Практична робота № 1 Тема: Розрахунок основних параметрів кисневих конверторів.

Мета: Придбання навиків рішення практичних завдань і уміння аналізувати передбаченні результати.

Теоретичне обґрунтування

Розміри конвертера впливають на багато показників процесу і е наперед всього, забезпечити без викидів металу скрізь горловину, по скільки зменшують вихід придатної сталі і вимагають періодичних зупинок конвертора. Метою видалення настилів металу з горловини і вхідної частини котла-утилізатора. Основні параметри, яки визнають можливість роботи конвертера беї викидів - це питомий об'єм (об'єм робочої полості, яка надходить на 1 m рідкої сталі, м³/m і відношення висоти робочого простору (від зрізу горловини до центру днища) до його внутрішнього діаметру Н₁: Д_в (величина Д_в вибирається від садки).

Для раніше побудованих конверторів характерно їх коливання у широких переділах: питомого об’єму – від 0,5 до1,5 м³/m; величини Н₁: Д_в від 2,1 до 1,17. Питомий об’єм повинен знаходитися у оптимальних переділах. Як що він недостатній, то під час продувки виникають викиди металу та шлаку, які спінюються. При цьому нижній припустимий переділ питомого об’єму залежить від параметрів дуттьового режиму: чим вище інтенсивність подачі кисню і чим менше кількість сопіл у фурмі, тим більше повинен бути питомий об’єм. Разом з цим, як що питомий об’єм дуже великий, тоді несправажанно зростають габарити конвертора і висота конверторного цеху, а також тепловитрати і витрати вогнетривів для кладки футерівки.

При зниженні величини Н₁: D_в стінки конвертора віддалюються від високотемпературної зони, що сприяє підвищенню їх стійкості; зростає також площа контакту зі шлаком, що полегшує видаленню у шлак фосфору та сірки. Разом з цим при дуже великому зниженні відношення Н₁: D_в, тобто зниженню висоти конвертора, починаються викиди. Але і підвищення Н₁: D_в зверху оптимальної величини не рекомендується, бо це потребує підвищення висоти споруди цеху.

В останні роки діаметр горловини D, конверторів ємністю від 50 до 400 м змінюється від 1,0 до 4,1 м (звичайно зростає при підвищенні ємності конвертора, бо при цьому зростає кількість довантаженого брухту). Під час вибору величини D_r стального брухту ураховують те, що горловина більших розмирів дозволяє виконувати завалку стального брухту у одне прийманя. Разом з цим, при підвищенні D_r зростають тепловитрати і декілька зростає вміст азоту у сталі, бо скрізь велику горловину повинна бути більше, ніж це необхідно для завантаження шихти. Dr = (0,4-0,63)Dв.

Від куту нахилу стінок горловини до вертикалі (α) залежить стійкості футерівки горловини. З підвищенням ємності кут α зростає. Діаметр сталевипускного отвору dотв звичайно коливається у межах 100-190 мм [1].

Під час виконання роботи треба:

1. Розташувати висоту робочого процесу Н_1.

2. Розрахувати діаметр горловини Dr.

3. Розрахунковими розмірами відповідно варіанту завдання ( малюнок 1)

4. Намалювати профіль конвертору.

5. Розрахувати висоту робочого простору Н₁.

6. Розрахувати діаметр горловини Дг

7. Розрахувати висоту горловини Нг

8. Нг = ((Дв-Дг)/2)×tgα

9. На рисунку 1 показан профіль конвертору з буквеними позначеннями головних розмірів.

Приклад: розрахунок кисневого конвертору верхнього дуття ємкістю 100т.

Визначення головних розмірів конвертора.

Початкові данні.

Садка конвертора, м	Діаметр, Дв, м	Відношення Н1/Дв	Відношення Дг/Дв
100	4,2	1,4	0,4

1. З заданого зверху відношення Н₁/Дв =1,4 при відомим значенні Дв = 4,2м визначаємо величину висоти робочого простору конвертора:

Н₁ = 1,4×Дв, м, (1)

де Дв - внутрішній діаметр конвертера

Н₁ = 1,4×4,2=5,88

2. З даного відношення Дг/Дв = 0,4 визначаємо діаметр горловини:

Дг = 0,4×Дв, м (2)

Дг = 0,4×4,2 = 1,68

3. Визначаємо висоту горловини по формулі:

; (3)

-α куток нахила до вертикалі, в конвертерах середній і великой ємкості колеблиться у межах 53-75°. Приймаемо α=60°;

tg α= 1.7315;

тоді м

4. Визначаємо об’єм рідкого металу:

V_мет = 0,145×Q_ф, м (4)

де 0,145 – питомий об’єм металу, м³/m

100 – садка конвертора, т

Тоді V_мет = 0,145×100 = 14,5 м³ (5)

5. Розрахуємо загальну глибину металевої ванни.

