способ подготовки электропечи для выплавки ферросилиция после длительной остановки

Формула изобретения

Способ подготовки электропечи для выплавки ферросилиция после длительной остановки, включающий подвод электроэнергии в ванну печи с постепенным увеличением мощности, загрузку шихты для выплавки ферросилиция, выпуск полученного расплава, отличающийся тем, что до включения токовой нагрузки в ванну печи между электродами загружают стальной лом и после подъема токовой нагрузки на 20 30% от рабочей переключают трансформатор с высокой стороны с треугольника на звезду, затем увеличивают токовую нагрузку до 60 70% от рабочей со скоростью 50 60 А/ч, расходуя при этой токовой нагрузке суточный съем электроэнергии, переключают трансформатор со звезды на треугольник, расходуя еще 0,3 0,5 суточного съема электроэнергии, и выпускают расплав через новое леточное отверстие, расположенное выше рабочего, канал которого направлен в центр ванны печи, затем загружают шихту с избытком на 10 15% кварцита до рабочего уровня колошника и переходят на рабочий режим работы электропечи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к способам подготовки электропечи для выплавки ферросилиция после длительного простоя.

Известна подготовка электропечи для выплавки ферросилиция после длительного простоя, осуществляемая следующим образом: в ванне электропечи проводят взрывные работы, удаляют шихту по диаметру распада электродов на 2/3 глубины ванны и футеровку передней стенки электропечи. Разогрев электропечи осуществляют введением электрической энергии в открытом рабочем режиме с постепенным увеличением токовой нагрузки, затем приостанавливают разогрев на период установки свода и далее вновь разогревают футеровку и оставшуюся шихту с постепенным увеличением токовой нагрузки и вводят электропечь в эксплуатацию с загрузкой обычной шихты.

Недостатки известного способа энергоемкость из-за дополнительного разогрева электропечи вследствие охлаждения печи в период установки свода и трудоемкость проводимых операций, связанных с удалением карборундового гарнисажа после взрывных работ, съемом и установкой свода.

По разогреву печи (подготовке для выплавки ферросплавов) выявлены следующие аналоги:

разогрев печи с режимом коксования электродов, исключающим образование перекоксованных участков самоспекающихся электродов, что достигают путем удаления летучих из рабочих концов электродов через просверленные в шахматном порядке отверстия диаметром 2-4 мм (Мизин В.Г. и др. Разогрев закрытой ферросплавной печи после капитального ремонта. В сб. Совершенствование производства ферросилиция на Кузнецком заводе ферросплавов, вып. 2. Кемерово, 1969, с. 382-387);

график сушки и разогрева после ремонта сокращен в несколько раз и проектная мощность печи достигается через 16 сут за счет уменьшения зазоров между углеродистыми блоками, применения защитного слоя металла над подиной и поднятия летки на 200 мм (Матюшенко В.И. и др. Повышение стойкости футеровки печи РПЗ-48. Сталь, 1975, N 3, с. 232-234).

В качестве прототипа выбран способ подготовки электропечи с удаленным гарнисажем после капитального ремонта по графику разогрева электроэнергией. Разогрев электропечи с гарнисажем после длительного простоя не проводят, так как невозможно разрушить остывшую карборундовую настыль на подине электропечи при соблюдении графика подъема мощности с загрузкой обычной шихты. В этих условиях происходит увеличение настыли за счет образования карбида кремния SiC на холодных участках в районе леточного отверстия и нижних горизонтов ванны электропечи.

Настыль в ванне электропечи препятствует выпуску металлического расплава, поэтому он накапливается в ванне, переполняет стык угольной и шамотной футеровки, аварийно выходит из ванны электропечи. Вследствие этого вынужденно снижают мощность, вводимую в ванну электропечи, которая охлаждается. Это затрудняет подготовку электропечи для нормальной выплавки ферросилиция.

Недостатки аналогов и прототипа: высокие трудовые затраты на удаление карбидной настыли механическим путем (взрывами, ударными механизмами); большие энергетические и материальные затраты, так как карборундовый гарнисаж вывозится в отвал, а при разогреве пустой ванны теряется тепло излучением.

Для устранения вышеуказанных недостатков предлагается способ подготовки электропечи для выплавки ферросилиция после длительной остановки, заключающийся в предварительной подаче в ванну электропечи между электродами стального лома с последующим изменением схемы включения трансформатора с высокой стороны. После подъема токовой нагрузки на 20-30% от рабочей переключают трансформатор с высокой стороны с треугольника на звезду . Затем увеличивают токовую нагрузку до 60-70% от рабочей со скоростью 50-60 А/ч, расходуя при токовой нагрузке суточный съем электроэнергии эксплуатационного режима, затем переключают трансформатор со на , расходуют 0,3-0,5 суточного съема электроэнергии и выпускают расплав через новое леточное отверстие, расположенное выше рабочего с каналом, ведущим в центр ванны электропечи.

