Способ производства стали и сплавов

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам получения стали, сплавов и лигатур в печах постоянного тока с огнеупорной футеровкой. Цель изобретения - снижение расхода огнеупоров, уменьшение пылевыноса из печи и повышение производительности процесса за счет обеспечения одинаковых функций и условий эксплуатации подины и свода печи. Способ включает загрузку шихты на подину печи, ее расплавление, рафинирование расплава при продувке жидкой ванны газом через подину печи и выпуск металла. После выпуска металла в период межплавочного простоя печь поворачивают вокруг горизонтальной оси на 180°, взаимно меняя положение свода и подины печи, продувают подину газом, заправляют ее огнеупорными материалами, загружают шихту на свод печи, расплавляют ее и рафинируют расплав с продувкой жидкой ванны газом через свод печи. Способ обеспечивает одновременную выработку ресурса свода и подины печи, снижение расхода огнеупоров на 20-25% и повышение производительности на 20-30%. 2 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к получению стали, сплавов и лигатур в печах постоянного тока с огнеупорной футеровкой. Известен способ производства стали в дуговой печи, когда с целью повышения производительности при выплавке стали в дуговой печи предлагается продувать ванну инертным газом через фурму, установленную в подине печи, вблизи ее центра. При продувке с расходом газа 2,1-21 л/мин на 1 т стали улучшается перемешивание шлака с металлом, ускоряется нагрев. Недостатками приведенного способа являются разгар футеровки в районе работы фурмы, что объясняет очень частый ее ремонт, опасность прогара сопла фурмы, находящейся под металлом. Как известно, дуговые сталеплавильные и плазменные печи с керамическим тиглем относятся к агрегатам периодического действия, которые работают отдельными повторяющимися друг за другом циклами- плавками. Полное время (Т) одной плавки цикла состоит из следующих периодов: τ = Т = τ_п + τ_н.т + τ_н.п + τ_ок+ τ_в , (1) где τ - период межплавочного простоя печи, ч, τ_н.т - период нагрева и плавления шихты под током, ч, τ_н.п - продолжительность простоя печи во вpемя нагрева и плавления, ч, τ_ок - продолжительность окислительного периода, ч, τ_в - продолжительность восстановительного периода, ч. При проведении плавок (циклов) свод и подина печи не являются взаимозаменяемыми элементами, что обуславливает различные условия их эксплуатации и неодинаковый ресурс работы. Более частый выход из строя одних элементов снижает производительность агрегата, его технологические возможности, не позволяет рассматривать процесс эксплуатации с технологией полной замены печи как единого модуля. Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ донной продувки стали в дуговой печи, в котором с целью эффективного перемешивания жидкой ванны стали, ускорения металлургических реакций между металлом и шлаком, выравнивания температуры ванны, сокращения продолжительности плавления лома, рафинирования и снижения расхода электроэнергии при выплавке рядовой стали предложено вести продувку ванны газом через пористые вставки, размещенные в подине. При этом по окончании плавки в печи оставляют 10-30% металла и газ, обычно азот, продувают на протяжении всей плавки. Каждая вставка имеет до 50 каналов диаметром 0,6-1,5 мм. Количество вставок зависит от размеров печи. Недостатками такого способа являются различные условия эксплуатации свода и подины печи, интенсивное разрушение и заваривание пор и щелей в подине печи, отсутствие механизма очистки пор, что сужает технологические возможности процесса плавки, большое время для ремонта и восстановления газопроницаемости футеровки, снижение производительности печи. Цель изобретения - снижение расхода огнеупоров, уменьшение пылевыноса из печи и повышение производительности процесса за счет обеспечения одинаковых функций и условий эксплуатации подины и свода печи. Поставленная цель достигается тем, что после выпуска металла в период межплавочного простоя печь поворачивают вокруг горизонтальной оси на 180^о, взаимно меняя положение свода и подины печи, продувают подину газом, заправляют ее огнеупорными материалами, загружают шихту на свод печи, расплавляют ее и рафинируют расплав с продувкой жидкой ванны газом через свод печи. На фиг.1 дана печь, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху. Способ производства стали и сплавов осуществляется следующим образом. Печь имеет корпус 1 (кожух), футеровку 2, днище 3 с газопроницаемой футеровкой подины 4 печи, в подине установлен подовый электрод 5 и газоподводящая труба 6. Свод 7 печи имеет газопроницаемую футеровку 8 с установленным в нем электродом 9 и газопроводящей трубой 10, которая стыкуется с устройством 11 для реверсивной продувки свода 7 с футеровкой 8. В начале эксплуатации печи производят завалку шихты в рабочее пространство 12 печи с предварительной подачей газа через газопроводящую трубу 6 в печь. Для этого отводят свод 7 с футеровкой 8 в сторону, а после завалки свод со всеми его элементами возвращают на место. Затем через отверстие 13 в кожухе 1 вводят в рабочее пространство 12 печи электрод (плазмотрон) 14 с помощью механизма 15, позволяющего перемещать электрод как в форсированном, так и рабочем режиме под углом 30-60^о к горизонтальной плоскости. В противофазе отверстию 13 имеется в нижней части печи отверстие 16. Перед включением печи после герметизации производят продувку рабочего пространства 12 печи, используя подачу газа через отверстие 16, подавая, например, азот, кислород и т.