yandex.metrica
ОТ в конвертерном производстве

Выпадение настыли из газохода

Настыли в газоходе образуются из отложений плавильной пыли, выносимой из конвертера отходящими газами. Частички размером от 1мкм и больше выпадают
из потока под действием сил инерции и трения. Чаще всего в нижнем конце газохода, в местах изменения траектории потока, на поворотах, в переходах к разным сечениям тракта; в результате значительного уменьшения скорости потока из-за подсоса атмосферного воздуха, разбавления и охлаждения газов, торможения в пограничном (ламинарном) слое потока на шероховатой поверхности газохода.

Плавильная пыль, осаждаясь на стенках газохода, уплотняется, спекается и превращается в компактную массу окисленного железа. Размеры и масса настыли
увеличиваются за счет продолжающихся выносов. Появление на каком-либо участке тракта даже небольшого осаждения пыли замедляет движение газов и способствует дальнейшему выпадению выносов в этом месте.

Зона образования настыли в газоходе лежит в напряженном температурном поле. С одной стороны, она омывается горячими конвертерными газами, а с другой — охлаждается водой, циркулирующей <в полых стенках газохода. Условия отвода тепла от нагретой заскрапленной поверхности ухудшаются. Охлаждающая вода
местами перегревается, образуя пароводяную эмульсию.
Из-за этого возникает паровая пробка, вспучиваются станки газохода и экранирующие трубки тракта, появляются надрывы в металле, течь воды, увлажняется настыль.

Сильные напряжения возникают и в самой настыли за счет термического торможения при расширении и усадке. Открытая ее часть, нагреваясь, не может свободно расширяться, так как этому препятствует охлаждающееся основание. Неполное объемное расширение настыли равносильно наложению на нее напряжения сжатия.
В ней возникают радиальные напряжения (σр), обусловленные недоусадкой металла, стремящиеся оторвать еев направлении, перпендикулярном плоскости стенки газохода (рис. 1).
Основание настыли не может свободно сжиматься соответственно условиям охлаждения, так как испытывает растяжения со стороны более нагретой ее части. На
нижние слои накладываются тангенциальные напряжения (σт), стремящиеся сдвинуть ее по плоскости стенки газохода.

Термомеханические напряжения в настыли

В процессе интенсивного обезуглероживания и непрерывного нагревания настыли термомеханические напряжения разного знака не вызывают в ней больших остаточных деформаций ввиду пластичности металла. Если и появляются где-нибудь надрывы, то они завариваются. Во время прекращения дутья, например в межплавочные паузы, когда настыль оказывается в условиях всестороннего охлаждения, сжатию подвергается и основание, и открытая поверхность настыли. В основании появляются тангенциальные растягивающие напряжения от недоусадки по все еще более горячей, хотя и охлаждающейся открытой части. Но металл настыли становится менее пластичным. Упругие напряжения переходят в остаточные, достигающие предела прочности в пунктах сцепления настыли с газоходом.

Термомеханические напряжения в настыли могут быть рассчитаны по упрощенной формуле С. П. Тимошенко ( Тимошенко С. П . Сопротивление материалов — М.: Наука,
1965. Т. 2, с. 81)

Наиболее значительные тангенциальные напряжения в настыли возникают, по видимому, в области пониженных температур (400—500°С), когда пластичность металла оказывается минимальной и амортизация напряжений исключается.

Если допустить, что температура настыли на горячей стороне и в основании равны соответственно 450°С и 50°С, то Δt = 400°С и σт = 4·108Па(40 кг/мм2).

Тангенциальное напряжение такой величины равно пределу прочности мягкой литой стали.

Многократные  возникновения напряжений отрыва (σт) в настыли нарушают прочность ее сцепления состенкой газохода. Предугадать момент падения настыли  невозможно из-за отсутствия приборов контроля. Самым опасным в этом отношении следует считать периоды охлаждения конвертера.

Для борьбы с этим опасным явлением можно рекомендовать следующие меры профилактики:

  1. Во время ремонта конвертера или пребывания его в резерве очищать газоходы от настылей и плавильной пыли согласно проекту организации работ (ПОР) с соблюдением инструкции по технике безопасности.
  2. Результаты осмотров и даты очистки газового тракта записывать в журналы ревизий ремонтов газоходов.
  3. Составлять топографические карты образования скрапа в газоходах. Регулярно статистически обрабатывать материалы наблюдений по образованию и выпадению настылей.
  4. Во время прекращения продувки выводить горловину конвертера из-под газохода так, чтобы кожух его служил отражателем при выпадении настыли.
  5. Течь воды из газохода считать сигналом близкой опасности падения настыли.
  6. После выпуска плавки, в ходе которой была обнаружена течь воды из газохода, немедленно приступить к очистке его от скрапа и исправлению повреждения.
  7. Ограничить применение пылеватой фракции в шихтовых материалах.
  8. Не перегружать конвертер металлошихтой сверх допустимого предела по удельному объему V’ = 0,8 — 0,9 м3/т. Следует помнить, что эксплуатация конвертера с подобными нарушениями технологии приводит к учащению выбросов в плавках и сильному заметалливанию газового тракта, к реальной опасности выпадения скрапа в конвертер.