Двухванные печи

При интенсивной продувке мартеновской ванны выде­ляется значительное количество СО, которую трудно пол­ностью дожечь в самом рабочем пространстве. Часть несго­ревшей СО и большое количество пыли выносятся дымо­выми газами из рабочего пространства печи. Для лучшего использования СО и частичного улавливания пыли в самом рабочем пространстве создана двухванная- сталеплавиль­ная печь (рис. 121).

Рабочее пространство такой печи разделено переводом на две ванны. Обе ванны имеют общий свод, так что про­дукты сгорания, образующиеся в одной ванне, проходят вторую часть рабочего пространства.

Печь работает следующим образом: в одной ванне (го­рячей) происходит плавление и доводка с интенсивной про­дувкой металла кислородом, а во второй ванне (холодной) в то же время идет завалка и прогрев твердой шихты. Га­зы из горячей части печи направляются в холодную и со­стоят до 35% из оксида углерода. В холодной части печи СО догорает до СО₂ и за счет выделяющегося тепла проис­ходит нагрев твердой шихты. Недостающее для процесса нагрева тепло восполняется подачей природного газа через горелки, установленные в своде печи. Сгорание природного газа и догорание СО совершаются за счет дополнительного кислорода.

Когда готовую сталь из первой ванны выпускают, во вторую ванну заливают жидкий чугун. После заливки чугуна тут же начинают продувку ванны кислородом. Закан­чивается продувка за 5 – 7 мин до выпуска. С выпуском металла из первой ванны цикл плавки заканчивается и на­чинается новый. В то же время с помощью перекидных шиберов изменяется направление движения газов. Теперь бывшая холодная ванна становится горячей. Первую ван­ну заправляют и производят завалку шихты, и цикл повто­ряется.

Двухванная печь должна работать таким образом, что­бы было равенство холодного и горячего периодов, проте­кающих одновременно в разных ваннах. В холодный пери­од входит выпуск, заправка, завалка, прогрев, заливка чугуна; в горячий период — плавление и доводка. Напри­мер, для печи с садкой каждой ванны 250 т общая продол­жительность плавки составляет 4 ч, каждый период длится по 2 ч. Металл выпускается также через каждые 2 ч. Рас­кисление стали производят в ковше.

Металл продувают кислородом в каждой ванне через две — три кислородные фурмы с интенсивностью 20 – 25 м³/ч на 1 т металла. Каждая часть печи оборудована сводовыми кислородными фурмами и газокислородными горелками. Горелки необходимы для сушки и разогрева печи после ремонтов, а также для подачи дополнительного топлива.

Современные двухванные печи работают на техничес­ком кислороде без вентиляторного воздуха, поэтому реге­нераторы отсутствуют. Холодная ванна печи.частично вы­полняет роль регенераторов, аккумулируя тепло газов, по­кидающих горячую часть печи с температурой ~ 1700°С, и частично улавливает плавильную пыль, тем самым выпол­няет роль шлаковиков. Тем не менее количество пыли в продуктах сгорания, покидающих печь, составляет большую величину (20 – 40 г/м³). Пыль состоит на 85 – 90% из окис­лов железа.

Дымовые газы, покидающие рабочее пространство печи с температурой около 1500°С, поступают по вертикальному каналу в шлаковик, в котором охлаждаются водой до тем­пературы 900 – 1000°С, а затем направляются в боров. В борове за счет подсоса холодного воздуха происходит дальнейшее понижение их температуры до 700°С.

Распространение двухванных печей определилось их преимуществами в сравнении с мартеновскими печами: малым удельным расходом огнеупоров (4 – 5 кг в сравне­нии с 12 – 15 кг на мартеновских печах), меньшим объемом ремонтов, значительным облегчением условий труда ре­монтных рабочих, в 3 – 5 раз меньшим расходом топлива, более высокой стойкостью, достигающей 800 – 1000 плавок.

Производительность двухванных печей в 3 - 4 раза вы­ше, чем мартеновских; их устанавливают на месте сущест­вующих мартеновских печей без реконструкции здания и изменения грузопотоков в цехе.

В двухванных печах выплавляют стали широкого сорта­мента, в том числе низколегированные, не уступающие по качеству сталям, выплавляемым в мартеновских печах.

К недостаткам существующих конструкций двухванных печей следует отнести меньший выход годной стали, повы­шенный расход жидкого чугуна и выбивание большого ко­личества технологических газов через завалочные окна в цех.

Выбивание газов из рабочего пространства происходит через завалочные окна при поднятых заслонках и по пе­риметру закрытых заслонок, а также через стационарные желоба для заливки чугуна. Как показала практика, опти­мальное с точки зрения тепловой работы существующих двухванных печей давление под сводом печи составляет 3 – 4 Па. При этом нулевая линия давления располагается на уровне порога печи или несколько выше его. При этих ус­ловиях, как показывают расчеты, через одно открытое окно выбивается 6 – 8 тыс. м³ газа в час (запыленность 20 – 40 г/м³). В отдельные периоды плавки расчетное количе­ство выбивающихся газов превышает 20% всего количест­ва газов, поступающих в дымоотводящий тракт.

На некоторых печах вследствие недостаточной пропуск­ной способности дымоотводящего тракта давление под сво­дом при интенсивной продувке повышается до 5 – 6 Па, что приводит к еще большему увеличению количества газов, поступающих в цех.

Выбивание газов ухудшает условия труда, затрудняет обслуживание печи, загрязняет воздушный бассейн. Часть пыли не удаляется через фонарь здания, а циркулирует над рабочей площадкой печного пролета и попадает в разли­вочный пролет. Выбивание приводит также к ухудшению тепловой работы печи, так как часть оксида углерода и фи­зического тепла дыма не используется для нагрева лома.