Конструкція двохванної сталеплавильної печі

Зміст

Введення

1. Конструкція двохванної сталеплавильної печі

1.1 Пристрій роботи двохванної печі

1.2 Недоліки двохванних печей

2. Зразковий розрахунок двохванної сталеплавильної печі

2.1 Паливний розрахунок

2.2 Матеріальний баланс

2.3 Тепловий баланс

3. Витрата тепла

3.1 Фізичне тепло сталі

Висновок

Література

Введення

У двохванних печах виплавляють сталі низьколеговані, що не уступають по якості сталям, виплавлюваним у мартенівських печах

Поширення двохванних печей визначилося їхніми перевагами в порівнянні з мартенівськими печами: малою питомою витратою вогнетривів (4-5 кг у порівнянні з 12-15 кг на мартенівських печах), меншим обсягом ремонтів, значним полегшенням умов праці ремонтників, в 3-5 разів меншою витратою палива, більше високою стійкістю, що досягає 800-1000 плавок.

Продуктивність двохванних печей в 3-4 рази вище, ніж мартенівських; їх установлюють на місці існуючих мартенівських печей без реконструкції будинку й зміни вантажопотоків у цеху.

1. Конструкція двохванної сталеплавильної печі

При інтенсивній продувці мартенівської ванни виділяється значна кількість ІЗ, що важко повністю допалити в самому робочому просторі. Частина незгорілого З і велику кількість пилу виносяться димовими газами з робочого простору печі.

Двох ванна піч 2x300 т:

1 – ванни печі; 2 – фурми; 3 – шлаковики; 4 - заслінка; 5 – амбразура для відбору повітря з вертикального каналу; 6 –повітропровід; 7 – амбразура у зводі печі; 8 – ежектор використання.

З і часткового вловлювання пилу в самому робочому просторі створений двох ванна сталеплавильна піч.

Робочий простір такої печі розділено перекладом на дві ванни. Обидві ванни мають загальний .звід, так що продукти згоряння, що утворяться в одній ванні, проходять другу частину робочого простору.

1.1 Пристрій роботи двох ванної печі

Піч працює в такий спосіб: в одній ванні (гарячої) відбувається плавлення й доведення з інтенсивною продувкою металу киснем, а в другій ванні (холодної) у той же час іде завалка й прогрів твердої шихти. Гази з гарячої частини печі направляються в холодну й складаються до 35% з оксиду вуглецю. У холодній частині печі З догоряє до З2 і за рахунок тепла, що виділяється, відбувається нагрівши твердої шихти. Відсутнє для процесу нагрівання тепло заповнює подачею природного газу через пальники, установлені у зводі печі. Згоряння природного газу й догорання З відбуваються за рахунок додаткового кисню.

Коли готову сталь із першої ванни випускають, у другу ванну заливають рідкий чавун. Після заливання чавуну відразу починають продувку ванни киснем. Закінчується продувка за 5-7 хв до випуску. З випуском металу з першої ванни цикл плавки закінчується й починається новий. У той же час за допомогою перекидних шиберів змінюється напрямок руху газів. Тепер колишня холодна ванна стає гарячою. Першу ванну заправляють і роблять завалку шихти, і цикл повторюється.

Двох ванна піч повинна працювати таким чином, щоб була рівність холодного й гарячого періодів, що протікають одночасно в різних ваннах. У холодний період входить випуск, заправлення, завалка, прогрівши, заливання чавуну; у гарячий період - плавлення й доведення. Наприклад, для печі із садкою кожної ванни 250 т загальна тривалість плавки становить 4 год, кожний період триває по 2 ч. Метал випускається також через кожні 2 ч. Розкислення стали, роблять у ковші.

Метал продувають киснем у кожній ванні через дві-три кисневі фурми з інтенсивністю 20–25м3/год" на 1 т металу. Кожна частина печі обладнана кисневими фурмами й газокисневими пальниками. Пальники необхідні для сушіння й розігріву печі після ремонтів, а також для подачі додаткового палива.

