Преобразовательная система дутья для конвертера

Когда говорят о преобразовательной системе дутья, многие сразу представляют себе просто набор фурм и воздухопроводов. Но на деле — это сердце конвертера, и малейший просчёт в её проектировании или эксплуатации ведёт не просто к падению эффективности, а к реальным авариям. Частая ошибка — пытаться унифицировать решения для разных марок стали или типов шихты. У нас на комбинате в своё время пытались применить схему от немецких коллег без адаптации под наш высокофосфористый чугун — получили чудовищный пережог футеровки в зоне воздействия струи. Пришлось пересматривать всё: от угла наклона фурм до системы охлаждения.

Конструктивные нюансы, которые не найдёшь в учебниках

Взять, к примеру, сам узел ввода дутья. Казалось бы, всё просто: труба в огнеупор. Но как обеспечить герметичность при тепловых расширениях? Мы перепробовали несколько вариантов сальниковых уплотнений, пока не остановились на комбинированном решении с медным компенсатором и графитовой набивкой. Да, её приходится менять чаще, зато нет внезапных прогаров. Кстати, о материалах. Заказывали однажды фурмы у стороннего поставщика — вроде бы по чертежам, но использовали не ту марку меди для водоохлаждаемого наконечника. Результат — эрозия после трёх плавок вместо положенных двадцати. Теперь всегда требуем сертификаты на сплавы.

А распределение давления по коллектору? Если не заложить правильный профиль диаметров, на дальних от магистрали фурмах давление проседает. Визуально дутьё есть, а по факту — недостаточная пенность шлака и недодув. Приходится ставить дополнительные датчики в контрольных точках, хотя в исходном проекте их не было. Это та самая ?доводка на месте?, без которой ни одна система, даже самая продвинутая, не работает идеально.

И ещё момент — вибрация. При высоких скоростях подачи кислорода или обогащённого воздуха трубы начинают ?петь?. Это не просто шум — это усталостные нагрузки на сварные швы. Добавили ребра жёсткости и амортизирующие подвесы в критичных местах, ситуация улучшилась. Но каждый раз при изменении режима дутья (например, переход на донную продувку) эту вибрацию снова проверяем.

Взаимосвязь с процессами разливки: неочевидные зависимости

Казалось бы, система дутья работает в конвертере, а разливка — это уже следующий передел. Но от того, насколько стабильно идёт продувка, напрямую зависит температура и химическая однородность металла перед выпуском. Были случаи, когда из-за ?рыскающего? дутья (проблемы с регуляторами расхода) мы получали перегрев в одной части ванны и недогрев в другой. На разливке это вылилось в брак по раковинам в слитках — металл приходил с разной жидкотекучестью.

Тут, кстати, стоит отметить работу компаний, которые занимаются смежным, но критически важным оборудованием. Например, ООО Ганьчжоу Цзиньхуань Заливочное Оборудование (их сайт — jhcast.ru). Они специализируются на высокотехнологичном оборудовании для разливки цветных металлов, включая автоматизированные и интеллектуальные системы. Их подход к точному дозированию и контролю параметров заливки мне импонирует. Потому что в цепочке ?конвертер — ковш — изложница? все звенья должны быть одинаково надёжны. Если у тебя идеальное дутьё, но на разливке стоит устаревшая арматура без точного контроля, весь выигрыш теряется. Компания как раз владеет ключевыми технологиями в этой области, что для практика является серьёзным аргументом.

Возвращаясь к нашей теме: нестабильность дутья влияет и на шлаковый режим. А шлак, в свою очередь, влияет на эрозию футеровки сталеразливочного ковша. Получается цепная реакция. Поэтому при наладке преобразовательной системы мы всегда смотрим данные не только по конвертеру, но и по состоянию ковшей после разливки. Это помогает скорректировать, например, продолжительность продувки инертным газом для усреднения температуры.

