Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока

Изобретение относится к черной металлургии, к области электротермической техники, а именно к устройствам дуговых сталеплавильных печей. Дуговая сталеплавильная печь содержит футерованный металлический корпус с ванной металла и водоохлаждаемыми стенами, сливной желоб, свод, состоящий из футерованной и водоохлаждаемой частей, с расположенным в нем сводовым электродом, и подовыми электродами, установленными с возможностью поочередного включения. В поде печи установлены четыре подовых электрода, расположенных симметрично по окружности, диаметр которой составляет 0,46-0,52 диаметра ванны металла. Изобретение позволяет уменьшить время плавки, снизить расход электроэнергии и повысить производительность печи. 3 ил.

 

Изобретение относится к черной металлургии, к области электротермической техники, а именно к устройствам дуговых сталеплавильных печей.

Известны дуговые сталеплавильные печи постоянного тока (далее ДСППТ), содержащие следующие части и механизмы: корпус, образованный металлической оболочкой с футерованными или водоохлаждаемыми стенами, свод и один сводовый электрод, сливной желоб, ванну, под с центральным подовым электродом и рабочее окно (Григорьев В.П., Нечкин Ю.М., Егоров А.В., Никольский Л.Е. Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства. - М.: МИСИС, 1995. - 512 с., 111-115 с.).

Недостатками вышеобозначенного устройства являются уменьшение КПД дуги из-за больших потерь энергии излучения электрических дуг на нагрев воды в водоохлаждаемых стенах и оплавление футеровки футерованной части свода.

Прототипом изобретения является ДСППТ, содержащая корпус, образованный металлической оболочкой с футеровкой, сливной желоб, свод и один сводовый электрод, ванну, под с центральным подовым электродом, расположенным на одной оси со сводовым электродом, рабочее окно, два боковых подовых электрода с возможностью поочередного или совместного их включения в конце периода расплавления шихты. Центральный и боковые подовые электроды расположены на одной горизонтальной оси (RU №2410444, C21C 5/52, 2011 г.).

Недостатками прототипа являются неравномерное расплавление шихты и нагревание ванны, увеличение времени плавки и, соответственно, снижение производительности печи.

Задачей изобретения является разработка конструкции ДСППТ, обеспечивающей повышение равномерности расплавления шихты по всему периметру ванны, выравнивание температур по поверхности ванны металла, уменьшение времени плавки, повышение производительности печи.

Техническим результатом изобретения является уменьшение времени плавки, снижение расхода электроэнергии, повышение производительности дуговых сталеплавильных печей постоянного тока.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в дуговой сталеплавильной печи постоянного тока, содержащей футерованный металлический корпус с ванной металла и водоохлаждаемыми стенами, сливной желоб, свод, состоящий из футерованной и водоохлаждаемой частей, с расположенным в нем сводовым электродом, и подовыми электродами, установленными с возможностью поочередного включения, согласно изобретению в поде печи установлены четыре подовых электрода, расположенных симметрично по окружности, диаметр которой составляет 0,46-0,52 диаметра ванны металла

Симметричная установка в печи четырех подовых электродов по окружности, диаметр которой составляет 0,46-0,52 диаметра ванны металла, позволит создать вращающуюся по данной окружности по ванне металла дугу, повысить равномерность расплавления шихты, выровнять температуру металла, уменьшить время плавки, повысить производительность печи, снизить расход электроэнергии.

При диаметре окружности, на которой расположены четыре подовых электрода, меньше 0,46 диаметра ванны металла будет наблюдаться концентрация энергии излучения дуги в центре ванны, вследствие чего произойдет снижение энергии излучения на периферию ванны металла, что, в свою очередь, вызовет увеличение времени плавки из-за задержки расплавления шихты на откосах и выравнивания температуры ванны металла. При увеличении диаметра окружности на величину более 0,52 диаметра ванны электрическая дуга приблизится к поверхности водоохлаждаемых стен ДСППТ, излучение на стены увеличится, а на ванну металла уменьшится, что приведет к увеличению тепловых потерь на нагрев воды в водоохлаждаемых панелях, увеличению времени плавки и расхода электроэнергии.

