blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2020-10-815-822blackmet-1996Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESЭтапы совершенствования сварных конструкций пятисопловых фурменных головок в конвертерном цехе ПАО «Днепровский металлургический комбинат»Development of welded structure of 5-nozzle lance heads in converter shop of PJSC “Dneprovsky metallurgical combine”ПантейковС. П.PanteikovS. P.

к.т.н., доцент кафедры металлургии черных металлов

51918, Украина, Днепропетровская обл., Каменское, Днепростроевская ул., 2

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair of Ferrous Metallurgy

Dnipropetrovsk Region

ser_pant_in@ukr.netДнепровский государственный технический университетУкраинаDniprovsk State Technical UniversityUkraine2020101220206310815822Copyright © Пантейков С.П., 20202020Пантейков С.П.Panteikov S.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1996

Для верхних дутьевых фурм 250-т кислородных конвертеров ПАО «Днепровский металлургический комбинат» предложен ряд сварных конструкций пятисопловых фурменных головок с повышенной стойкостью. Проведенный комплекс промышленных исследований их работы позволил установить, что наибольшей стойкостью обладают устройства, в которых предусмотрено охлаждение зон засоплового пространства наконечника. Достаточно действенными также оказались меры по повышению значений средних скоростей охладителя в сварных конструкциях фурменных головок и увеличению их жесткости. Перенос сварочных швов из меди, удерживающих сопловые вкладыши в медном наконечнике, с его наружной поверхности на внутреннюю оказался неэффективным с точки зрения повышения стойкости фурменной головки. Средняя стойкость головок увеличилась всего на семь плавок – с 78 до 85. Это позволяет утверждать о необходимости полного устранения в головке сварочных швов из меди (как наружных, подвергающихся высокотемпературному и механическому воздействию, так и внутренних), удерживающих сопловые вкладыши в отверстиях сварных наконечника и коллектора фурменной головки. Таким образом, все проведенные мероприятия (перенос сварочных швов с наружной поверхности наконечника на его внутреннюю поверхность, улучшение охлаждения наконечника и его засопловых зон, в которые попадают также участки медных сварочных швов вокруг сопел, а также повышение жесткости сварной конструкции дутьевой головки) привели хоть и к положительным, но сравнительно невысоким результатам. Полученные данные свидетельствуют о том, что сварочные швы, выполненные из меди вокруг сопловых вкладышей, которые удерживаются за счет этого в наконечнике (также и в коллекторе) головки, являются тем лимитирующим звеном, которое не дает значительно поднять стойкость сварных фурменных головок, от использования которых необходимо срочно отказаться.

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.

 

