Поиск рациональных вариантов компоновки продувочных блоков донных фурм на укп большой мощности

Павлов С. Н., руководитель к.т.н. Пиптюк В. П.

Институт черной металлургии им. З. И. Некрасова НАН Украины

Особенностью установок ковш-печь (УКП) является возможность доводки металла по химическому составу и температуре при одновременном перемешивании расплава инертным газом, как правило, аргоном. На УКП LF типа предусматривается перемешивание ковшевой ванны путем подачи аргона через донные фурмы. В качестве объектов исследований рассмотрены УКП большой мощности, действующие в условиях конвертерных цехов ПАО "МК "Азовсталь" и ПАО "ДМКД". В отличие от УКП малой мощности, для обеспечения достаточно эффективного перемешивания металлической ванны в ковшах большой вместимости (350 и 250 т) установлено по две продувочные фурмы.

Для условий конвертерных цехов указанных предприятий с целью поиска таких вариантов расположения фурм в ковшах, при которых достигается максимально эффективное перемешивание металлической ванны и усреднение вводимых кусковых добавок, были проведены численные исследования процессов обработки расплава на УКП. Исследуемые варианты расположения фурм выбирались исходя из сформированного ранее представления о влиянии компоновки продувочного блока на гидродинамику ванны и технологических ограничений (бойная зона ковша, расположение шиберных отверстий, область дугового нагрева и т.д.).

Согласно полученным данным, для условий ККЦ ПАО "МК "Азовсталь" вариант расположения фурм, при котором достигается максимально эффективное перемешивание расплава, должен иметь значения критерия k_ф в пределах 0,7 – 1,5. Для условий ККЦ ПАО "ДМКД" значения критерия k_ф должны находиться в пределах 1,8 – 2,2.

Эффективность предлагаемых вариантов оценивалась путем сравнения с существующими вариантами по нескольким критериям. Анализировались параметры продолжительности усреднения металла, и оценивался объем застойных зон в ванне ковша. Кроме того, исследовалась продолжительность усвоения металлической ванной легирующих элементов из кусковых материалов.

Особенностью двухпозиционных УКП, действующих в условиях ПАО "МК "Азовсталь", является отсутствие такого варианта расположения фурм в днище сталеразливочного ковша, при котором обеспечиваются благоприятные для ввода добавок разного рода гидродинамические условия. Поэтому оценка эффективности рациональной компоновки продувочных узлов проводилась, главным образом, сравнением эффективности перемешивания расплава в ковшевой ванне. Показано, что использование расчетного варианта расположения фурм по сравнению с действующим улучшит общий характер усреднения металлической ванны на 5,6 – 12,6 %, сократит объем застойных зон до 21 % отн. Продолжительность плавления и усреднения кусковых и проволочно-порошковых добавок при этом может быть дополнительно сокращена за счет специализированных режимов продувки.

Для условий ПАО "ДМКД" показано, что использование расчетного варианта расположения фурм улучшит общий характер усреднения металлической ванны на 4 − 15 %, сократит количество застойных зон до 16 % отн., уменьшит продолжительность плавления и усреднения кускового ферромарганца до 21 %.

Предполагается, что использование расчетных вариантов компоновки продувочного блока позволит повысить стойкость огнеупорной футеровки ковша за счет удаления донных фурм от боковых стенок.