Сучасні двохванні печі працюють на технічному кисні без вентиляторного повітря, тому регенератори відсутні. Холодна ванна печі частково виконує роль регенераторів, акумулюючи тепло газів, що залишають гарячу частину печі з температурою ~1700°С, і частково вловлює плавильний пил, тим самим виконує роль шлаковиків. Проте кількість пилу в продуктах згоряння, що залишають Піч, становить більшу величину (20–40 т/м ). Пил складається на 85-90 % з окислів заліза.

Димові гази, що залишають робочий простір печі з температурою близько 1500 °С, надходять по вертикальному каналі в шлаковик, у якому прохолоджуються водою до температури 900–1000 °С, а потім направляються в кабанів. У кабані за рахунок підсмоктування холодного повітря відбувається подальше зниження їхньої температури до 700 °С.

1.2 Недоліки двохванних печей

До недоліків існуючих конструкцій двохванних печей треба, віднести менший вихід придатної сталі, підвищений витрата рідкого чавуну й вибивання великої кількості технологічних газів через завалочні вікна в цех.

Вибивання газів з робочого простору відбувається через завалочні вікна при піднятих заслінках і по периметрі закритих заслінок, а також через стаціонарні ринви для заливання чавуну. Як показала практика, оптимальне з погляду теплової роботи існуючих двохванних печей тиск під зводом печі становить 3– 4 Па. При цьому нульова лінія тиску розташовується на рівні порога печі або трохи вище його. При цих умовах, як показують розрахунки, через одне відкрите вікно вибивається 6–8 тис. м3 газу в годину. В окремі періоди плавки розрахункова кількість газів, що вибиваються, перевищує 20 % усього кількості газів, що надходять у тракт.

На деяких печах внаслідок недостатньої пропускної здатності тракту тиск під зводом при інтенсивній продувці підвищується до 5-6 Па, що приводить до ще більшого збільшення кількості газів, що надходять у цех.

Вибивання газів погіршує умови праці, утрудняє обслуговування печі, забруднює повітряний басейн. Частина пилу не віддаляється через ліхтар будинку, а циркулює над робочою площадкою грубного прольоту й попадає в проліт. Вибивання приводить також до погіршення теплової роботи печі, тому що частина оксиду вуглецю й фізичного тепла диму не використовується для нагрівання лома.

Радикальний спосіб усуненні вибивання з печі - зниження тиску під зводом з 30-40 до 20 Па. У цьому випадку нульова лінія тиску розташовується прорізу завалочного вікна, і воно буде перебувати в зоні розрідження. Вибивання диму при цьому повністю виключається. Разом з тим, у піч попадає велика кількість холодного повітря. Джерелами цього повітря є підсмоктування через вертикальний канал, через який не віддаляються димові гази й на який діє тяга, створювана димарем. Крім того, негативно позначається дія, повітряних завіс, установлених на амбразурах для продувних фурм і в задній стінці для термопари, а також підсмоктування через завалочні вікна печі. Внаслідок великої кількості повітря в продувній камері з більшим надлишком повітря практично весь оксид, що виділяється з ванни, вуглецю.

Розрахунки показують, що підсмоктування повітря створює таку ситуацію, коли тепла спалювання оксиду вуглецю недостатньо навіть для нагрівання димових газів до температури, при якій вони віддаляються із продувної камери. Отже, виникає дефіцит тепла на компенсацію втрат через кладку й охолоджувані елементи печі, а також на догрів димових газів, що покривається за рахунок тепла, що виділяється усередині рідкого металу.

