В конвертерном производстве

Безопасность труда при конвертерной плавке

Выносы из конвертера

Проблема технологических выносов весьма существенна для конвертерного производства стали. С этим связаны заметные потери в плавке. Основную массу их составляют мелкие выносы: частицы размеров менее  0,1 мкм образуют дым, более крупные удаляются в видеплавильной пыли. Выносы состоят на 60—70% из железа, окислившегося над уровнем ванны. С плавильной пылью отходят также самые мелкие фракции извести,  плавикового шпата и железной руды.

В ряде случаев выносы проявляются в опасной форме выбросов значительных масс металла, шлака (и газов) на рабочие места. Они причиняют ожоги сталеварам, нарушают ритмичную работу конвертеров, снижают выход годной стали, наносят материальный ущерб производству. Увеличивается запыленность и загазованность пролетов, загрязняются водоемы и воздушный бассейн местности.

Плавильная пыль и газы полностью не отводятся газовым трактом. Часть из них на выходе из горловины конвертера не попадает в подъемный газоход (юбку кессона) и остается в цехе. Количество выносимой с газами плавильной пыли составляет в среднем 150—200 г/м3. Механические потери металла в процессе продувки 165-тонной плавки доходят до 2,5—3 т.

Газопылевыделения начинаются во время заливки чугуна и загрузки первой порции сыпучих материалов. Над конвертером поднимается густой бурый дым, который доходит до перекрытия цеха и через аэрационный фонарь пробивается наружу. Бурый дым, возникающий в этот период плавки, обусловлен окислением в рабочей полости горячего конвертера мельчайших брызг заливаемого чугуна. Позже, в начале продувки, в дым переходят конденсирующиеся и окисляющиеся пары металлов.

Бурый дым не улавливается подъемным газоходом, так как при заливе чугуна горловина конвертера выступает за его пределы. Дымосос, сблокированный с механизмом наклона агрегата, отключается или переводится на пониженную нагрузку.

Дым и газы собираются в верхней части здания и потом медленно оседают на рабочие места. По окончании заливки чугуна, когда горловину конвертера устанавливают под газоходом, дымосос снова включается на полную мощность.

Чтобы уменьшить количество мелких выносов из конвертера и оздоровить труд в цехе, рекомендуется:

  1. Не завозить сыпучие шихтовые материалы (из­весть, плавиковый шпат, железную руду, окатыши) со значительным содержанием пылеватой фракции.
  2. Рационально организовать дутьевой режим плавки: первые секунды работать при пониженном дутье и с максимально допустимым подъемом фурмы, чтобы меньше выдувать шихту из конвертера. Только с образованием первичного шлака увеличить подачу кислорода до нормальной интенсивности (ступенчатый режим дутья).
  3. Улучшить конструкцию многосопловых  фурм для достижения более спокойной продувки плавки. Отработать оптимальный режим рассредоточенного дутья.
  4. Не заливать холодноватый (стылый) чугун, не перегружать садку охладителями, чтобы начать продувку с возможно меньшим окислением и испарением железа.
  5. Держать горловину конвертера ровно под газоходом.
  6. Для строящихся конвертеров проектировать газоотводящий тракт на максимальную пропускную способность.

Работа машиниста поста управления конвертером

Машинист поста управления конвертером (оператор) ведет плавку по заданному режиму дутья, начинает и прекращает продувку, регулирует длину струи кислорода, контролирует его давление, следит за исправным состоянием фурмы и управляет механизмами наклона конвертера. Основная задача машиниста — обеспечить спокойную (без выплесков и выбросов) и высокопроизводительную работу конвертера.

Технологическая инструкция предусматривает продувку при постоянном положении фурмы на высоте 1000 мм от уровня спокойной ванны. В первые 5 с с начала продувки фурму поднимают на 1,3—1,5м для ускорения наводки активного железистомарганцовистого первичного шлака и быстрого растворения в нем извести. Кроме того, снижается выдув из конвертера частиц металла и мелкой фракции сыпучих материалов.

