For the upper blasting lances of 250-tons oxygen converters at PJSC «DMС» (Kamenskoe, Ukraine) the author has proposed a number of welded structures of 5-nozzle lance heads with increased resistance. A set of industrial studies of their operation made it possible to establish that the devices which provide cooling of the areas back from the nozzle zone of the tip have the highest resistance. Measures to increase the values of the average cooler speeds in welded structures of the lance heads and their rigidity also turned out to be quite effective. The transfer of copper welds holding the nozzle inserts in the copper tip from its outer surface to the inner proved to be ineffective from the point of increasing resistance of the lance head (the average resistance of the heads increased by only 7 heats – from 78 to 85 heats). This allows us to assert the need for complete elimination of copper welds in the head (both external, exposed to high-temperature and mechanical stresses, and internal) that hold nozzle inserts in the holes of the welded tip and lance head collector. Thus, in spite of all the measures taken to transfer the welds from the outer surface of the tip to its inner surface, to improve cooling of the tip and its back from the nozzle zones, which also include sections of copper welds around the nozzles, as well as to increase the rigidity of the blast welded structure heads, this led, although to positive, but still to relatively low results. The data obtained indicate that welds made of copper around the nozzle inserts, which are held by this in the tip (also in the collector) of the head, are the limiting link that does not significantly increase the resistance of welded lance heads, and it is urgently necessary to back off its use.

Аннотация. С целью выполнения актуальной и экономически обоснованной задачи определения соответствия входных технологических параметров определенным критериям безопасности ведения конвертерной плавки на основе математического моделирования и объектноориентированного программирования разработана компьютерная информационно-моделирующая система прогнозирования (ИМСП) теплового режима ствола верхней фурмы (СВФ) кислородного конвертера. Программа создана в виде Windows-ориентированного приложения путем уточнения ранее разработанной математической модели температурного режима ствола верхней конвертерной фурмы с использованием объектно-ориентированного языка программирования C# в IDE Microsoft Visual Studio 2019. Математическая модель предусматривает решение дифференциального уравнения теплопроводности в цилиндрических координатах (двумерная постановка) с заданием начальных (распределение температур в расчетной области) и граничных условий II и III рода (соответственно на наружной и внутренней поверхности СВФ). Конечно-разностную аппроксимацию уравнения теплопроводности и граничных условий получали интегро-интерполяционным методом (методом баланса). Для расчета температурного поля использовался численный метод прогонки (модифицированный метод Гаусса) и безусловно устойчивая неявная схема. Теплофизические величины получали аппроксимацией соответствующих табличных значений. Приложение не выдвигает особых требований к компьютерной инфраструктуре, функционирует локально (без необходимости доступа к Internet), не требует специальных навыков для работы с ним, имея интуитивный пользовательский интерфейс: рабочее поле программы состоит из трех окон (разделов), в которых отображаются результаты расчета теплового режима СВФ. Разработанная ИМСП позволяет оценивать конструктивные и технологические параметры работы верхнего дутьевого устройства в качестве критерия его безопасной эксплуатации. Ее применение в режиме «советчика» создает условия для оптимального проектирования верхних кислородных фурм с рациональной системой водяного охлаждения. Целью является обеспечение надлежащего теплового режима СВФ на протяжении всего времени эксплуатации, а также безаварийной работы продувочного устройства, что особенно актуально для условий конвертерных цехов Украины, оборудованных устаревшими конструкциями верхних фурм с низкой стойкостью.