Регулировка и автоматизация: где можно доверять ПИД-регуляторам, а где нет

Современные системы управления позволяют выставлять расход кислорода, природного газа, пылеугольного топлива с точностью до процента. Но слепо доверять алгоритмам нельзя. У нас был режим, который теоретически должен был оптимизировать дутьё по содержанию углерода в ванне по данным спектрометра. На бумаге — идеально. На практике — датчик спектрометра иногда ?подтупливал? с выдачей результата, и система, получив запоздалый сигнал, вносила коррективы, которые уже были неактуальны. В итоге вместо оптимизации получали перерасход агентов. Пришлось ввести обязательную паузу для ручного подтверждения данных оператором перед изменением режима.

Ещё один больной вопрос — калибровка расходомеров. Особенно на кислороде. Малейшие примеси влаги или масла в линии — и показания плывут. Раз в смену оператор должен проверять их по контрольным манометрам, старомодно, но надёжно. Автоматическая система калибровки, которую нам предлагали, оказалась слишком чувствительной к вибрациям цеха.

И, пожалуй, главное: никакая автоматика не заменит опыт плавильщика. Он по звуку дутья, по виду факела из горловины может определить то, что датчики не фиксируют. Например, начало интенсивного выгорания лома или образование ?холодных? зон. Поэтому в нашей системе управления всегда есть возможность мгновенного перехода на ручное дутьё по решению старшего по печи. Это не аварийный режим, а штатная процедура.

Ремонты и модернизации: история одного коллектора

Лет пять назад мы столкнулись с необходимостью полной замены коллектора системы дутья. Он отработал свой ресурс, появились микротрещины. Решили не просто поменять на такой же, а модернизировать: увеличить пропускную способность на будущее, добавить штуцеры для возможного подключения систем подачи пылеугольного топлива (ПУТ). Самая большая головная боль была не в изготовлении (заказали на специализированном заводе), а в монтаже. Требовалось вписаться в стандартный ремонтный цикл конвертера — 72 часа.

Рассчитывали, что основные трудности будут с подгонкой фланцев. Но главная проблема оказалась в другом — в системе креплений. Новый коллектор был тяжелее, и старые кронштейны не подходили. Пришлось в авральном порядке усиливать несущую конструкцию фермы. Работали и сварщики, и монтажники одновременно, в три смены. Уложились в 70 часов, но это был на пределе.

После запуска обнаружили утечку на одном из новых сварных швов — не критичную, но неприятную. Причина — внутренние напряжения металла после сварки, которые не сняли термической обработкой на месте из-за нехватки времени. Утечку устранили наплавкой, но этот шов мы потом ещё год наблюдали в плановых осмотрах. Вывод: даже при идеальном проекте модернизации всегда закладывай дополнительное время на непредвиденные операции по доводке. И никогда не экономь на послесварочной обработке ответственных узлов.

Взгляд в будущее: что ещё можно улучшить

Сейчас много говорят о цифровых двойниках. Для преобразовательной системы дутья конвертера это могло бы быть спасением. Не просто модель гидравлики, а полноценный физико-химический симулятор, который учитывал бы износ фурм, изменение состояния футеровки, колебания состава чугуна. Чтобы можно было не реагировать на проблемы, а предсказывать их. Пока такие системы я видел только в виде прототипов на выставках, до внедрения в суровые условия цеха им ещё далеко.

Более реалистичное направление — улучшение диагностики. Внедряем систему акустического мониторинга дутья. Микрофоны улавливают изменение звука при зарождении прогара фурмы или при засорении сопел. Технология не новая, но раньше она была слишком чувствительна к фоновому шуму. Сейчас алгоритмы обработки сигнала стали лучше, есть шанс, что это будет рабочий инструмент, а не игрушка для инженеров.

И, конечно, материалы. Поиск более стойких сплавов для наконечников фурм, которые выдерживали бы не только высокие температуры, но и циклические термоудары. Экспериментировали с керамометаллическими композитами — пока дорого и сложно в ремонте, но стойкость впечатляет. Возможно, лет через пять это станет стандартом. А пока работаем с тем, что есть, постоянно латая, улучшая и прислушиваясь к работе печи. Потому что конвертер — живой организм, а его система дутья — это лёгкие. И за их состоянием нужно следить постоянно, а не только когда начинается ?одышка?.