ДСППС представлена на чертежах, где на фиг.1 - печь, вид спереди в разрезе; на фиг.2 - схема питания ДСППТ и разрез ванны металла; на фиг.3 - вид сверху ванны металла.

Устройство выполнено следующим образом.

Устройство содержит корпус 1, образованный металлической оболочкой с футерованным подом 2, водоохлаждаемыми стенами 3, водоохлаждаемым сводом 4 с футерованной частью 5, вертикально расположенный сводовый электрод (далее СЭ) 6, электрическую дугу 7, шихту 8, канал донного выпуска 9, подовые электроды (далее ПЭ) 10, ванну 11 металла. Схема питания (фиг.2) устройства состоит из электропечного трансформатора 12 (далее ЭПТ), четырех управляемых выпрямителей 13, 14, 15, 16 (УВ1-УВ4) по одному на каждый из четырех подовых электродов 10 (ПЭ1-ПЭ4), системы 17 импульсно-фазового управления (СИФУ) управляемыми выпрямителями 13, 14, 15, 16.

Диаметр окружности Dn, на которой расположены подовые электроды 10 ПЭ1-ПЭ4 (фиг.3), связан с диаметром ванны 11 металла Dв следующим соотношением:

D п D B = 0,46 ÷ 0,52

Расчетами и моделированием было установлено, что при этом соотношении наблюдается максимальный тепловой поток к ванне металла.

Устройство работает следующим образом. При поднятом и отодвинутом в сторону своде 4 производится загрузка шихты 8. Затем свод 4 закрывают и сводовый электрод 6 опускают в рабочее пространство печи. Система импульсно-фазового управления 17 (СИФУ) тиристорами управляемых выпрямителей 13, 14, 15, 16 УВ1-УВ4 поочередно отпирает тиристоры на ¼ долю секунды и между сводовым электродом 6 и шихтой 8 загорается дуга 7. Сводовый электрод 6 поднимают вверх, дуга 7 горит над шихтой 8, прорезая в ней колодец. Подовые электроды 10 подключают к управляемым выпрямителям 13, 14, 15, 16 УВ1-УВ4 поочередно на ¼ долю секунды. Каждый управляемый выпрямитель 13, 14, 15, 16 открыт ¼ долю секунды, а ¾ доли секунды закрыт. В результате такой работы СИФУ 17 первый выпрямитель УВ1 13 открыт в первую ¼ секунды и ток проходит по пути: сводовый электрод 6, дуга 7, шихта 8, ванна 11 металла, подовый электрод 10 ПЭ1. По истечении ¼ секунды УВ1 13 закрывается. Во вторую ¼ секунды УВ2 14 открыт и ток проходит по пути: сводовый электрод 6, дуга 7, шихта 8, ванна 11 металла, подовый электрод 10 ПЭ2. По истечении второй ¼ доли секунды УВ2 14 закроется, а УВЗ 15 откроется и останется открытым третью ¼ долю секунды, а ток проходит по пути: сводовый электрод 6, дуга 7, шихта 8, ванна металла 11, подовый электрод 10 ПЭЗ. В четвертую ¼ долю секунды три управляемых выпрямителя 13, 14, 15 УВ1-УВЗ закрыты, а открыт четвертый УВ4 16, и ток проходит по пути: сводовый электрод 6, дуга 7, шихта 8, ванна 11 металла, подовый электрод 10 ПЭ4. Таким образом за 1 секунду анодное пятно и дуга 7 переместится по шихте 8 или ванне 11 металла по окружности диаметром Dп. В следующую секунду цикл повторяется, то есть поочередно на ¼ долю секунды открываются управляемые выпрямители 13, 14, 15, 16 УВ1-УВ4. В печи образуется вращающаяся по шихте 8 или ванне 11 металла со скоростью один оборот в секунду дуга 7. Дуга 7 выдувается отклоняющей электромагнитной силой в сторону стен. Отклоняющая электромагнитная сила создается магнитным полем тока, протекающего по ванне 11 металла при несоосном расположении сводового электрода 6 и подовых электродов 10. При расположении сводового электрода 6 и подового электрода 10 на вертикальной оси симметрии печи отклоняющая электромагнитная сила отсутствует. При расположении четырех подовых электродов 10 в поде печи 2 по окружности, диаметр которой составляет 0,46-0,52 диаметра ванны 11 металла, ток протекает под углом 50°-55° к оси сводового электрода 6, что вызывает электромагнитную силу, выдувающую дугу к стене противоположной подовому электроду 10, по которому протекает ток. Вращающаяся дуга 7 формирует в шихте 8 широкий колодец, что обеспечивает устойчивость горения дуги 7, снижение количества коротких замыканий. После проплавления колодца и формирования ванны 11 металла дуга 7 горит на ванну 11 металла, вращаясь по окружности диаметром Dп, при этом положение дуги 7 всегда остается наклонным к поверхности ванны 11 металла (фиг.2). При наклонном положении дуги 7 увеличивается средний угловой коэффициент излучения дуги на ванну 11 металла и КПД дуги (Макаров А.Н., Луговой Ю.А., Зуйков P.M. Энергосбережение при производстве стали в плазменно-дуговых печах // Электрометаллургия. 2010. №9, стр.32-37).