Повышение уровня фурмы и соответственно удлинение струи кислорода перемещают реакционную зону в верхние слои ванны и в шлак. Усиливается вторичное окисление металла через шлак. При понижении фурмы и некотором сокращении струи кислорода окисление ванны происходит преимущественно прямым путем в чистом кислороде.

Визуальными ориентирами процесса служат раскаленные мелкие «точечные» выносы из конвертера, по виду которых машинист определяет момент прекращения продувки. Каждая «выстреливаемая» частичка металла подвергается в воздухе окислению и обезуглероживанию. Образующийся в микрообъеме оксид углерода разрывает частичку, вызывая искрение над горловиной конвертера. Прекращение искрения — признак достаточного обезуглероживания металла и повод к окончанию продувки.

Дальнейшее окисление ванны нежелательно. Оно приводит к переокислению металла (повышению концентрации растворенного кислорода до равновесной с FeO в шлаке), т.е. к верхнему пределу растворимости кислорода в металле при данной температуре.

Передутый и переокисленный металл (0,04—0,05% С) разливается плохо, вызывает в изложницах рослость слитков. Процент обрези раската на блюминге возрастает и выход годной заготовки соответственно падает.

Интенсификация продувки усложняет работу машиниста пульта управления конвертером. Тепловые нагрузки на «наконечник фурмы увеличиваются, что вызывает искажение профиля сопла Лаваля (отступление от аэродинамической его модели) и затрудняет поддержание нормального режима продувки.

Техническая идея многосопловой фурмы основана на том, что с увеличением числа сопел и при соответствующем их «наклоне улучшается работа струи кислорода. Чем больше сопел  в наконечнике и больше угол расхождения оси сопла от вертикальной оси фурмы, тем шире струя на выходе. Противодействие среды в этом случае возрастает, и кинетическая энергия рассредоточенной струи уменьшается. Скорость ее в месте контакта с металлом снижается (по сравнению с однострунной подачей кислорода через односопловую фурму), что позволяет увеличить интенсивность дутья.

При многоструйном подводе кислорода (мягком дутье) создаются условия для равномерного выделения СО из ванны. Вероятность выбросов из конвертера уменьшается. Так как продолжительность продувки через многосопловую фурму сокращается, то окислительное воздействие шлака на футеровку уменьшается и ее стойкость возрастает.

Многоструйная продувка требует более тщательной организации плавки. Давление кислорода на выходе из сопла не остается постоянным по многим причинам, не поддающимся точному учету. Влияют .колебания давления в кислородо проводе, неравномерная загрузка шихты в конвертер, собственные его покачивания, вибрации и другие факторы. Противодавление среды по ходу продувки оказывается то больше, то меньше напора струи на срезе сопла.

Если в какой-то момент продувки напор струи кислорода падает ниже внешнего противодействия, то она отрывается от стенок сопла. Осаживающее действие струи на ванну ослабевает, и в образовавшийся кольцевой зазор по внутреннему периметру сопла проникает металлошлаковая эмульсия. В результате ее налипания рабочее сечение сопла скоро вырабатывается и струя теряет правильную -коническую форму. От этого и от покачивания конвертера и фурмы струя смещается к периферии ванны. Циркуляционные потоки металла и шлака движутся вблизи стенок менее свободно. Создаются инертные зоны неперемешиваемости ванны — опасное состояние, могущее повлечь за собой выбросы.

Высокие профессиональные навыки оператора включают постоянное состояние настороженности за пультом управления. Опасный момент не должен застигнуть его врасплох. Предупреждающая готовность или опережающее внимание выражается в том, что, не отработав полностью действия на полученный сигнал, он мысленно подготавливает ответную реакцию на возможное поступление другого сигнала.

Ошибки в действиях оператора могут иметь опасные последствия. Например, повалка конвертера не в ту сторону или неплавная повалка его с потерей металла под площадку, передув ванны. Такие срывы в (работе вызывают нарушения производственного графика и травматизм.