д., так как подача газа через газопроницаемую подину 4 мизерна (≈0,01-0,05 л/мин). Это позволяет решить задачу быстрой смены состава атмосферы в рабочем пространстве печи, например быстрого снижения содержания азота в печи. Направление движения газа показано стрелками. После включения печи между электродом (плазмотроном) 14 и шихтой 17 горит дуга 18. При включении печи начинает работать устройство 11 для реверсивной продувки свода. Пропускная способность свода 7 с футеровкой 8 в обоих направлениях практически одинакова. Продувку осуществляют в зависимости от состояния печной атмосферы через специальное устройство 11, состоящее из трубы 19, соединенной с системами повышенного и пониженного давления. Система повышенного давления служит для подачи газа в рабочее пространство печи: газопровод 20, редуктор 21, колено 22. Система пониженного давления служит для просасывания газов через футеровку 8 свода 7. Она состоит из газопровода низкого давления 23, шиберного затвора с приводом 24, колена 25. Колена 22 и 25 через стыковочную трубу 19 соединяются с трубой 10, установленной на своде 7 печи. По мере расплавления шихты 17 образуется ванна 26 жидкого металла. Верхний уровень жидкой ванны 26 находится выше верхнего уровня 27 газопроницаемой части подины, а линия разъема 28 кожуха 1 с днищем 3 находится выше уровня жидкой ванны 26. По мере образования жидкой ванны 26 расход газа через газоподвод 6 увеличивали до 1-1,5 л/мин, а по окончании плавки расход газа сокращали до начального уровня, прекращая совсем перед поворотом печи на 180^о. За счет удаления газов из печного пространства 12 через газопроницаемый свод при выплавке стали 12Х18Н10Т коэффициент усвоения никеля по сравнению со способом-прототипом увеличился с 94-95% до 98-99%. Благодаря реверсивной продувке удалось восстанавливать газопроницаемость футеровки 8 свода 7. Общее время просасывания газа через свод для последующего отвода от печи составляло на плавках, проведенных методом сплавления исходных шихтовых материалов, не менее 80% общего времени работы устройства 11 реверсивной продувки. При выплавке стали с использованием восстановительных процессов, например прямого легирования ванны 26 расплава хромом, время работы устройства 11 на удаление газов из печи снижается до 50% и ниже. Когда проводят восстановительные плавки с огромным пылевыносом, например при производстве сплавов бора, газ из печи через футеровку свода почти не удаляют из-за очень интенсивного ошлаковывания пор и щелей, а если и проводят более интенсивно, то в конце плавки, когда основная пыль оседает в шлаковых наростах на своде печи. Запыленность в восстановительных процессах не менее 30-50 г/м³. Выпуск металла из печи ПП-5 осуществляют после окончания плавки с доводкой температуры металла и его состава до требуемых значений с предварительным выводом плазмотрона 14 из печи. Металл выпускали в изложницу 29 поворотом печи в направлении стрелки против за счет проворачивания осей 30 в цапфах 31, установленных на опорных стойках. Затем заменяли в положении слива металла изложницу 29 и осуществляли поворот печи на 180^о с учетом наклона печи при выпуске расплава. Расстыковка и стыковка токопровода с электродом 5, трубы 6 и вывода отверстия 16 с газопроводами и трубы 10 с устройством 11 осуществляется дистанционно. После поворота печи на 180^о осуществляли продувку свода, заправку печи огнеупорными материалами, загружали на свод шихту и проводили плавку по изложенной технологии с продувкой жидкой ванны газом через свод печи при реверсивном проходе газов через подину. По окончании плавки выпускают металл в изложницу с наклоном печи в направлении реверсивного поворота печи на 180^о в направлении стрелки, возвращая ее в первое рабочее положение. И так продолжается в течение всей кампании печи, когда, взаимно меняя положение свода и подины печи, обеспечивают одинаковость функций и условий эксплуатации подины и свода печи. Предлагаемый способ производства стали и сплавов позволяет обеспечить одинаковость функций и условий эксплуатации свода и подины печи, cнизить на 20-25% раcход огнеупоров за cчет наваривания футеровки cвода и подины, увеличение продолжительности эксплуатации газопро- ницаемой подины на порядок, снижение пылевыноса, что позволило повысить коэффициент усвоения никеля на 5% по сравнению со способом-прототипом, снижение времени на ремонт печи, которое сводится к ее быстрой замене, повышение производительности печи на 20-30% за счет сокращения времени простоев, длительности плавки и уменьшения пылевыноса. Предлагаемый способ производства стали и сплавов предназначен для использования на предприятиях металлургии. Экономический эффект от использования предлагаемого способа может составить 162 тыс. руб./год,

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ И СПЛАВОВ, включающий загрузку шихты на подину печи, ее расплавление, рафинирование и продувку жидкой ванны газом через подину печи, выпуск металла, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода огнеупоров, уменьшения пылевыноса из печи и повышения производительности процесса за счет обеспечения одинаковых функций и условий эксплуатации подины и свода печи, после выпуска металла в период межплавочного простоя, печь поворачивают вокруг горизонтальной оси на 180^o, взаимно меняя положение свода и подины печи, продувают подину газом, заправляют ее огнеупорными материалами, загружают шихту на свод печи, расплавляют ее и рафинируют расплав с продувкой жидкой ванны газом через свод печи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---