фурменная головкастойкостьверхняя фурмасопловый вкладышнаконечникколлекторсварочный шовlance headresistancetop lancenozzle inserttipcollectorweldReferencesMing L. Rong Z. Research on coherent jet oxygen lance in BOF steelmaking process // Metallurgical Research & Technology. 2019. Vol. 116. No. 5. Article 502.Ming L. Rong Z. Research on coherent jet oxygen lance in BOF steelmaking process. Metallurgical Research & Technology. 2019, vol. 116, no. 5, article 502.Garajau F.S., Guerra M.de S.L., Maia B.T., Cetlin P.R. Effects of post combustion temperature on the wear of the supersonic nozzles in BOF lance tip // Engineering Failure Analysis. 2019. Vol. 96. P. 175 – 185.Garajau F.S., Guerra M. de S. L., Maia B.T., Cetlin P.R. Effects of post combustion temperature on the wear of the supersonic nozzles in BOF lance tip. Engineering Failure Analysis. 2019, vol. 96, pp. 175-185.Maia B.T., Ribeiro A.R., Santos B.O. de A. etc. Continuous developments at the Steel Plant 1 UsiminasIpatingathrough slagless technology // Iron and Steel Technology. 2016. Vol. 13. No. 4. P. 61 – 64.Maia B.T., Ribeiro A.R., Santos B.O. de A. etc. Continuous developments at the Steel Plant 1 Usiminas Ipatinga through slagless technology. Iron and Steel Technology. 2016, vol. 13, no. 4, pp. 61–64.Maia B.T., Imagawa R.K., Petrucelli A.C., Tavares R.P. Effect of blow parameters in the jet penetration by physical model of BOF converter // Journal of Materials Research and Technology. 2014. Vol. 3. No. 3. P. 244 – 256.Maia B.T., Imagawa R.K., Petrucelli A.C., Tavares R.P. Effect of blow parameters in the jet penetration by physical model of BOF converter. Journal of Materials Research and Technology. 2014, vol. 3, no. 3, pp. 244–256.Schlueter J., Kempken J., Odenthal H.-J. etc. Application of computational fluid dynamics to steelmaking processes // Revue de Métallurgie. 2008. Vol. 128. No. 10. P. 505 – 512.Schlueter J., Kempken J., Odenthal H.-J. etc. Application of computational fluid dynamics to steelmaking processes. Revue de Métallurgie. 2008, vol. 128, no. 10, pp. 505–512.Garajau F.S., Cetlin P.R., Guerra M.de S.L. etc. Estudo de caso: desgaste nos bocais supersônicos do bico de lança da aciaria BOF. URL:file://D:/Мои%20документы/Downloads/ESTUDO_DE_CASO_DESGASTE_NOS_BOCAIS_SUPERSONICOS_DO.pdf (дата обращения: 20.01.2020).Garajau F.S., Cetlin P.R., Guerra M. de S.L. etc. Estudo de caso: desgaste nos bocais supersônicos do bico de lança da aciaria BOF. Available at URL: file:///D:/Мои%20документы/Downloads/ESTUDO_DE_CASO_DESGASTE_NOS_BOCAIS_SUPERSONICOS_DO.pdf (Accessed 20.01.2020). (In Port.).Maia B.T., Garajau F.S., Barros J-E. M., Guerra M. de S.L. Desgasteembocais de lança – simulações CFD e condiçõesreais. URL:https://pdfs.semanticscholar.org/c40a/8aa2d6667b32d340285c94a079c7d64e1859.pdf (дата обращения: 20.01.2020).Maia B.T., Garajau F.S., Barros J-E. M., Guerra M. de S.L. Desgaste em bocais de lança – simulações CFD e condições reais. Available at URL: https://pdfs.semanticscholar.org/c40a/8aa2d6667b32d340285c94a079c7d64e1859.pdf (Accessed 20.01.2020). (In Port.).Oxygen Blowing Lance and Lance Tips in Converter Steel Making. URL: https://www.ispatguru.com/oxygen-blowing-lanceand-lance-tips-in-converter-steel-making/ (дата обращения: 13.01.2020).Oxygen Blowing Lance and Lance Tips in Converter Steel Making. Available at URL: https://www.ispatguru.com/oxygen-blowing-lance-and-lance-tips-in-converter-steel-making/ (Accessed 13.01.2020).SAAR METALL Gruppe. URL: http://saarmetallgruppe.com/?page_id=50&lang=en (дата обращения: 13.01.2020).SAAR METALL Gruppe. Available at URL: http://saarmetallgruppe.com/?page_id=50&lang=en (Accessed 13.01.2020).Impact GmbH. URL: http://www.impact-moers.de/product.htm (дата обращения: 20.01.2020).Impact GmbH. Available at URL: http://www.impact-moers.de/product.htm (Accessed 20.01.2020).BOF – Basic Oxygen Furnace. URL:http://www.soudobeam.be/product/basic-oxygen-furnace/ (дата обращения: 13.01.2020).BOF – Basic Oxygen Furnace. Available at URL: http://www.soudobeam.be/product/basic-oxygen-furnace/ (Accessed 13.01.2020).BOF. URL: http://tallmantechnologies.ca/bof.php (дата обращения: 13.01.2020).BOF. Available at URL: http://tallmantechnologies.ca/bof.php (Accessed 13.01.2020).Lance Tips & Burners. URL: http://www.nu-core.com/ltb.html (дата обращения: 10.02.2020).Lance Tips & Burners. Available at URL: http://www.nu-core.com/ltb.html (Accessed 10.02.2020).Lance Tips for Water-Cooled Oxygen Lance. URL: http://www.nagpalengineering.com/products/lance-tips-for-water-cooledoxygen-lance/ (дата обращения: 13.01.2020).Lance Tips for Water-Cooled Oxygen Lance. Available at URL: http://www.nagpalengineering.com/products/lance-tips-for-watercooled-oxygen-lance/ (Accessed 13.01.2020).Made-in-China. Oxygen Lance and Lance Nozzle. URL: https:// www.made-in-china.com/showroom/chongsheng/productdetaildoensbfVnEpS/China-Oxygen-Lance-And-Lance-Nozzle.html (дата обращения: 13.01.2020).Made-in-China. Oxygen Lance and Lance Nozzle. Available at URL: https://www.made-in-china.com/showroom/chongsheng/product-detaildoensbfVnEpS/China-Oxygen-Lance-And-Lance-Nozzle.html (Accessed 13.01.2020).Shandong Chongsheng Metallurgical Oxygen Lance Co., Ltd. URL: https://www.ecvv.com/product/4756904.html (дата обращения: 13.01.2020).Shandong Chongsheng Metallurgical Oxygen Lance Co., Ltd. Available at URL: https://www.ecvv.com/product/4756904.html (Accessed 13.01.2020).AMK Metallurgical Machinery Group Co., Ltd. URL: https://amkgroup.en.ecplaza.net/products/oxygen-lance-tip_4431922 (дата обращения: 13.01.2020).AMK Metallurgical Machinery Group Co., Ltd. Available at URL: https://amkgroup.en.ecplaza.net/products/oxygen-lance-tip_4431922 (Accessed 13.01.2020).Build Industrial Pakistan. URL: http://buildindustrialpakistan.blogspot.com/2014/01/water-cooled-oxygen-blowing-lance-vital.html (дата обращения: 13.01.2020).Build Industrial Pakistan. Available at URL: http://buildindustrialpakistan.blogspot.com/2014/01/water-cooled-oxygen-blowinglance-vital.html (Accessed 13.01.2020).Calibration System for Oxygen-Blowing Lances. Available at URL: http://www.sms-siemag.com/download/H2_203E_Calibration_system_for_oxygen-blowing_lances_ES.pdf (дата обращения: 10.02.2020).Calibration System for Oxygen-Blowing Lances. Available at URL: http://www.sms-siemag.com/download/H2_203E_Calibration_system_for_oxygen-blowing_lances_ES.pdf (Accessed 10.02.2020).Lance Tips and Sublances for Basic Oxygen Furnace (BOF), LD converters and other types. URL: http://fundicaoeusinagem.com/high-conductivity-copper-cooled-components-for-steel-industry/lance-tips-and-sublances-for-basic-oxygen-furnance-bof-ldconverters/(дата обращения: 13.01.2020).Lance Tips and Sublances for Basic Oxygen Furnace (BOF), LD converters and other types. Available at URL: http://fundicaoeusinsteelindustry/lance-tips-and-sublances-for-basic-oxygen-furnance-bofld-converters/ (Accessed 13.01.2020).Oxygen Lance Nozzle Assembly, used in Basic Oxygen Steel-Making, 1970. URL: https://www.ssplprints.com/image/83273/oxygen-lance-nozzle-asembly-used-in-basic-oxygen-steelmaking-c-1970 (дата обращения: 13.01.2020).Oxygen Lance Nozzle Assembly, used in Basic Oxygen Steel- Making, 1970. Available at URL: https://www.ssplprints.com/image/83273/oxygen-lance-nozzle-asembly-used-in-basic-oxygensteel-making-c-1970 (Accessed 13.01.2020).TradeKOREA. All Categories. URL: https://www.tradekorea.com/product/detail/P636834/Good-quality-Converter-Oxygen-Lance-Nozzle-for-water-cooled-.html (дата обращения: 13.01.2020).TradeKOREA. All Categories. Available at URL: https://www.tradekorea.com/product/detail/P636834/Good-quality-Converter-Oxygen-Lance-Nozzle-for-water-cooled.html (Accessed 13.01.2020).Oxygen Lance. URL: https://www.pinterest.com/lucysmail507/oxygen-lance/ (дата обращения: 20.01.2020).Oxygen Lance. Available at URL: https://www.pinterest.com/lucysmail507/oxygen-lance/ (Accessed 20.01.2020).Soudotip. URL: http://www.soudobeam.be/en/product/basic-oxygenfurnace/soudotip/ (дата обращения: 20.01.2020).Soudotip. Available at URL: http://www.soudobeam.be/en/product/basic-oxygen-furnace/soudotip/ (Accessed 20.01.2020).Чернятевич А.Г., Пантейков С.П., Учитель Л.М., Ивко В.В. Усовершенствование конструкций верхних фурм для большегрузных конвертеров // Сталь. 2000. № 2. С. 14 – 16.Chernyatevich A.G., Panteikov S.P., Uchitel’ L.M., Ivko V.V. Improving the design of upper lances for high-capacity converters. Stal’. 2000, no. 2, pp. 14–16. (In Russ.).Пат. 40296 UA, МПК7 С 21 С 5/48. Головка к верхній кислородной фурме с центральным подводом воды / С.П. Пантейков, В.В. Несвет, Л.М. Учитель и др.; заявл. 23.11.2000; опубл. 16.07.2001. Бюл. № 6.Panteikov S.P., Nesvet V.V., Uchitel’ L.M. etc. Golovka k verkhnei kislorodnoi furme s tsentral’nym podvodom vody [Head to the top oxygen lance with a central water supply]. Patent UA no. 40296. MPK7 С21С 5/48. Bulleten’ izobretenii. 2001, no. 6. (In Ukr.).Пантейков С.П., Несвет В.В.,Учитель Л.М. и др. Совершенствование системы охлаждения фурменных головок конвертера // Сталь. 2013. № 8. С. 53 – 58.Panteikov S.P., Nesvet V.V., Uchitel’ L.M. etc. Improving cooling system of lance heads of converter. Stal’. 2013, no. 8, pp. 53–58. (In Russ.).Пат. 38980 UA, МПК7 С 21 С 5/48. Фурменная головка повышенной жесткости / С.П. Пантейков, Л.М. Учитель, В.В. Ивко и др.; заявл. 18.12.2000; опубл. 15.05.2001. Бюл. № 4.Panteikov S.P., Uchitel’ L.M., Ivko V.V. etc. Furmennaya golovka povyshennoi zhestkosti [High rigidity lance head]. Patent UA no. 38980. MPK7 С21С 5/48. Bulleten’ izobretenii. 2001, no. 4. (In Ukr.).Пантейков С.П., Учитель Л.М., Ивко В.В. и др. Повышение стойкости сварных фурменных головок 250-т конвертеров // Черная металлургия. Бюл. ин-та «Черметинформация». 2003. № 6 (1242). С. 38 – 40.Panteikov S.P., Uchitel’ L.M., Ivko V.V. etc. Increased durability of welded lance heads of 250-t converters. Chernaya metallurgiya. Byul. in-ta “Chermetinformatsiya”. 2003, no. 6 (1242), pp. 38–40. (In Russ.).Пантейков С.П., Махлай Ю.П., Пантейкова Е.С. и др. Разработка безопасных конструкцій фурменных головок // Сталь. 2015. № 9. С. 15 – 17.Panteikov S.P. Makhlai Yu.P., Panteikova E.S., Kadatskii L.V. Development of safe structures for lance heads. Stal’. 2015, no. 9, pp. 15–17. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.