Машинист поста управления по визуальным признакам должен успеть сориентироваться в быстро идущем процессе — усмотреть холодное начало продувки, замедление шлакообразования, назревание неблагополучного момента, мгновенно оценивать, что нужно и можно сделать, чтобы выправить положение: опустить фурму для разогрева ванны, загрузить плавиковый шпат, прервать процесс и др.

Настораживающим признаком возможного выброса может служить ослабление искрения над горловиной. Обычно мощному выбросу предшествует гудение в конвертере, содрогание его корпуса, качание фурмы. Машинист должен успеть поднять фурму и предупредить опасное явление. В любом угрожающем случае он обязан дать предупредительный звуковой сигнал.

Управление конвертером при форсированной продувке вызывает у машиниста нервные перегрузки. Зрительный анализатор его воспринимает большое количество сильных раздражений интенсивного инфракрасного и видимого излучения. Это приводит к быстрому утомлению организма, хотя деятельность машиниста и не связана с сильными мышечными напряжениями ( Харьковенко Н. М. Физиолого-гигиеническая оценка условий труда операторов при кислородно-конвертерной выплавке стали. — Гигиена труда и профессиональные заболевания, 1975, № 11, с. 47).

Труд машиниста пульта управления конвертером может быть облегчен своевременной подменой и хорошо организованным коротким отдыхом. Машинист обязан соблюдать следующие специальные правила безопасности:

  1. Продувку начинать при пониженном на 20—25% дутье. Только после загрузки первой порции извести довести его до нормальной интенсивности. Такое регулирование дутья способствует уменьшению выносов плавильной и известковой пыли из конвертера.
  2. Систематически контролировать состояние сопел Лаваля и наконечника фурмы — по характеру дутья. Сопла с выработанным каналом (искаженного профиля) вовремя заменять новыми, исправными. Постоянно следить за охлаждением сопел.
  3. Не допускать течи воды .в полость конвертера. Пропускающий воду наконечник фурмы заменить исправным тотчас же после выпуска плавки.
  4. В случае пропуска воды из газохода остановить конвертер (после выпуска плавки) для подварки дефектного шва или замены прогоревших трубок экранированной части газохода.
  5. На заметалленной фурме не работать.

Администрация цеха обязана создать машинистам постов управления (операторам) комфортные условия труда: оборудовать помещение пультов кондиционерами воздуха, нормальным освещением, жаропрочным остеклением, достаточной звукоизоляцией и надежной селекторной ‘связью с основными участками цеха.

Взрывы в конвертере

Причинами взрыва в конвертере могут быть: взрывоопасная шихта, влажные шихтовые материалы, передержка жидкого металла в конвертере при непрерывной течи воды из газохода или фурмы, образование в массе заваленного металлолома закрытых полостей из-за коcтрения, обрыв фурмы в ванну, падение настыли из газохода в конвертер, заливка чугуна на активный окислитель.

Взрыв в конвертере наступает в момент контакта опасного компонента с жидким металлом и мгновенного испарения влаги (или легкокипящего химического вещества) при несвободном выделении газов и паров. Из-за недостатка времени на свободное расширение в окружающей среде и быстрого нарастания упругости в ограниченном объеме они приобретают огромную ударную и разрушительную силу. Взрыв сопровождается мощным выбросом металла, шлака и газов на рабочие места. Это представляет серьезную опасность для людей и причиняет материальный ущерб производству. Конвертер получает повреждение.

Чтобы не допустить образования очагов сильного газопаровыделения в толще металла, предусматриваются следующие меры предосторожности. Нельзя делать длительный перерыв между окончанием загрузки металлолома и началом заливки чугуна. При передержке в конвертере (более получаса) лом покрывается сплошным слоем окалины, на которую опасно заливать чугун. Кроме того, отдельные его куски свариваются, и в куче лома после заливки чугуна могут образоваться закрытые полости, в которые будут выделяться газы из жидкого металла. По мере постепенного расплавления металлолома упругость газа в закрытых полостях быстро возрастет и выброс газов неизбежен.

