Миксеры

Практически на всех заводах, в соста­ве которых имеются доменные печи, смонтированы специальные разливоч­ные машины для получения из жидко­го чугуна так называемых «чушек». Полученные чушки твердого чугуна направляют для использования на за­воды, не имеющие доменных печей. Однако основная масса выплавляемого чугуна поступает в сталеплавильные цехи в жидком виде — использование в качестве шихты жидкого чугуна эко­номически более выгодно, так как при этом снижаются затраты энергии и со­кращается продолжительность плав­ки. Состав и температуру чугуна не­скольких плавок (выпусков из домен­ной печи) необходимо выравнять. Для этой цели служат специальные агрега­ты—миксеры¹. Использование мик­сера позволяет иметь некоторый запас чугуна, что гарантирует ритмичную работу сталеплавильного цеха. Если доменный цех не обеспечивает выпуск чугуна строго определенного состава и температуры и сталеплавильному цеху необходимо все время иметь опреде­ленный запас жидкого чугуна, строят специальное миксерное отделение, в котором устанавливают один или два стационарных миксера. Вместимость типовых стационарных миксеров со­ставляет 1300 и 2500 т.

¹ От англ, mixer — смеситель.

В миксер с одной стороны залива­ют чугун, поступающий в чугуновозных ковшах из доменного цеха, а сдругой (противоположной) стороны по мере необходимости чугун из него сливают в ковши для подачи к стале­плавильным агрегатам. Миксерное отделение связано эстакадой с рабо­чей площадкой сталеплавильного цеха. По эстакаде составы с чугуно-возными ковшами транспортируются непосредственно к печам или конвер­терам. Миксеры, в которых проводят какие-либо технологические опера­ции (например, удаление кремния), называют активными (в отличие от обычных, которые можно назвать не­активными).

На рис. 4.2 приведены план и раз­рез миксерного отделения с двумя миксерами вместимостью по 2500т, входящего в состав цеха с 350-т кон­вертерами. В миксерном отделении установлены два миксера 5 и 10, два миксерных (заливочных) крана 7 и 11, машины 75 для скачивания шлака из миксеров, машина 8 для скачивания шлака из чугуновозных ковшей, уста­новки 16 для улавливания графита, весы 2 для взвешивания жидкого чугу­на, стенды 7 для шлаковых ковшей и

Рис. 4.2. План и разрез миксерного отделения

тельфер 17 для проведения ремонтных работ. Железнодорожные пути 3 и 4 служат для подачи чугуновозов 14, прибывающих из доменного цеха. Рельсовые пути 12 и 13 широкой ко­леи предназначены для передвижения самоходных чугуновозов 9, доставляю­щих чугун к конвертерам.

На поверхности жидкого чугуна в миксерах всегда имеется слой шлака, называемого миксерным шлаком, со­став которого может меняться в очень широких пределах, %: SiO₂ 35—55; CaO 20-35; MgO 3-15; A1₂O₃ 4-8; MnO 2—10; S до 2. Содержащиеся в миксерном шлаке сера, а также крем­незем являются нежелательными ком­понентами. Теоретически этот шлак не должен попадать в сталеплавиль­ный агрегат, так как обычно он почти не содержит железа и в нем суще­ственное количество SiO₂ и серы. Кроме того, этот шлак, по существу, является балластом.

Рис. 4.3 иллюстрирует трудность обеспечения десульфурации стали в конвертере при попадании в конвер­тер значительных количеств доменно­го шлака. Существующие сегодня уст­ройства часто не обеспечивают полно­го скачивания шлака перед заливкой жидкого чугуна в сталеплавильный аг­регат, и это обстоятельство необходи­мо принимать во внимание при прове­дении различных расчетов. Обычно шлак скачивают из чугуновозных ков­шей и перед заливкой чугуна в мик­сер, и из миксера по мере накопления в нем шлака. Шлак из миксера скачи­вают машиной 15 (см. рис. 4.2) в ковш шлаковоза 6, убираемого самоходным чугуновозом. Скачивание шлака из чугуновозных ковшей осуществляют машиной 8 в шлаковый ковш, уста­новленный на стенде 7.

Количество шлака в миксере мож­но уменьшить, если перед заливкой чугуна в миксер удалить шлак с поверх­ности чугуна в чугуновозных ковшах. Содержащийся в миксерном шлаке кремнезем воздействует на футеровку миксера, снижая ее стойкость. Обыч­но футеровку миксера выполняют из магнезитового кирпича, а для свода используют шамотный кирпич. Стой­кость футеровки миксера составляет около одного года. При системати­ческом торкретировании ее можно продлить до пяти лет.

