Способ плавки металла в дуговой печи постоянного тока

 

Изобретение относится к области электротермии, в частности к дуговым и плазменным печам постоянного тока (ДППТ). Изобретение решает задачу выплавки в ДППТ сложнолегированных сплавов при надежной работе подовых электродов. Согласно изобретению непосредственно перед сливом расплава из печи на подовые электроды через расплав подают часть шихты последующей плавки, содержащую материалы, удовлетворяющие условиям формирования контакта между шихтой и подовыми электродами по химсоставу, размерам, количеству и не содержащие легко окисляемые легирующие материалы. Желательно подавать часть шихты последующей плавки в количестве 1 - 3% от массы шихты последующей плавки. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области электрометаллургии и может быть использовано в дуговых и плазменных печах постоянного тока.

Известны способы плавки в дуговых печах постоянного тока, в которых в печь загружают шихту, зажигают электрическую дугу между графитированным электродом и шихтой, причем электрическая цепь источника электропитания замыкается через графитированный электрод, шихту, электропроводную подину [1] или подовые электроды. Для надежного электрического контакта между подиной и шихтой на подине оставляют часть расплава предыдущей плавки (болото), на который загружают шихту [1, 2].

Недостатком указанного способа является то, что непосредственно в печи невозможно выплавлять сложнолегированные стали и сплавы, так как после загрузки в болото свежей шихты и начала новой плавки легирующие элементы предыдущей плавки, например хром, взаимодействуют с окислами, обычно содержащимися в шихте, и окисляются. Таким образом, теряется до 10-25% легирующих элементов.

Эти недостатки отсутствуют в способе работы дуговой печи постоянного тока, описанном в [3] и взятом в качестве прототипа. Он включает проведение друг за другом в дуговой печи постоянного тока плавок, каждая из которых содержит загрузку шихты, ее нагрев и расплавление при пропускании тока через шихту и по крайней мере один подовый электрод, полный слив из печи готового расплава.

Прототип имеет недостатки, заключающиеся в том, что после слива расплава на подовые электроды попадает часть шлака из расплава, который препятствует электрическому контакту между подовыми электродами и шихтой. Время от времени между подовыми электродами и шихтой загораются дуги, разрушая подовые электроды и подину печи. В некоторых случаях электрический контакт шихты с подовыми электродами целиком отсутствует. Это снижает надежность работы печи.

В основу изобретения была положена задача разработки способа плавки металла в дуговой печи постоянного тока, при котором формирование шлаковой прослойки между подовыми электродами и шихтой стало бы маловероятным.

Это достигается тем, что в известном способе плавки металла в дуговой печи постоянного тока, включающем загрузку шихты, ее нагрев и расплавление электрической дугой при одновременном пропускании тока через шихту и по меньшей мере один подовый электрод, слив из печи готового расплава и загрузку шихты для очередной плавки, по изобретению непосредственно перед сливом расплава из печи на подовые электроды подают через расплав часть шихты из шихты последующей плавки, содержащую материалы, удовлетворяющие условиям формирования контакта между шихтой и подовыми электродами по химсоставу, размерам и количеству и не содержащие легко окисляемые легирующие элементы.

Кроме того, на подовые электроды перед сливом расплава подают шихту последующей плавки в количестве 1-3% массы шихты последующей плавки.

Изобретение позволяет обеспечить надежный контакт между электродом и шихтой, повысить надежность работы печи.

Сущность изобретения заключается в следующем.

При подаче части шихты через расплав на подовые электроды в месте контакта подового электрода с расплавом шлак отсутствует. Он плавает на поверхности расплава. Шихта частично тонет в расплавленной части головки подового электрода, замораживает ее и приваривается к ней. Над подовым электродом образуется горка шихты, и шлак, возвращаясь после слива металла в печь, окружает подовый электрод и не попадает в зону электрического контакта. Для загрузки шихты в расплав из последующей завалки отбирают 1-3% мелкой шихты, например низкоуглеродистого железа, не содержащего легкоокисляемые легирующие элементы. Завалка такой шихты в готовый расплав никаким образом не влияет на его химический состав или температуру, так как за короткое время перед сливом шихта не успевает расплавиться. В случае необходимости в состав шихты можно ввести специально материал, наиболее удовлетворяющий условиям изобретения по химсоставу, размерам, количеству.

Изобретение не поясняется чертежом, так как подачу шихты можно организовать многими известными способами: вручную, через дверцу печи, через отверстия в своде, расположенные над подовыми электродами, из бункеров и др. При освоении способа плавки была применена загрузка шихты на подовые электроды с помощью завалочной машины.

Пример реализации способа был осуществлен на дуговой печи постоянного тока емкостью 20 т. На печи готовили расплав феррохрома с содержанием хрома 16%. В качестве шихты использовали металлизированные окатыши с содержанием окиси железа около 10%, феррохром с содержанием хрома 60%, печь имела два подовых электрода, для защиты которых в шихте использовали 100-150 кг брусков из мягкого железа, которые подавали на подовые электроды по 50-75 кг с помощью завалочной машины. Выплавку металла из такой шихты можно провести только при полном сливе расплава, так как совместное расплавление феррохрома и окатышей приводит к большой потере хрома. Применение изобретения позволило полностью сливать металл и обеспечить хороший контакт подовых электродов с шихтой при возврате в печь после слива большого количества шлака и загрузке в печь 16 т металлизированных окатышей. В процессе расплавления окислы железа восстанавливались углеродом, и в раскисленную ванну загружали феррохром. После расплавления и нагрева металла на подовые электроды загружали бруски из мягкого железа и немедленно проводили полный слив металла без шлака. Шлак содержит определенное количество окислов феррохрома, которые восстанавливают углеродом. Усвоение хрома составило около 100%. Такой процесс оказалось возможным осуществить только при использовании заявленного изобретения.

Литература 1. Окороков Г. Н., Донец А.И. и др. "Нагрев стали разрядом постоянного тока на установке выпечной обработки". 1 N 0038920Х Сталь, N 5, 1994, с. 38.

2. Шалимов А.Г. "Современные тенденции использования электропечей постоянного тока для выплавки стали за рубежом". 1 N 0038-9201 Сталь, N 5, 1994, с. 40-42.

3. Закомаркин М. К. Малиновский В.С., Липовецкий М.М. "Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока емкостью 25 тонн на ПО "Ижсталь". I N 0038-920Х, Сталь, N 4, 1991.

Формула изобретения

1. Способ плавки металла в дуговой печи постоянного тока, включающий загрузку шихты, ее нагрев и расплавление электрической дугой при одновременном пропускании тока через шихту и по меньшей мере один подовый электрод, слив из печи готового расплава и загрузку шихты для очередной плавки, отличающийся тем, что непосредственно перед сливом расплава из печи на подовые электроды подают через расплав часть шихты из шихты последующей плавки, содержащую материалы, удовлетворяющие условиям формирования контакта между шихтой и подовыми электродами по химсоставу, размерам, количеству и не содержащие легко окисляемые легирующие элементы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на подовые электроды перед сливом расплава подают шихту последующей плавки в количестве 1 - 3 мас.% шихты последующей плавки.