Не следует доваливать металлолом в жидкий металл. Каждый кусок лома покрыт пленкой механической влаги. Хотя ее толщина составляет доли миллиметра, суммарная поверхность увлажнения велика. При погружении твердой шихты в жидкий металл некоторая часть влаги испаряется несвободно и происходит сильный выплеск.

Большую опасность представляет обрыв водоохлаждаемой фурмы. Это может произойти при большом ее заметалливании, когда несущий трос из-за чрезмерного подъема, утяжеления или непроходимости фурмы через проем в кессоне обрывается. Аварию можно предотвратить, установив прочные ограничители хода фурмы, своевременно очищая ее от скрапа и тщательно контролируя надежность узла подвески.

Столь же опасно обрушение в конвертер скрапа из газохода. Он образуется в водоохлаждаемой части газового тракта в результате спекания плавильной пыли. Если тонкая вначале корочка скрапа не вываливается во время продувки в конвертер, то в последующих плавках она обрастает металлическими выносами и превращается в объемистую настыль. Заваренная поверхность газохода деформируется и хуже охлаждается водой, циркулирующей в полых стенках кессона и экранирующих трубках камина. В местах перегрева появляются разрывы в швах и неизбежные пропуски воды. Обрушение настыли возможно в любой момент плавки. Если его случается при повалке конвертера, то удар приходится по кожуху. Но скрап из газохода чаще падает через горловину в жидкий металл, что приводит к сильному взрыву.

Нежелательно наличие в конвертере оставшегося от предыдущей плавки переокисленного шлака или пакетированного лома, содержащего масляную стружку. Залив чугуна на такой активный окислитель вызывает мгновенный выброс. Он спровоцирован идеальными условиями развития реакции углерода (отсутствуют ограничения, ослабляющие взаимодействие реагентов). Углерод непрерывно доставляется с чугуном в реакционную зону и вплотную подводится к окислителю на большой поверхности жидкого металла. Огромное количество активных центров газозарождения способствует быстрому образованию в металле пузырьков СО и СО2. Газообразные продукты реакции прорываются через массу заливаемого чугуна, увлекая часть его из конвертера.

О характере происшедшей реакции свидетельствует то, что выброшенный на рабочую площадку скрап имеет вид шрапнели. Это означает, что углерод чугуна взаимодействовал с кислородом окислителя рассредоточению, на большой площади реакционной зоны, и оксиды углерода выделялись на многих центрах зарождения пузырей. В каждый из них, как в вакуум, выделились, кроме того, водород и азот. Упругость газов в микрообъеме быстро возросла. В критический миг прорыва наружу пузырек вынес в атмосферу свою металлическую оболочку.

Приведем два примера подобных выбросов.

1. В 50-тонном конвертере в опытном порядке обжигали новую смолодоломитовую футеровку способом продувки малой «промывочной» плавки. В конвертер залили из миксера 5 т чугуна, т.е. 10% поминальной садки. Металл продули в течение 8 мин с интенсивностью 150 м3 кислорода в минуту. Затем без очистки конвертера от продуктов обжига футеровки (инструкция этого не требовала) начали заливать чугун на полновесную плавку. Как только струя чугуна из ковша попала в конвертер, произошел выхлоп газов. На рабочую площадку выбросило до 10т чугуна в виде дроби различной крупности — от 20 мм в диаметре до величины в булавочную головку. Несколько человек получили при этом ожоги. Причина несчастного случая — заливка чугуна на активный окислитель в конвертере. Дутьевой режим в «промывочной» плавке не соответствовал массе садки. Удельная шпенсивность подвода кислорода в фурму составила 30 м3/(т·мин) против 3 м3/(т·мин) в нормальной 50-тонной плавке. Кислорода было дано так много, что 5т чугуна окислились полностью. На дне конвертера остался окисный железистый остаток, который и вызвал выброс в начале последующей плавки.

В дальнейшем технологи цеха отказались от промывочных плавок. Обжиг новой смолодоломитовой футеровки перевели на специальный режим при помощи газовой горелки на ремонтном стенде.

