Oxigenul este introdus în convertor printr-un tuyere răcit cu apă dispus vertical, care este introdus în cavitatea convertorului printr-un gât strict de-a lungul axei sale. Presiunea oxigenului înaintea tuyerei este de 1,0-1,6 MPa. Înălțimea tuyerei deasupra băii poate fi modificată și se află de obicei la 1,0-4,8 m de nivelul băii în stare calmă. Tuyere-ul este ridicat și coborât de un mecanism încuiat cu mecanismul de rotație al convertorului. Convertorul nu poate fi rotit până când tuyera nu este scoasă din convertor. Viteza de ridicare și coborâre a tuyerei variază în intervalul 0,1-1 m/s.
Tuyerele cu mai multe duze utilizate în convertizoarele moderne de oxigen sunt formate din trei țevi de oțel dispuse concentric, echipate cu un cap (vârf) cu duze la partea inferioară. Cavitățile formate de tuburi sunt utilizate pentru alimentarea cu oxigen a capului, intrarea și ieșirea apei de răcire. Pentru convertoarele cu o capacitate cuprinsă între 150 și 350 de tone, lungimea tuyerei este cuprinsă între 16 și 26 de metri.
Există două tipuri de tuyere: cu alimentare centrală cu oxigen (figura 1,a) și cu alimentare centrală cu apă (figura 1,b). Pentru a evita distrugerea tuyerei ca urmare a tensiunilor cauzate de dilatarea termică diferită a tuburilor (tubul exterior se lungește mai mult decât tubul interior mai rece), în tuyere sunt prevăzute dispozitive de compensare. În tuyerele cu alimentare centrală cu oxigen, un compensator cu burduf (furtun metalic ondulat) este instalat pe țeava interioară în combinație cu un racord telescopic pe țeava din mijloc (figura 2), sau o garnitură de etanșare mobilă este prevăzută la partea superioară a țevii exterioare în combinație cu un compensator cu burduf pe țeava interioară (a se vedea figura 1,a).
În cazul tuyerelor cu alimentare centralizată cu apă, compensatoarele cu burduf sunt instalate pe conductele interioare și centrale (a se vedea figura 1,b).
1-3 — țevi din oțel, 4 — garnitura de etanșare, 5 — spițe pentru alimentarea cu oxigen și apă,
6 — compensator, 7 — piesă de schimb a tubului exterior, 8 — cap tuyere, 9 — duză, 10 — locaș.
Figura 1 — Tuyere de oxigen cu mai multe duze cu alimentare centrală cu oxigen (a) și apă (b)
1 — duză Laval (cupru) 2 — placă exterioară (cupru), 3 — distribuitor de apă, 4 — țeavă din oțel, 5 — placă interioară,
6 — articulație telescopică, 7 — compensator, 8-10 — țevi de oțel 11 — puncte de sudură pentru schimbarea capului.
Figura 2 — Cap tuyere sudat cu mai multe duze
Capul tuyerei este înlocuibil. Capetele sunt sudate din cupru și elemente din oțel și, în unele cazuri, turnate din cupru. Capul sudat (a se vedea figura 2) include o placă exterioară 2 cu un racord 4 , o placă interioară 5, sudată în plăcile duzele 1 și distribuitorul de apă 3. Capul este de obicei conectat la conducte prin sudare, locurile de sudare la schimbarea capului fiind indicate în figura 1. Se utilizează, de asemenea, capete conectate prin filet la tuburile interioare și sudate la tuburile exterioare ale tuyerei.
Duzele și placa inferioară a capetelor sudate, orientate în convertor spre zona celor mai înalte temperaturi (până la 2600 °C), sunt realizate din cupru. Cuprul are un punct de topire scăzut (1083 ° C), dar datorită conductivității termice ridicate asigură îndepărtarea rapidă a căldurii și transferul de căldură către apa de răcire, astfel încât chiar și în zona de temperaturi ridicate capul nu este supraîncălzit și își păstrează rezistența Pentru fabricarea capetelor utilizate grade de cupru fără oxigen M-0, M-1, sudarea capetelor se realizează sub gaz de protecție.
Lanțurile moderne au patru, șase sau șapte duze Laval în cap, care transformă energia presiunii oxigenului în energie cinetică și asigură o viteză supersonică a oxigenului (~500 m/s) la ieșirea din duză. Duzele sunt dispuse într-un model divergent în formă de evantai în cap. Unghiurile recomandate de înclinare a axei duzelor față de verticală ∝ (figura 1) sunt indicate mai jos:
Apa pentru răcirea tuyerelor este furnizată la o presiune de 0,8-1,2 MPa. Debitul de apă este calculat astfel încât diferența de temperatură dintre apa de intrare și cea de ieșire să nu depășească 30 °C pentru a preveni precipitarea sărurilor de duritate din apă. Din același motiv, duritatea carbonată a apei utilizate nu trebuie să depășească 70 mg eq/kg. Viteza apei în tubul exterior al tuyerei trebuie să fie ≥ 5 m/s pentru a preveni formarea bulelor de vapori. Debitul maxim de apă pentru răcirea tuyerelor convertoarelor cu capacitate de 160, 250, 300 și 350 t este de 175, 250, 350 și, respectiv, 500 m 3 /h. Durabilitatea capetelor tuyerelor este de 50-150 de topituri.