No abstract

ПАНТЕЙКОВ С.П., к.т.н., доцент Днепровский государственный технический университет, г. Каменское О СПОСОБАХ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 5-СОПЛОВЫХ ФУРМЕННЫХ ГОЛОВОК В КОНВЕРТЕРНОМ ЦЕХЕ ПАО «ДНЕПРОВСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ» Введение. Конвертерное производство стали в мире характеризуется внедрением ресурсосберегающих методов продувки железоуглеродистого расплава и использованием современных конструкций верхних фурм. Однако, несмотря на то, что практически все страны мира в конвертерном производстве применяют [1-5] кованоштампованные наконечники для производства фурменных головок и/или используют их полностью цельнолитые конструкции [6-11], в конвертерных цехах Украины продолжают применять устаревшие сварные конструкции фурменных головок (рис.1, а), особенно в цехах с большегрузными (от 250 т и выше) агрегатами. Постановка задачи. Сварочные швы вокруг сопел, выполненные из меди, являются легко поддающимися разрушению участками любой фурменной головки сварной конструкции в результате их меньшей толщины в сравнении с толщинами соединяемых между собой составных частей головки и низкой плотности меди в получаемых сварочных швах, наружные из которых подвергаются ещё и агрессивному воздействию высокотемпературной среды в полости конвертера. При этом медь сварочных швов не очень прочно скрепляет составные части головки, особенно если они выполнены из разнородных металлов (стали и меди), что имеет место при обваривании медных сопловых вкладышей, вставленных в отверстия стального коллектора (верхней чаши), а также при сварке стального наружного соединительного патрубка фурменной головки с медным наконечником (нижней чашей). Жёсткость сварных конструкций головок фурм также невысокая, так как в них присутствует значительное количество низкопрочных медных сварочных швов (наружных и внутренних швов вокруг сопловых вкладышей; наружного шва, соединяющего наружное соединительное кольцо с наконечником), что приводит к крайне низкой стойкости сварных конструкций фурменных головок. Именно по этой причине ведущие металлургические страны мира давно отказались от сварных конструкций фурменных головок и применяют головки [1-5], в конструкциях которых присутствует исключительно один наружный сварочный шов из меди, соединяющий наружное переходное кольцо с наконечником 1. Причём в данных конструкциях головок [6-11] с целью сохранения на протяжении максимально возможного времени целостности указанного сварочного шва (выполненного к тому же за счёт более качественной печной сварки) предусмотрена его разгрузка от возникающих в головке при её работе термомеханических напряжений, что увеличивает срок эксплуатации головки, также повышая при этом безопасность работы конструкции верхней фурмы. Задачей настоящей работы есть экспериментальное подтверждение работоспособности новых и усовершенствованных при непосредственном участии автора конст

Deterioration of tips cooling as a result of number of nuzzles increase in tuyere heads does not allow to use multinozzle (six and more) overhead tuyeres for increasing of steel melting technical and economical indices and operating characteristics of technological equipment. The main reason of it is as follows: deterioration ofcooling results in over-heating and burnt-outof tips material in the farthest nozzle zone following the overhead tuyeres breakage. To avoid the water stagnant areas in the farthestnozzle zones of the heads cooling route and therefore to increase the overheads oxygen tuyeres of 250-t BOF operation life, a new design of the six-nozzle tuyere head with asymmetric cooling of tips farthest zones elaborated, manufactures and tested. The perfection of the six-nozzle heads cooling system included asymmetric (relating the side surface of the nozzle block) installation behind every nozzle (in the water direction) a guidingblade of special design. It enabled to increase to a maximum degree the heat removal efficiency from the internal surface in the tip farthest zones and had a positive effect on the overhead tuyeres heads resistance. The workability of the proposed design of the six-nozzle tuyere head with asymmetric cooling of farthest zones was confirmed during test-industrial heats at 250-t BOFs of OJSC “Dneprovskysteel-works”. The heats were carried out with oxygen consumption of 800–1200 m 3/min and regime of partial afterburning ofexit gases. The water consumption for tuyeres cooling decrease from 320–340 m 3 /h, at that the  water temperature difference at the tuyere entry and exit varied in the range of 11–16 °C depending on blow-down duration. Application of the new design of the six-nozzle tuyere head with asymmetric farthest zones cooling enabled to increase the sixnozzle heads resistance by a factor 1.287 comparing with six-nozzle heads without farthest zones cooling and by a factor of 3.327 comparing with regular five-nozzle tuyere heads. The effect reached thanks to more rational cooler distribution and increase ofits velocity. The metal pick up of shafts of the six-nozzle tuyere head with asymmetric farthest zones cooling: while the five-nozzle tuyeres were taken off for salamander cutting off after 1–5 heats, the six-nozzle tuyeres were taken off for the salamander cutting off after 79–81 heats. It indicated a higher efficiency of heat running blow-down and slag regimes with application of proposed design of the six-nozzle tuyere head with asymmetric farthest zones cooling.