Днище конвертора улаштовується трішки увігнутим з метою підвищення його стійкості. Метал у спокійному стані вмішується у шаровому сегменті циліндричної частини конвертора, тобто:

V_мет = V_шс + V_цч, м³ (6)

Об’єм шарового сегменту визначається по формулі:

, м³ (7)

де = 0,35 прийнята висота шарового сегменту, висота шарового сегменту звичайно складаї 0,3-0,5м

тоді

Об’єм циліндричної частини конвертора, який вміщує метал, дорівнює:

, м³ (8)

h_цч = 13,847× h_цч

Визначаємо висоту металу, який розташован у циліндричної частини конвертора формулою( 6)

14,5= 1,1764 + 13,847 h_цч

звідки h_цч = 0,962 м

6. Розраховуємо висоту шару шлаку за формулою:

, м (9)

де G_шл – кількість шлаку, %. Приймаємо G_шл –10%

ρ- щільність шлаку, кг/м³. Приймаємо ρ- 3000 кг/м³.

Тоді

7. Загальна висота ванни у спокійному стані:

h_в=h_мет + h_шл, м (10)

h_в=0,962+0.241 = 1,203 м

8. Висота циліндричної частини конвертера дорівнює:

Н_цч =Н₁ – Н_г – h_шс , м (11)

Н_цч = 5,88 – 2,183 – 0,35 = 3,3477

9. Визначаємо товщину футеровки конвертора

9.1 Товщина футеровки у циліндричній частині (tц) звичайно складає 650 – 1000мм у залежності від ємкості конвертора:

ємкості конвертора (tц),мм

50 650

100-130 780-830

150 870

200-250 890-930

300-400 830-1000

Приймаємо tц = 780 мм

9.2 Товщина футеровки у конічної часті tк приймається на 125 – 179 мм менш, чим у циліндричної. Приймаємо tк = 650 мм.

9.3 Товщина футеровки днища t_д приймається на 110 – 125мм більше циліндричній частині . Приймаємо t_д = 1000 мм

10. Визначаємо зовнішні розміри конвертора.

10.1 Зовнішній діаметр конвертора

Д = Дв + 2tц + 2δ_ц; (12)

де δ – товщина кожуха циліндричної частини , звичайно складає 60-100мм.

Приймаємо δ_ц = 60 мм

Тоді Д =4,2 + 2×0,78 + 2×0,06 = 5,88 м

10.2 Загальна висота конвертора

Н =Н₁ + t_д + δ_д, м (13)

де δ_д – товщина кожуха днища конвертора, звичайно складає 50-70мм.

Приймаємо δ_д= 60 мм

Н=5,88+1,0+0,06=6,94 (14)

11. Відстань від рівню спокійної ванни до зрізу горловини:

Н₂=Н₁ – h_в, м (15)

Н₂= 5,88 - 1,203 = 4,677 м

12. Діаметр сталевипускного отвору d_отв звичайно коливається в межах 100 – 250 мм в залежності від ємкості конвертора.

Приймаємо d_отв = 120 мм.

Рисунок 1-Основны геометричні розміри кисневого конвертора.

Додаток 1 для виконання розрахунку основних розмірів конвертера Завдання для розрахунку конвертерів кисневого дуття зверху
Варіанти	Садка конвертора, m	Діаметр, Дв .м	Відношення Н1/Дв	Відношення Дг/Дв д/д.
1	100	4,2	1,4	0.4
2	130	4,3	1,45	042
3	200	5,5	1,55	0.46
4	250	6,2	1,6	0,48
5	275	6,4	1,65,	0,5
6	300	6,5	1,7	0.52
7	350	7	1,75	0,6
8	400	7,1	1,8	0,61
9	450	7,6	1,8	0,63
10	400	7,2	1,8	0,61
11	350	7,1	1,8	0,6
12	300	6,7	1,75	0,52
13	250	6,3	1,6	0,48
14	200	5,8	1,55	0,44
15	130	4,9	1,45	0,44
16	100	4,3	1,43	0,44
17	50	3,4	1,41	0,42
18	100	4,4	1,42	0,42
19	200	5,6	1,43	0.44
20	250	5,9	1,44	0,55
21	275	6,3	1,63	0,49
22	300	6,6	1,67	0.53
23	350	7,2	1,71	0,57
24	400	7,4	1.75	0.58
25	450	7,5	1,77	0,61