная эффективность по степени отсечки шлака достигается за счет выбора рациональной плотности керамического материала, что обеспечивает расположение конуса на границе "шлак-металл". Варьирование геометрических размеров конуса позволяет учесть вязкость и толщину слоя шлака, а также внутренний диаметр отверстия. По данным компании Corus, на металлургическом заводе B.S. Scunthorpe (Великобритания) система отсечки типа "конус" в 1999…2000 годах успешно выполнила свои функции в 99,4 % случаев (всего около 15 тыс. плавок). При этом в ковш попадало не более 300…500 кг шлака. Экономический эффект от использования такой системы отсечки шлака составил $ 1,0…1,4 на т стали, в том числе от уменьшения угара алюминия и ферросплавов соответственно $ 0,12 и 0,14 на т, а от снижения удельного расхода огнеупоров $ 0,16 на т.

Охрана труда