2. Во время заливки чугуна на металлолом в 130-тонный конвертер произошел выброс металла. Два человека получили ожоги. При расследовании несчастного случая выяснилось, что после выпуска предыдущей плавки малоуглеродистой стали конвертер не очистили от шлака. Сливать его было некуда, так как стоявшая под конвертером чаша была переполнена. Чугун начали заливать на оставшийся в конвертере шлак, т. е. на активный жидкий окислитель, что и привело к выбросу. Следовало сменить шлаковую чашу под конвертером, слить в нее оставшийся шлак, а потом уже залить чугун на новую плавку.

Опасные явления в процессе продувки плавки

Нормальный тепловой режим конвертерного процесса предусматривает плавный подъем температуры до достижения требуемого нагрева металла на выпуске плавки (1600— 1650°С). Недопустимы резкие колебания температуры, усложняющие управление плавкой и вызывающие нежелательные явления в конвертере. Самый наглядный признак неудовлетворительной организации планки — выбросы. Механизм выброса заложен, как указывалось, в температурной кривой процесса (см.рис. 1). Характерный спад кривой t означает замедление нагрева ванны в связи с автоматическим изменением і силового режима процесса при переходе от завершаюoегося обескремнивания к интенсивно развивающемуся обезуглероживанию и расплавлением в этот период значительной части лома.

Продувка конвертерной ванны открытой струей кислорода
Рисунок 1. — Продувка конвертерной ванны открытой струей кислорода 1 — охладитель; 2 — струя кислорода; 3 — перемешивание ванны; 4 — непромешиваемая зона

Выброс происходит в момент нарушения стабильности процесса. Например, в начальной стадии продувки, когда кремний уже окислился, а углерод еще в полной мере не вступил в реакцию (металл недостаточно нагрет, нет благоприятных условий для зарождения пузырьков СО ). Так как реакция по термодинамическим условиям временно приторможена, а интенсивность дутья постоянна, то поступающий в фурму кислород используется одновременно: на окисление углерода и на окисление железа и марганца. Образуется окислительный шлак. Обезуглероживание протекает в ванне неравномерно: и прямым путем — с помощью чистого кислорода в подструйной зоне, и вторичным — кислородом с помощью FеО и МnО через шлак. В этот период неравномерно по межфазной сфере металл — шлак выделяются и газы: появляется зона слабой перемешиваемости жидких фаз (рис. 1). А значит, усиливается диффузия кислорода в металл, создается предстартовая ситуация объемной реакции окисления углерода.

Когда металл подогреется за счет тепла реакций, то главная из них — окисление углерода — растормозится. В эти секунды концентрация кислорода в металле будет близка к верхнему пределу растворимости его в жидком железе при данной температуре и концентрации свободного FеО в шлаке. Этот уровень превышает нижний предел растворимости кислорода, равновесный с концентрацией активного углерода в стали. Реакция вступает в силу согласно создавшимся термодинамическим условиям. Возникнет мощное вскипание ванны и неизбежный выброс из конвертера.

Чугун из миксера перед заливкой в конвертер должен иметь нормальный химический состав и оптимальную температуру (1300— 1350°С), а металлолом — необходимую крупность. Чем быстрее идет продувка (выше интенсивность дутья), тем скорее надо переплавить металлолом, тем больше должна ‘быть его удельная поверхность. Продолжительность переработки лома в конвертере 1не может превышать 80% периода продувки, чтобы сталевар успел довести плавку до требуемого химического состава и заданной температуры.

Приближенный расчет дает зависимость максимального размера (поперечника) кусков лома от интенсивности дутья (мм):

Опасные явления в процессе продувки плавки

Чем выше интенсивность дутья, тем менее тяжеловесным должен быть лом, чтобы за короткое время продувки успеть его расплавить и нагреть ванну.

Для утряски лома машинист поста управления прибегает к покачиванию конвертера после полной его загрузки.

