Двухванные печи

Широкое развитие кислородно-кон­вертерного производства показало возможность интенсивной переработ­ки больших масс чугуна при его про­дувке кислородом и одновременной переработке некоторого количества металлического лома.

Конструкторы двухванных печей предложили помимо интенсивной продувки ванны кислородом утилизи­ровать непосредственно в рабочем пространстве хотя бы часть тепла вы­деляющихся газов для нагрева шихты.

При этом используется как физичес­кое тепло отходящих газов, так и теп­ло, выделяющееся при окислении СО до СО₂.

Двухванные печи представляют собой плавильные агрегаты с двумя ваннами, двумя головками, двумя вертикальными каналами, двумя шлаковиками и системой боровов и перекидных клапанов. Принцип ра­боты двухванной печи заключается в том, что в то время как в одной ван­не идет продувка металла кислоро­дом, в другой твердая шихта (метал­лолом, добавочные материалы) по­догревается за счет тепла отходящих от первой ванны газов (рис. 16.12). Поскольку плавки в такой печи вы­даются одна за другой, печи эти иногда называют тандем-печами, а процесс — тандем-процессом. Про­изводительность печи при таком ме­тоде работы возрастает.

Расчет показывает, что при продув­ке кислородом обычного передельно­го чугуна приход тепла на 1 т чугуна составляет ~3150МДж. Это количе­ство тепла складывается из трех при­мерно равных слагаемых: 1) физичес­кого тепла жидкого чугуна; 2) тепла, выделяющегося при окислении при­месей чугуна; 3) тепла сгорания СО до СО₂.

Статьи расхода тепла в двухванной печи распределяются следующим об-

Рис. 16.12. Схема двухванной сталеплавильной печи:

/ — первая ванна; 2— вторая ванна; 3 — кислородные фурмы; 4 — топливно-кислородные горелки

разом: ~ 50 % — тепло жидкой стали и шлака (энтальпия ванны); ~ 10 % — тепло отходящих газов (в основном СО₂); остальные 40 % — тепло, расхо­дуемое на компенсацию потерь тепла через кладку с охлаждающей отдель­ные элементы печи водой и на перера­ботку лома или железной руды (избы­ток тепла).

Количество переработанного лома (или железной руды) определяется на основе теплового баланса. При содер­жании в шихте более 65—68 % жидкого чугуна двухванные печи могут рабо­тать без расхода топлива. Если же по условиям производства в печь загру­жается лома больше, чем соответству­ет тепловому балансу, то недостаток тепла компенсируется подачей топли­ва. Естественно, что тепловой баланс зависит также от состава чугуна, глав­ным образом от содержания в нем кремния. Топливо в двухванные печи подается с помощью топливно-кисло-родных горелок, установленных в сво­де и торцах печи.

Поскольку на двухванных печах ре­генераторов нет, то нет и необходимо­сти сохранять тепло газов, попадаю­щих из печи в шлаковик. Для сниже­ния температуры отходящих газов в шлаковики впрыскивается вода, и это, в свою очередь, приводит к получе­нию в шлаковика-х рыхлого шлака, удаляемого легко, без взрывов и нару­шения кладки.

Технология плавки в двухванной печи принципиально не отличается от технологии плавки в мартеновс­кой печи, работающей с интенсив­ной продувкой ванны кислородом, однако имеется некоторое различие. В момент окончания заливки чугу­на, когда начинается интенсивная продувка ванны сверху кислородом, технология плавки имеет сходство с технологией плавки в конвертере. В момент начала продувки ванны в шлаке наблюдается высокое содер­жание оксидов железа (30-40 %, а на некоторых плавках оно еще выше). В период интенсивного обез­углероживания содержание оксидов железа в шлаке несколько снижает­ся, однако в конце плавки, при по­нижении концентрации углерода, содержание оксидов железа вновь возрастает.

Основное количество тепла в ванне печи выделяется в результате окисле­ния железа и его примесей, а относи­тельная величина теплоотдающей по­верхности в двухванной печи выше, чем в конвертере, поэтому температу­ра в рабочем пространстве ниже, чем в мартеновских печах (в периоды плав­ления и доводки) и в конвертерах. Температура шлака в двухванной печи, как правило, не превышает тем­пературы металла, а на отдельных плавках даже ниже. Вследствие более низкой температуры шлака наведение активного жидкоподвижного высоко­основного шлака затрудняется, поэто­му предпочитают по ходу плавки не вводить значительных порций извес­ти, а для полного ошлакования извес­ти или известняка, загруженных во время завалки, практикуют метод подъема одной или двух фурм. При этом начинает интенсивно окисляться железо (так же, как в начальный пери­од конвертерной плавки); в результате повышения температуры шлака и его окисленности быстро формируется достаточно жидкоподвижный и гомо­генный шлак.

Достоинствами двухванных печей являются: 1) высокая производи­тельность (по сравнению с марте­новскими печами); 2) возможность размещения печей в условиях суще­ствующих мартеновских цехов. Эти достоинства определили некоторое распространение (в период нехватки стали) печей такого типа для замены мартеновских агрегатов. Накоплен­ный опыт выявил и ряд серьезных •' недостатков, а именно: большие под­сосы холодного воздуха, увеличен­ный расход кислорода, повышенный угар металла, значительный вынос плавильной пыли, серьезные пробле­мы в организации безопасной рабо­ты персонала по причине интенсив­ного выделения пыли из рабочего пространства печи непосредственно в цех и др.

Эти недостатки предопределили постепенный отказ производственни­ков от использования сталеплавиль­ных агрегатов этого типа.