Вращающаяся дуга 7 равномерно расплавляет шихту 8 по всему периметру ванны 11 металла, ванна 11 металла нагревается равномерно.

В конце периода расплавления длину дуги 7 уменьшают, и наклон дуги 7 к поверхности ванны 11 металла увеличивается, и, следовательно, увеличивается излучение дуги 7 на ванну 11 металла, а на водоохлаждаемые стены 3 и свод 4 уменьшается, увеличивается КПД дуги 7, производительность печи, уменьшается расход электроэнергии.

Предлагаемое устройство позволяет достичь следующих результатов: повышение КПД на 13%, повышение производительности и, как следствие, сокращение удельного расхода электроэнергии на 8-9%.

Изобретение находится на стадии технического предложения.

Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока, содержащая футерованный металлический корпус с ванной металла и водоохлаждаемыми стенами, сливной желоб, свод, состоящий из футерованной и водоохлаждаемой частей, с расположенным в нем сводовым электродом, и подовыми электродами, установленными с возможностью поочередного включения, отличающаяся тем, что в поде печи установлены четыре подовых электрода, расположенных симметрично по окружности, диаметр которой составляет 0,46-0,52 диаметра ванны металла.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу производства расплавленного металла путем прямого восстановления и плавления металлосодержащего агломерата в электрической печи.

Изобретение относится к устройству для производства расплавленного металла путем прямого восстановления и плавления исходного материала в плавильной печи с электрическим нагревом без выполнения предварительного восстановления.

Изобретение относится к устройству для производства расплавленного металла путем прямого восстановления и плавления исходного материала в виде металлосодержащего агломерата, например агломерата из оксида металла с углеродсодержащим материалом, в плавильной печи с электрическим нагревом, например дуговой печи, без выполнения предварительного восстановления.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электродуговой печи. Электродуговая печь (4) содержит камеру (8) для расплавленной стали, свод (12), который закрывает камеру (8) и ограничивает массу стального лома, электроды (16) для плавления массы металлолома и установленную на основании (24) опору (20).

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в дуговых сталеплавильных печах. .

Изобретение относится к области электротермии, а именно к контролю технологических параметров при производстве плавленых фосфатов, карбида кальция в рудно-термических печах, и может быть использовано в цветной металлургии.

Изобретение относится к устройству для извлечения металлов или соединений металлов из материала, содержащего металл или соединение металла в печи с металлоприемником, с первым впуском для подвода материала, первым выпуском для отвода отработанного газа, одним или несколькими электродами плавления и/или восстановления загруженного материала, которые выступают в металлоприемник печи, с подовым электродом, действующим в качестве катода, и дополнительным электродом, выполняющим функцию анода, с пространством, служащим в качестве зоны осаждения, предусмотренным в области выпуска шлаков, с электро - или постоянным магнитом, который расположен в металлоприемнике печи таким образом, что созданный в металлоприемнике печи магнитный поток, обусловленный постоянным током, перекрещивается магнитным полем, а также с выпуском для отбора расплавленного металла и соединения металла и переливом или выпуском для шлака.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения металла или соединения металла из материала, содержащего металл или соединение металла.