Для 280-т двохванної печі, починаючи з витрати підсмоктаного повітря в кількості 20 000 , потреба для компенсації дефіциту кількості тепла зростає зі збільшенням кількості повітря. При цьому всі менша частина тепла оксиду вуглецю використовується корисно для нагрівання ванни й все більша кількість тепла, що виділяється усередині рідкої ванни, затрачається на покриття втрат тепла. Для рішення питання про необхідний ступені окису вуглецю й продувається камері, що, і оптимальному розподілі тепла оксиду вуглецю між двома камерами були виконані спільні розрахунки рівнянь газового, матеріального й теплового балансів продувної камери й камери нагрівання, які показали, що:

1) На двохванних сталеплавильних печах при існуючих сумарних теплових втратах на обидві ванни й наявності більше 28 % лома в шихті в продувній камері існує дефіцит тепла, еквівалентний 20–-100 % теплового ефекту спалювання оксиду вуглецю;

2) кількість повітря, що фактично надходить у продувні камери існуючих печей, істотно перевищує необхідне для спалювання розрахункової частки оксиду вуглецю, що ще більше збільшує дефіцит тепла;

3) при обмеженні підсмоктування й раціональному нагріванні скрапу у двохванної печі питома витрата чавуну може бути зменшений, з 780-750 до 680-700 кг/т придатної сталі (зміст лома в шихті 38–40 %).

Як уже вказувалося, більшим недоліком двохванних печей є вибивання газів через вікна печі. Для усунення цього недоліки необхідний виконання ряду заходів, з яких найбільш важливі наступні: забезпечення на печі резерву по тязі й робота через очистку протягом всієї кампанії печі; створення конструкції тракту підсмоктування; виконання вертикальних каналів печі з охолоджуваними поверхнями.

Для обмеження підсмоктування повітря через вертикальний канал може бути передбачена установка заслінок, що перекривають у закритому положенні більше 90 % площі перетину вертикального каналу. Гідравлічні розрахунки димового тракту показали, що установка заслінок дозволяє скоротити кількість повітря, що надходить через вертикальний канал у продувну камеру, приблизно вдвічі.

Підсмоктування повітря в продувну камеру зменшується також завдяки ежекції частини повітря (~ 10 000 м3/ч) з вертикального каналу з подачею його в камеру нагрівання шихти повз продувну камеру. Повітря, що має температуру 700-500С, відсмоктують через охолоджувану амбразуру 5 у стінки вертикального каналу, з'єднану з амбразурою 7 у зводі печі між камерами повітропроводом. Повітря підлетіло в камеру нагрівання шихти зі швидкістю 100 м/с і використовується для спалювання палива.

Для зменшення дії струменів повітря в конструкції передбачені сопла, що подають повітря, спрямований проти руху потоку повітря. Струменя із цих отворів створюють завісу на вході в амбразуру, тим самим скорочуючи присос повітря зменшення ефективності.

При зменшенні кількості повітря зменшується загальна кількість диму, що надходить d камеру нагрівання. Це дозволяє обладнати піч між ваннами з установкою з кожної сторони ежекторів. При цьому можливо забезпечення незалежного регулювання тиску під зводом печі в кожній камері, що має велике значення для поліпшення теплової роботи печі й забезпечує гарні умові для повного згорання.

Мал.1 Пристрій для відсмоктування димових газів, що вибиваються з робочого простору печі: 1-колектор; 2-парасоль; 3-колектор стисненого повітря; 4-повітряний струмінь.

Більші труднощі викликає ущільнення прорізу завалочних вікон при відкритій; заслінці. Якщо вікно перебуває під розрядженням, то через нього засмоктується 30000-40000 повітря в годину. Для забезпечення можливості роботи печі при підвищеному тиску під зводом передбачені пристрої, що відсмоктують дим. Наявність резервної очистки приводить до подорожчання будівництва печі.

2. Зразковий розрахунок двохванної сталеплавильної печі

2.1 Паливний розрахунок

Розрахувати двухванную піч, ємністю ванн по G= 250т кожна, приймаючи загальну тривалість плавки рівної -1440 з (0,4 ч), з яких: випуск і заправлення – 1440 з (0,4 ч); завалка й прогрів -4680 з (1,3 ч); заливання чавуну й плавлення -4680 (1,3 ч); доведення - 3600 з (1,0 ч).

Продувка ванн проводиться технічним киснем. Недолік тепла від горіння в «холодній» ванні компенсується подачею природного газу. Розрахунок сталеплавильної печі включає: 1) розрахунок матеріального балансу; 2) розрахунок теплового балансу; 3) розрахунок витрати палива (природного газу) по періодах плавки.