Форма миксера определяется усло­виями минимальной теплоотдачи и рационального размещения заливоч­ного и выпускного отверстий. Наибо­лее часто встречающийся тип конст­рукции миксера — цилиндр с отноше­нием длины к диаметру -1,3.

Для уменьшения потерь тепла ис­пользуют слой теплоизоляционного материала между металлическим кожухом и футеровкой; в торцовых стенках миксера устанавливают го­релки для

Рис. 4.3. Зависимость степени десульфура­ции в конвертере (300-т конвертеры НЛМК) от количества доменного шлака, попавшего в конвертер с жидким чугуном

его отопления. Расход топ­лива на горелки невелик, и продукты сгорания выходят прямо в миксерное отделение. Несмотря на большой слой футеровки (-700 мм) и подачу топлива для отопления миксера, чу­гун в миксере несколько охлаждается. Особенно велики потери тепла во время переливов чугуна из ковшей в миксер и из миксера в ковш.

К достоинствам стационарных миксеров относятся: возможность за­паса чугуна, необходимого для рит­мичной работы цеха, хорошее переме­шивание и усреднение состава чугуна и его температуры. Однако в условиях современных высокопроизводитель­ных цехов проявились и основные не­достатки стационарных миксеров: 1) необходимость существенных зат­рат на строительство миксерного отде­ления и соответствующего оборудова­ния; 2) потери тепла чугуна при пере­ливах; 3) недостаточное усреднение состава и температуры чугуна. Приня­то считать, что удовлетворительное усреднение состава и температуры чу­гуна в миксере имеет место в том слу­чае, если продолжительность пребы­вания чугуна в миксере составляет -8 ч (т. е. если чугун в миксере обнов­ляется полностью не более трех раз в сутки).

Современный конвертерный цех потребляет в сутки 12—20 тыс. т чугу­на, в то время как даже миксер вмес­тимостью 2500 т может в сутки усреднить не более 2500 • 3 = 7,5 тыс. т чугу­на. По мере совершенствования рабо­ты современных мощных доменных печей объемом 4000—5000 м³ улучша­ется обеспечение снабжения сталепла­вильного цеха чугуном постоянных состава и температуры. При четкой и равномерной работе доменных печей, а также при постоянстве состава и температуры чугуна вместо стацио­нарных миксеров используют чугуно-возные ковши миксерного типа, назы­ваемые передвижными миксерами (рис. 4.4). К преимуществам пере­движных миксеров по сравнению со стационарными относятся: 1) сниже­ние капитальных затрат при строи­тельстве и уменьшение сроков строи­тельства; 2) уменьшение потерь тепла чугуна на 25-30 ºС вследствие исклю­чения одного перелива (это позволяет увеличить долю лома в металлозавалке примерно на 2 %); 3) возможность приема всей плавки доменной печи в один ковш-миксер, что позволяет уп­ростить организацию работ в домен­ном цехе; 4) улучшение условий для организации внедоменной обработки чугуна.

Основным недостатком пере­движных миксеров является невоз­можность усреднения состава и тем­пературы чугуна различных плавок. В нашей стране для новых сталепла­вильных цехов изготавливают ковши миксерного типа вместимостью 600 т. Такая грузоподъемность обус­ловлена, с одной стороны, возмож­ностью приема всей плавки домен­ной печи объемом 5000-5500 м³, с другой — возможностью обеспечить чугуном сразу две плавки в цехе с конвертерами вместимостью 300— 350 т. Передвижной 600-т миксер яв­ляется довольно массивным соору­жением — его масса (включая футе­ровку и оборудование) более 1,2 тыс. т; габаритные размеры, м: длина 39,56, ширина 3,5, высота от уровня головки рельсов 4,7 (рис. 4.4). Эксплуатация передвижных миксе­ров такой грузоподъемности предус­мотрена лишь на внутризаводских железнодорожных путях (стандарт­ной колеи). При перевозке чугуна на большие расстояния и из города в город обычно используют передвиж­ные миксеры меньшей грузоподъем­ности.

В тех случаях, когда сталепла­вильный цех входит в состав завода, не имеющего доменного цеха, в ка­честве шихты в сталеплавильных аг­регатах используют твердый чугун, который привозят на завод в чуш­ках. В некоторых (редких) случаях для ускорения плавки и повышения производительности сталеплавиль­ных агрегатов чушковый чугун предварительно расплавляют в спе­циальных агрегатах (обычно шахт­ного типа).

Рис. 4.4. Передвижной миксер емкостью 600 т конструкции ВНИИметмаша:

1 — двенадцатиосная тележка; 2 — торцовая крышка; 3 — бандаж; 4 — горловина; 5 —кабина привода; 6—

автосцепка