Перегрузка плавки ломом, небрежная завалка его в конвертер (кострение), нерациональное соотношение тяжеловесного и легковесного лома, заливка стылого чугуна (с температурой менее 1200°С) приводят к холодному началу плавки, к позднему формированию основного шлака, к запаздыванию реакции обезуглероживания и неравномерному выделению газов из ванны, к созданию
условий, порождающих выброс.

Причиной выброса газов, металла и шлака может стать и применение извести-пушонки (гидроксида Са (ОН)2), которая разлагается в конвертере по реакции Са(ОН)= СаО2О —59кДж на 1 кг пушонки (процесс идет с поглощением тепла).

Водяной пар, взаимодействуя с жидким металлом, диссоциирует, и образующийся водород, проникая в пузырьки СО и СО2, усиливает вспениваемость шлака.

Особенно важно правильно вести продувку в момент временного замедления нагрева ванны. Здесь надо держать фурму на нижнем допустимом уровне, чтобы усилить прямое окисление углерода и избежать большого обезуглероживания за счет вторичного окисления (черезшлак). Чрезмерное форсирование продувки ванны тоже нежелательно, если увеличение потока выделяющихся  газов не соответствует пропускной способности газоотводящего тракта. Обогащение металлошлаковой эмульсии газовыми пузырями усилит вспениваемость шлака и вероятность выбросов.

Для сопоставления признаков общности и различия между выбросом и взрывом в плавке примем во внимание их временной фон. Выбросы всегда сопутствуют взрывам, но наблюдаются чаще раздельно, служат показателем неспокойного начала или хода процесса. Случаются выбросы, не имеющие явно выраженного взрывного характера. Горячая масса металла, шлака и газов как бы выстреливается из конвертера в цех.

Внешне подобные то и другое экстремальные явления:

  • с мгновенным мощным выдувом части плавки имеют существенные различия:
    взрыв в конвертере происходит практически сразу без какого-либо скрытого периода формирования;
  • выброс — следствие неуправляемости процессом в неблагоприятной стадии плавки, результат снижения (или незначительного подъема) температуры и задержки по
    этой причине обезуглероживания металла. Реакция начинается после подогрева ванны. Выбросу предшествует скрытый период его подготовки.

Исходя из этого можно утверждать, что причиной выбросов из конвертера могут стать такие технологические, организационные (эксплуатационные) и конструктивные
факторы:

  • при загрузке нарушено соотношение тяжеловесного и легковесного лома;
  • перегруз плавки ломом, небрежная его загрузка (кострение);
  • неравномерный подвод дутья в ванну;
  • неправильное дозирование и выбор времени загрузки сыпучих;
  • конструктивные недостатки и неисправность фурмы;
  • несовершенная конструктивная форма рабочей полости конвертера.

Устранение этих факторов обеспечит стабильную и спокойную работу кислородного конвертера.

Выпадение настыли из газохода

Настыли в газоходе образуются из отложений плавильной пыли, выносимой из конвертера отходящими газами. Частички размером от 1 мкм 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)

Выпадение настыли из газохода

Выпадение настыли из газохода

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.

Опасные явления на выпуске плавки

После продувки ванны причиной взрыва в конвертере и выброса может стать выпадение настыли из газохода или обрыв фурмы в ванну.

Перед выпуском плавки делают повалку конвертера для отбора проб металла, шлака и замера температуры.

Газовый тракт при этом остывает и создаются условия, способствующие отрыву настыли. Особенно опасны в этом отношении продолжительные задержки плавки в конвертере, вызванные неготовностью сталеразливочного ковша, отсутствием в пролете разливочного состава, неисправностью оборудования и т. д.

Возможен выброс металла и из ковша — на выпуске или после слива плавки. Причиной тому чаще всего бывает загрузка на дно ковша непрокаленных ферросплавов. В горячем ковше ферросилиций и ферромарганец в куче спекаются и ошлаковываются с поверхности. Испарение влаги внутри спекшейся массы может продолжаться и после наполнения ковша. Пары воды прорывают корочку шлака и устремляются в атмосферу, увлекая с собой металл и шлак. Остаток ошлакованного кома ферросплавов нередко виден на дне ковша после разливки плавки.