Durata de viață a capului este adesea determinată de arderea părții centrale a plăcii exterioare și de arderea marginilor de ieșire ale duzei. În primul caz, este necesar să se îmbunătățească răcirea părții centrale a plăcii prin îmbunătățirea designului distribuitorului (fig. 2), care direcționează apa aici, precum și prin creșterea presiunii și debitului apei. O adâncitură în partea centrală a plăcii contribuie la creșterea rezistenței. Înflăcărarea marginii de ieșire a duzei indică faptul că, la presiunea și debitul de oxigen date, diametrul secțiunii transversale de ieșire a duzei este mare. În acest caz, jetul de oxigen se extinde în duză și se rupe de pereții acesteia, iar în zonele de rarefacție rezultate au aspirat picături de metal care provoacă uzura marginilor. În acest sens, este necesar să se reducă secțiunea transversală de ieșire a duzelor, astfel încât jetul de oxigen să nu fie extins complet în duză.
Instalațiile interne utilizează în mod tradițional tuyere cu alimentare centrală cu oxigen. Recent, pe convertoarele de 250 t ale uzinei siderurgice Dzerzhinsky s-au testat tuyere cu alimentare centrală cu apă; durabilitatea capetelor datorită răcirii mai bune a fost de două ori mai mare decât cea a tuyerelor cu alimentare centrală cu oxigen.
În prezent, tuyerele cu un număr de duze de la patru la șase sunt proiectate și exploatate cu succes. Cu șapte sau mai multe duze, designul complex al capului este distrus rapid sub influența tensiunilor termice. Deoarece creșterea numărului de duze permite efectuarea unei purjări fără emisii la un consum crescut de oxigen, sunt dezvoltate și testate capete cu un număr de duze mai mare de șase sau șapte.
Dimensiunile principale ale duzelor Laval sunt determinate prin calcul, astfel încât acestea să asigure o viteză supersonică (~500 m/s) a debitului de oxigen; în acest scop, presiunea oxigenului în fața duzei trebuie să fie de 1,0-1,2 MPa sau mai mare. Diametrul secțiunii critice (minime) a duzei Laval (figura 3) poate fi determinat prin formula, mm:
Figura 3 — Duza Laval
Unghiul de deschidere β al duzei este de 6-10°; diametrul secțiunii de ieșire d out este egal cu 1,2-1,5 d kr; lungimea părții de expansiune este egală cu l=(d out — dkr)/2+g(β/2).
Diametrul interior al conductei de oxigen din tuyere (Dt ) se determină pe baza expresiei D t > d kr √3n, unde dkr este diametrul secțiunii critice a duzelor de ieșire Laval; n este numărul de duze din tuyere.
Mașini de alimentare cu oxigen
Mașina de furnizare a oxigenului BOF (BSM) asigură menținerea tuyerei de oxigen în timpul epurării, coborârea acesteia în BOF și ridicarea, precum și deplasarea tuyerei în plan orizontal pentru înlocuirea acesteia. MPK este amplasat pe structurile metalice ale clădirii atelierului, deasupra convertoarelor, la o înălțime astfel încât, atunci când tuyere-ul este ridicat, acesta poate fi îndepărtat de pe chesonul de răcire a gazelor convertorului.
În atelierele vechi cu convertizoare de 130-160 t se utilizează MPC-uri staționare, iar în atelierele moderne cu convertizoare de mare putere se utilizează MPC-uri mobile. Mașina mobilă (figura 4) include o platformă 9 mobilă pe orizontală cu un mecanism de deplasare cu cremalieră și pinion și un ghidaj staționar 4 situat pe verticală de-a lungul axei convertorului. Pe platformă se află două ghidaje scurte 6 și 8, cărucioare 2 și 10 cu tuyere fixate pe acestea (lucrul 1 și rezerva 3) și două mecanisme cu cablu de ridicare-coborâre a tuyerelor. Căruciorul cu tuyere este ridicat și coborât cu ajutorul unui motor electric și al frânghiilor aruncate peste blocurile 7. Mașina este o mașină cu două poziții. Atunci când platforma se află în poziția P1, ghidajele 6 și 4 sunt aliniate și căruciorul 2 este coborât în poziția inferioară, adică tuyere-ul este introdus în convertor. Dacă este necesară înlocuirea tuyerei 1, căruciorul 2 este ridicat în poziția superioară și platforma este deplasată în poziția P2 la o distanță egală cu distanța B dintre tuyere. În același timp, ghidajele 8 și 4 sunt aliniate și căruciorul 10 este coborât de-a lungul lor, introducând tuyerele 3 în convertor. În același timp, tuyerele sunt deplasate la poziția de rezervă.
Mașinile cu trei poziții au fost dezvoltate pentru atelierele în construcție, care oferă posibilitatea coborârii alternative a două tuyere de suflare și a tuyerei verticale de beton injectat în convertor. 1 — tuyere de oxigen, 2, 10 — cărucior, 3 — tuyere de rezervă, 4 — ghidaj staționar, 5 — mecanism de ridicare coborâre tuyere,
7 — blocuri, 6, 8 — ghidaje scurte de acționare a mecanismului de ridicare coborâre a tuyerei, 9 — platformă, 11 — furtun metalic.
Figura 4 — Mașină mobilă de alimentare cu oxigen
