футеровка ванны электродуговой печи для выплавки передельного феррохрома

Формула изобретения

1. ФУТЕРОВКА ВАННЫ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ПЕРЕДЕЛЬНОГО ФЕРРОХРОМА, содержащая металлургический кожух, футеровку из теплоизоляции, кирпичной кладки, боковых стен и подины, выполненной из блоков, установленных на торец, покрытой двуслойным защитным покрытием над подиной, выполненным из углеродсодержащего и токопроводящих слоев, отличающаяся тем, что слой выполнен в виде углеродсодержащего концентратора энергии, установленного в центре подины, и углеродсодержащих блоков, установленных между концентратором энергии и боковыми стенками, зазоры между которыми уплотнены подовой массой, при этом высота каждого последующего блока от концентратора энергии до боковой стенки меньше предыдущего, а блоки, формирующие подину, выполнены из магнезита.

2. Футеровка по п.1, отличающаяся тем, что углеродсодержащий концентратор энергии выполнен в виде конуса, при этом диаметр основания концентратора энергии не превышает разности диаметров распада электродов и диаметра электрода, а его высота составляет 0,5 0,8 диаметра электрода.

3. Футеровка по п.1, отличающаяся тем, что высота углеродсодержащих блоков у основания концентратора энергии не превышает высоту основания летки от подины ванны печи, а высота углеродсодержащих блоков у боковой стенки не превышает половину высоты основания летки от подины ванны печи, причем углеродсодержащие блоки у основания концентратора энергии покрывают поверхность подины диаметром, не превышающим суммы диаметров распада электродов и диаметра электрода.

4. Футеровка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве токопроводящего слоя для заправки наружных поверхностей концентратора энергии и углеродсодержащего слоя применена смесь дробленого ферромаргенца и хромовой руды в соотношении 2 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к печам для производства ферросплавов, в частности к футеровке ванны электродуговой печи для выплавки передельного феррохрома.

Известна футеровка ванны печи для выплавки передельного феррохрома (Еднерал Ф.П. Электрометаллургия стали и ферросплавов. М. Металлургия, 1977, с. 366 367). Она включает два ряда магнезитовых кирпичей "на плашку", 10 11 рядов "на ребро", каждый из которых развернут относительно предыдущего на 45 90^о. Стены печи выполнены из магнезитового кирпича "на ребро".

Существенным недостатком этой футеровки является то, что магнезитовый кирпич обладает высоким электрическим сопротивлением, за счет чего значительно увеличивается время пуска печи после капитального ремонта, ухудшается прогрев подины, а также условия нормальной работы летки.

Известна футеровка подины ванны печи для выплавки передельного феррохрома, принятая в качестве прототипа (Футеровка ванны печи N 19 в цехе N 2 для выплавки передельного феррохрома. ТИ 139-Ф-26-92. Челябинск: ЧЭМК, 1992, с. 2 3). По этому прототипу футеровка включает один ряд магнезитового кирпича "на плашку", девять рядов магнезитового кирпича "на ребро". При этом каждый последующий ряд кирпичей расположен под углом 45^о по отношению к предыдущему. Последний ряд подины выполняется из магнезитового кирпича "на торец". Футеровка содержит также бортовую часть, выполненную также из магнезитового кирпича.

Существенным недостатком конструкции футеровки по прототипу является значительное время пуска печи после капитального ремонта, плохой прогрев подины, а также ненормальные условия работы летки. Все это обусловлено высоким электрическим сопротивлением футеровки ванны печи, выполненной из магнезитового кирпича. Условия разогрева и пуска печи еще больше ухудшаются в случае работы на закрытой печи большой мощности.

Разработанная футеровка ванны печи позволяет значительно сократить время ее разогрева после капитального ремонта, обеспечить качественный прогрев подины и нормальную работу летки.

Сущность разработанной футеровки заключается в том, что футеровка ванны печи выполняется из магнезитового кирпича. Дополнительно к известному разработанная футеровка включает концентратор энергии, выполненный из углеродсодержащего материала в виде конуса и установленный в центре ванны печи на поверхности последнего ряда подины из магнезитового кирпича, установленного "на торец". Разработанная футеровка включает углеродсодержащий слой поверх последнего ряда подины ванны печи из магнезитового кирпича, установленного "на торец". Этот углеродсодержащий слой выполнен из блоков разного сечения и покрывает магнезитовые кирпичи от основания концентратора энергии до бортовой части. Поверхности концентратора энергии и углеродсодержащего слоя после их установки снаружи заправлены токопроводящим слоем.

Особенностью установленного концентратора энергии и углеродсодержащего слоя является то, что они необходимы лишь на период пуска печи после капитального ремонта и первое время работы ее. В дальнейшем эти дополнительные элементы разрушаются, однако именно их наличие позволяет в процессе пуска печи увеличить электрическую проводимость подины ванны, обеспечить концентрацию электрической и тепловой энергий в центре ее, за счет чего качественно прогревается подина, нормально функционирует летка, значительно сокращается время пуска печи и выход ее на номинальную производительность.