Изобретение относится к электрической печи графитации углеродных изделий. .

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к плавке стали в плазменно-дуговых печах постоянного тока. .

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при электроплавке металлизованных окатышей в дуговых сталеплавильных печах с дожиганием горючих газов над ванной вблизи зоны отсоса отходящих газов из агрегата. Дуговая сталеплавильная печь содержит корпус с ванной металла и шлака, свод, боковые стены и фурму для подачи потока кислорода на дожигание отходящих из ванны горючих газов в рабочем пространстве печи. Печь снабжена установленным в своде корпуса печи патрубком для отсоса отходящих из печи газов, а упомянутая фурма установлена внутри упомянутого патрубка с возможностью ее перемещения вдоль оси патрубка и относительно этой оси в пределах 30-60°, при этом упомянутая фурма на торце имеет сопло, на внутренней поверхности которого выполнена резьбовая нарезка для закручивания потока кислорода на выходе из сопла и взаимодействия его со встречном потоком отходящих из ванны горючих газов. Изобретение позволяет осуществлять дожигание горючих газов в ДСП с использованием тепла от дожигания на интенсификацию процессов плавки стали с достижением более высоких технико-экономических показателей производства. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электрометаллургии и может быть использовано для плавки и переплава черных и цветных металлов, например меди, бронзы, алюминия, стали, чугуна, а также для плавки шлаков и флюсов. Способ включает загрузку печи шихтой, включение источника электропитания печи, перемещение вниз графитированного электрода до возникновения электрического контакта между его рабочим торцом и шихтой, поджиг дуги, пропускание тока через замкнутую электрическую цепь, включающую графитированный электрод, междуговой промежуток, шихту, по крайней мере, один подовый электрод с токоподводами, источник электропитания, при этом управляют током, контролируют и стабилизируют максимально возможное напряжение на выводах источника электропитания и на дуге путем изменения ее длины после достижения на ней максимального напряжения и завершают начальный период плавки после окончания проплавления колодца в шихте. На протяжении всего начального периода плавки устанавливают величину плотности тока в графитированном электроде не более 20 А/см2, а рабочий торец электрода перемещают вглубь колодца вплоть до окончания проплавления колодца в шихте. Изобретение позволяет удешевить процесс плавки за счет обеспечения оптимизации ведения ее начального периода. 2 ил., 1 пр.
Изобретение относится к области электрометаллургии и может быть использовано для плавки и переплава черных и цветных металлов, например, меди, бронзы, алюминия, стали, чугуна, для плавки шлаков и флюсов, а также для перемешивания их расплавов в плавильных печах, миксерах, печах-ковшах, агрегатах комплексной обработки сплавов. Способ включает загрузку в печь исходного материала, включение источника электропитания для пропускания тока через графитированный электрод и образующийся под действием электрической дуги расплав металла, по меньшей мере, по одной замкнутой электрической цепи, с возбуждением в расплаве металла поля электромагнитных сил, перемешивающих расплав. В начале электроплавки после включения источника электропитания вблизи рабочего торца графитированного электрода устанавливают плотность тока не менее 24 А/см2, затем при установленном значении плотности тока увеличивают давление электрической дуги на расплав металла изменением ее длины и прекращают увеличивать давление электрической дуги при формировании углубления с расходящимся от него волновым движением металла на поверхности расплава, далее в установленном режиме осуществляют электроплавку, в процессе которой контролируют и поддерживают установленное значение плотности тока и длину электрической дуги для поддержания требуемого давления на поверхность расплава металла. Изобретения позволяет повысить эффективность и качество плавки за счет снижения энергетических затрат на ее осуществление. 