yandex.metrica
Конвертерное производство

Взаимодействие кислородной струи с металлом при продувке сверху

Если предположить, что между фурмой и ванной имеется только газовая фаза, то можно представить три основных режима взаимодействия газовой струи с жидким металлом.

Обычный для продувки ванны в кислородном конвертере – режим заглубленной струи. При таком режиме кислород практически полностью усваивается. Лишь при очень высоком положении фурмы над металлической ванны возможен режим.

Важным обстоятельством процессов продувки с заглубленной струей является дробление эжектируемой в струю жидкости на капли. Масса эжектируемой жидкости в 3–10 раз превышает массу вдуваемого газа. Так как каждый кг кислорода может окислить 3,5 кг железа до FeO, то можно предположить, что в режиме заглубленной струи поток эжектирует массу металла, достаточную для полного усвоения вдуваемого кислорода.

В условиях продувки железо-углеродистого расплава кислородом в конвертере на глубину (длину) реакционной зоны влияет содержание углерода. В начале продувки по мере понижения содержания углерода она уменьшается. Затем, достигнув минимума при 1–2 % С, вновь увеличивается. Видимо, это связано с изменением скорости окисления углерода, достигающего максимума при его содержании 1–2 %, влияющей на интенсивность массопереноса, газовыделения, выплесков металла.

С повышением интенсивности продувки увеличивается глубина внедрения струи в металлическую ванну, что приводит к неравномерному ходу продувки, увеличению выносов и выбросов из конвертера и, следовательно, уменьшению выхода металла. Поэтому применяют многосопловые фурмы.

Следовательно, при любом расстоянии от сопла с использованием многосопловой фурмы калибр струи в n раз больше.

Кислородные струи, вытекающие из сопел многосопловых фурм, обычно не взаимодействуют между собой над уровнем ванны, однако реакционные зоны, образуемые вокруг каждой из струй, могут накладываться, что уменьшает эффект рассредоточения.

При продувке кислородом снизу реакционная зона имеет в общем такое же строение, как и при продувке сверху. Однако, при продувке снизу направления архимедовых (гравитационных) и инерционных сил совпадают. Поэтому при том же динамическом напоре на выходе из сопла при продувке снизу длина реакционной зоны больше.

Кислородную струю вводят в металл в защитной оболочке газообразного или жидкого топлива, расход которого составляет 4–8 % от массы кислорода. Обычно для этого применяют фурму типа «труба в трубе».

По внутренней трубе подают кислород, а по внешней – защитную среду, которая не только образует защитный слой, но и, в результате эндотермического процесса коксования, понижает температуру возле сопла. Более подробно это явление будет рассмотрено ниже. Здесь отметим лишь, что длина пути смешения защитного газа с кислородом не превышает 10 см и его применение не влияет на структуру реакционной зоны.

Глубина ванны при донной продувке должна быть больше длины реакционной зоны, но не быть чрезмерной ввиду опасности выбросов металла и шлака.