На фиг. 1 представлена эквивалентная электрическая схема электродуговой печи для выплавки передельного феррохрома, составленная с учетом установки концентратора энергии и углеродсодержащего слоя. Здесь: Z_э", Z_э"", Z_э""" полное электрическое сопротивление электродов фаз А, В, С; Z_ш", Z_ш"", Z_ш""" полное электрическое сопротивление шихты по фазам; Z_д", Z_д"", Z_д""" полное электрическое сопротивление дуги по фазам; Z_p", Z_p"", Z_p""" полное электрическое сопротивление расплава по фазам; Z_к", Z_к"", Z_к""" полное электрическое сопротивление концентратора энергии по фазам; Z_у, Z_у"", Z_у""" полное электрическое сопротивление углеродсодержащего слоя по фазам.

Как видно из фиг. 1, с целью снижения электрического сопротивления подины ванны печи при производстве передельного феррохрома в период ее пуска после капитального ремонта, было предложено в эквивалентную электрическую схему замещения ввести постоянные электрические сопротивления, включенные параллельно полному электрическому сопротивлению расплава. Электрические сопротивления концентратора энергии и углеродсодержащего слоя являются шунтирующими по отношению к электрическому сопротивлению расплава. Благодаря наличию этих сопротивлений в соответствии с общеизвестными законами электротехники значительно снижается электрическое сопротивление расплава, за счет чего увеличиваются протекающие токи, что приводит к интенсификации прогрева подины ванны печи, а также к значительному снижению времени ее пуска.

На фиг. 2 представлено разработанное устройство, поперечный разрез; на фиг. 3 план печи с футеровкой; на фиг. 4 основные геометрические параметры футеровки.

Разработанная футеровка включает: последний ряд магнезитовых кирпичей 1, установленных "на торец", бортовую часть, выполненную из магнезитовых кирпичей 2, концентратор 3 энергии, углеродсодержащие блоки 4 большего сечения, углеродсодержащие блоки 5 малого сечения, отмостку 6 из подовой массы, токопроводящую засыпку 7, летку 8.

Футеровка выполняется следующим образом. Все операции по ее изготовлению до установки концентратора энергии из углеродсодержащего материала выполняются по известной технологии. После установки последнего ряда подины из магнезитового кирпича "на торец" на нем в центре подины устанавливают цилиндрический сердечник концентратора 3 энергии, изготовленный из углеродсодержащего материала. Затем подовой массой вокруг этого сердечника формируют конус. Диаметр основания концентратора энергии, выполненного в виде конуса, не должен превышать разности диаметров распада электродов и диаметра электрода: d_к d_рэ d_э, где: d_к диаметр основания концентратора энергии; d_рэ диаметр распада электродов; d_э диаметр электрода. Высота концентратора 3 энергии составляет 0,5 0,8 диаметра электрода: h_к 0,5 0,8 h_э, где: h_к высота концентратора энергии.

После установки концентратора энергии 3 от его основания до бортовой части 2 футеровки подины печи последний ряд магнезитовых кирпичей, установленных "на торец", покрывают углеродсодержащим слоем, который выполняется из углеродсодержащих блоков разного сечения. Так, начиная от основания концентратора 3 энергии, устанавливают блоки 4 большего сечения, высота которых не превышает высоту удаления основания летки 8 от подины ванны печи. Этими блоками покрывают поверхность подины печи диаметром d₁, не превышающим суммы диаметров распада электродов и диаметра электрода, т.е. d₁ d_рэ + d_э. Затем до бортовой части футеровки на подину ванны печи устанавливают углеродсодержащие блоки меньшего сечения 5, высота которых не превышает половины высоты удаления основания летки 8 от подины ванны печи. Кольцевой зазор между блоками большего и меньшего сечений заполняется подовой массой и выполняется в виде отмостки 6. Швы, образовавшиеся при кладке блоков, набивают подовой массой.

После установки концентратора энергии 3 и выполнения углеродсодержащего слоя из блоков разного сечения, установленных на подине, производят заправку их наружных поверхностей токопроводящим материалом. В качестве токопроводящего материала применяют смесь дробленного ферромарганца и хромовой руды в соотношении 2 1. Толщина этой смеси на подине ванны печи составляет не менее 400 мм, а у бортовой части не менее 300 мм.

При пуске электродуговой печи после капитального ремонта за счет применения концентратора энергии и углеродсодержащего слоя на подине ванны печи значительно снижается переходное электрическое сопротивление на участке "электрическое сопротивление расплава" (фиг. 1), что приводит к увеличению величины электрического тока, а также к концентрации электрической и тепловой энергий в центре ванны печи. За счет этого значительно снижается время разогрева печи, т. е. ускоряется ее пуск, происходит качественный прогрев подины печи и обеспечивается нормальный режим работы летки.

Концентратор энергии и углеродсодержащий слой через месяц-два после пуска печи будут разрушены, однако наличие этих элементов позволяет обеспечить удовлетворительные условия разогрева и пуска печи, что особенно важно для закрытых электродуговых печей большой мощности. Другими словами, предложенная футеровка предназначена только на период пуска печи при выплавке передельного феррохрома.

Разработанная футеровка позволяет значительно снизить время выхода печи на номинальную производительность. За счет этого повышается выпуск передельного феррохрома в первые месяцы работы печи после капитального ремонта, а также снижаются удельные нормы расхода электроэнергии.

Проведенные исследования показали, что внедрение предложенного устройства позволяет уменьшить время пуска печи после капитального ремонта на 15 17% а также снизить удельный расход электроэнергии при выплавке передельного феррохрома не менее чем на 3%

Применение разработанной футеровки позволит продлить срок службы основной футеровки, выполненной из магнезитового кирпича.