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к дверце для выпуска шлака из дуговой металлургической печи. Дверца содержит нижнюю подвижную панель для удаления и верхнюю подвижную панель, выполненную с возможностью открывания для наблюдения и осуществления вмешательства в отношении расплавленного металла. Упомянутая верхняя подвижная панель и упомянутая нижняя подвижная панель расположены перед коротким туннелем, выполненным в стенке печи, предоставляющим доступ к плавильному тиглю, расположенному перед дверцей для выпуска шлака для закрывания упомянутого короткого туннеля. Верхняя панель дверцы для выпуска шлака наклонена наружу и приспособлена для перемещения из печи и вверх, преимущественно с сохранением наклона относительно стенки печи. Нижняя панель дверцы для выпуска шлака выполнена с возможностью совершения перемещений, подобных перемещениям экскаватора, включающих частичное поднимание и частичное опускание, частичное перемещение в печь и частичное перемещение из печи, для удаления шлака, находящегося в плавильном тигле печи, и проталкивания в печь различных материалов, загромождающих порог дверцы, таких как скрап. 9 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройствам для подачи металлического материала в плавильную установку. Устройство содержит средства подачи для загрузки металлического материала и на своем конце связанные с соединительным конвейером, содержащим загрузочную площадку, выполненную с возможностью взаимодействия со средствами перемещения и позиционирования, причем соединительный конвейер выполнен с возможностью занятия по меньшей мере первого положения по меньшей мере на этапе непрерывной загрузки материала в печь, в котором передний конец соединительного конвейера расположен по существу вровень с внутренней стенкой печи, проходя при этом через указанное окно, так чтобы осуществлять ввод металлического материала внутрь печи, и второго положения, отстоящего от стенки печи, используемого по меньшей мере на этапе выпуска жидкого металла из печи. Соединительный конвейер также имеет третье положение, используемое на этапе загрузки в печь первой садки материала, когда печь выключена, в котором передний конец загрузочной площадки расположен внутри объема печи и находится вблизи дальней внутренней стенки печи, которая противоположна ближней внутренней стенке, для выгрузки и распределения определенного количества указанной первой садки, так чтобы покрыть материалом по меньшей мере часть донной поверхности печи. Соединительный конвейер выполнен с возможностью выгрузки металлического материала указанной первой садки в регулируемых количествах и положениях с переднего конца загрузочной площадки в одном из двух направлений: вбок от загрузочной площадки или вниз от загрузочной площадки, выполненной с возможностью избирательного открытия. Изобретение позволяет осуществлять непрерывную загрузку шихтового материала в плавильную установку за счет использования вибрационного конвейера. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретения относятся к области металлургии, в частности к способу получения стали и конструкции электродуговой печи для его осуществления. В способе осуществляют загрузку в рабочее пространство печи шихты, состоящей из металлолома и окускованных оксидоуглеродных материалов, подают электроэнергию, топливо, науглероживатель, флюс и газообразный кислород, осуществляют нагрев и плавление электрическими дугами шихты с обезуглероживанием металлической ванны, выпуск металла и шлака из печи. До начала плавки в центральную зону печи, примыкающую к зоне горения электрических дуг и ограниченную размером не более D=(dp+3,5 dэл), где dp - диаметр распада электродов, dэл - диаметр электродов, загружают единовременно вместе с первой порцией металлошихты часть оксидоуглеродных материалов в количестве 10-90% от их общего расхода на плавку, а остальное количество оксидоуглеродных материалов вводят в расплавленную шихту по ходу плавки с удельной скоростью загрузки 0,5-10 кг/мин на 1 МВА мощности трансформатора электродуговой печи, при этом размер кусков оксидоуглеродных материалов выбирают в пределах 5-80 мм. В стенках корпуса печи выполнены по меньшей мере три разнесенные по их периметру отверстия для ввода оксидоуглеродных материалов в центральную зону печи, расположенных ниже уровня верхней отметки корпуса печи на 0,2-1,0 м. Изобретение позволяет снизить удельный расход электроэнергии на расплавление металлошихты и увеличить выход железа из оксидоуглеродных материалов, а также повысить их относительное количество в общей массе шихты. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к восстановительной печи для производства кремния. Печь содержит корпус и множество электродов, в частности с круглым поперечным сечением, которые установлены в корпусе печи с определенным расположением друг относительно друга вдоль дуги окружности. Причем по меньшей мере один из электродов выполнен в виде пучка электродов из отдельных электродов (1а, 1b), в частности в виде двойного электрода. Использование изобретения обеспечивает повышение мощности восстановительной печи. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электрометаллургии, в частности к дуговым печам для плавки стали. Печь выполнена с возможностью измерения температуры металла и шлака на выходе из выпускного отверстия летки посредством радиационного пирометра. Устройство для газодинамической отсечки шлака от металла выполнено в виде предназначенных для одновременной подачи двух раздельных потоков инертных газов фурмы с многосопловым наконечником, размещенной в отверстии свода печи с возможностью перемещения до металлической ванны со шлаком, и продувочного устройства с пористым огнеупорным блоком, размещенного в футерованном днище вблизи выпускного отверстия летки печи. Продувочное устройство выполнено с возможностью подачи газового потока под давлением в металлическую ванну с созданием в ней металлического буруна, высота которого для прикрытия выпускного отверстия летки от шлака превышает его толщину, а упомянутая фурма выполнена с возможностью размещения над буруном и подачи через многосопловый наконечник газового потока в виде охлаждающих струй на поверхность жидкого шлака и металлического буруна для отсечки шлака от металла при выходе его через выпускное отверстие летки печи. Изобретение позволяет повысить надежность технологических операций по отсечке шлака от металла по ходу выпуска плавки, снизить фактор воздействия окисленного шлака на металл в печи и повысить эффективность плавки стали. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электропечам с погруженными в шлаковый расплав графитовыми электродами, имеющими осевые отверстия, через которые в зону электрических дуг подают железорудные металлизованные окатыши (ЖМО), осуществляют их плавление с дожиганием окиси углерода кислородом, поступающим из сопел водоохлаждаемой фурмы в пространство между электродами над шлаком, и дополнительный подогрев шлакометаллической ванны. Определяют тепловую мощность шлакометаллической ванны по выражению Δqв=Qв/τ+(Qэкз+QСО+QT), где QB - расход электроэнергии на плавку, кВт·ч/т; QCO, QT, Qэкз - приходы тепла в ванну от дожигания СО, топлива и экзотермических реакций в печи, кВт, и текущую скорость нагрева металла (Vt, °C/сек), регулируют текущий расход ЖМО (Vок, кг/с) в зависимости от тепловой мощности шлакометаллической ванны (ΔqВ, кВт) и текущей скорости нагрева металла в ней (Vt, °C/сек) при соблюдении равенства этой величины оптимально необходимой скорости нагрева металла (Vt(опт), °C/сек). Изобретение позволяет повысить эффективность плавки ЖМО, снизить расход электроэнергии, увеличить производительность печи и уменьшить энергоемкость производства. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к выплавке стали из железорудных металлизованных окатышей (ЖМО) в дуговой печи. Подачу ЖМО ведут непрерывно в зону испарения металла, образующуюся при контакте электрических дуг с металлическим расплавом, и осуществляют их плавление с обеспечением оптимального угара металла в упомянутой зоне с учетом соотношения расхода ЖМО в упомянутой зоне с параметрами теплового состояния шлако-металлической ванны печи. Изобретение обеспечивает снижение угара металла в печи, повышение выхода годной стали и снижение расхода электроэнергии на плавку окатышей в печи. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, к области электротермической техники, а именно к устройствам дуговых сталеплавильных печей. Дуговая сталеплавильная печь содержит футерованный металлический корпус с ванной металла и водоохлаждаемыми стенами, сливной желоб, свод, состоящий из футерованной и водоохлаждаемой частей, с расположенным в нем сводовым электродом, и подовыми электродами, установленными с возможностью поочередного включения. В поде печи установлены четыре подовых электрода, расположенных симметрично по окружности, диаметр которой составляет 0,46-0,52 диаметра ванны металла. Изобретение позволяет уменьшить время плавки, снизить расход электроэнергии и повысить производительность печи. 3 ил.

Наверх