Сущность изобретения заключается в том, что в ванну электропечи между электродами загружают стальной лом в количестве, достаточном для осуществления процесса разрушения карбида кремния, находящегося в ванне электропечи выше уровня рабочего леточного отверстия, формирования на подине электропечи жидкого металлического расплава с высокой теплопроводностью. Полное разрушение карборундового гарнисажа и формирование рабочей зоны происходит при передаче тепла электроэнергии на разогрев гарнисажа и футеровки, подаче в ванну электропечи после достаточного нагрева шихты избытка кварцита с глубокой посадкой электродов. Эти процессы реализуют сочетанием параметров электрического и термохимического режимов.

Набор токовой нагрузки начинают при включении трансформатора с высокой стороны на до набора нагрузки 20-30% от рабочей, при которой электрическая дуга стабилизируется. При этом верхний слой шихты прогревается до 1000^оС, электросопротивление шихты снижается, что достаточно для перехода на электрический режим с пониженным напряжением. С переключением с на исключается дуговой режим, устанавливают пониженное напряжение и осуществляют медленный прогрев гарнисажа. Расплавленный стальной лом взаимодействует с карборундовым гарнисажем, который разрушается по реакции:

SiC+Fe=FeSi+C

Выделившийся углерод сгорает на поверхности металлического расплава при доступе воздуха из атмосферы в подсводовое пространство. С включением трансформатора на увеличивают токовую нагрузку до 60-70% от рабочей со скоростью 50-60 А/ч. Продолжительность разогрева печи на достаточна для снижения толщины гарнисажного слоя до уровня, при котором разделывается новый леточный канал, расположенный выше рабочего и ведущий в центр ванны электропечи. Разделку нового канала для выпуска металла осуществляют под углом вверх и направляют в центральную зону ванны электропечи.

После выпуска металла (железокремнистого сплава) в ванну электропечи загружают шихту для выплавки ферросилиция с избытком кварцита на 10-15% от необходимого количества.

Избыток кварцита расходуется на разрушение карборундового гарнисажа в нижних уровнях ванны электропечи по схеме:

2SiC+SiO₂__ 3Si+2CO

Если до переключения схемы соединения трансформатора с на токовая нагрузка увеличена менее 20% от рабочей, то этого недостаточно для прогрева содержимого ванны печи по диаметру распада электродов. Если токовая нагрузка увеличена более 30% то образуется на жидком расплаве электродуга и теряется теплоизлучением, что выводит свод электропечи из строя. Если при работе на увеличивают токовую нагрузку менее 60% от рабочей со скоростью менее 50 А/ч, то разогрев ванны электропечи затягивается, что приводит к увеличению расхода электроэнергии. Если увеличение токовой нагрузки составляет более 70% от рабочей со скоростью более 60 А/ч, то не происходит выравнивания температуры по сечению ванны, а местный перегрев не позволяет взаимодействовать по всей поверхности подины. Если при работе на после перехода со съем электроэнергии менее 0,3 суточной, то недостаточна жидкоподвижность сплава для его выпуска. Если съем электроэнергии более 0,5 суточной, то происходит перегрев расплава перед выпуском и, как следствие, повышенный расход электроэнергии.

П р и м е р. Промышленное осуществление способа проводили по трем вариантам в промышленных электропечах для выплавки ферросилиция мощностью 23 МВА Челябинского электрометаллургического комбината, которые имели простои с гарнисажем и оставшейся шихтой в течение 6 месяцев.

Вариант 1. В холодную ванну электропечи на поверхность образовавшегося гарнисажа ("козла") между электродами загрузили металлический стальной лом в количестве 10 т. Включили электропечь на 17 ступень напряжения. В течение 3 ч набирали постоянную нагрузку до 300 А по схеме включения трансформатора с высокой стороны на . После увеличения токовой нагрузки до 300 А изменили схему соединения обмоток трансформатора с высокой стороны с на . Затем набирали нагрузку со скоростью 60 А/ч до 750 А в течение 7,5 ч. После этого электропечь работала на токовой нагрузке 750 А, в течение 3 сут до съема электроэнергии 400 тыс. кВт ч. После набора 400 тыс. кВтч перешли со схемы соединения обмоток трансформатора с высокой стороны со на до съема электроэнергии 530 тыс.кВтч. В ванне электропечи образовался жидкий металлический расплав, выпуск которого осуществляли после разделки летки через верхнее очко, отстоящее от рабочего на 400-500 мм. Летку разделали под углом снизу вверх, образуя канал глубиной 2,5 м, ведущий в центр ванны печи. После выпуска расплава загружали шихту с избытком кварцита в течение одних суток и после формирования нормального уровня колошника выпустили ферросилиций через рабочую летку.

Подготовку электропечи для выплавки ферросилиция по прототипу провели отдельно. Взрывными работами разрушили гарнисаж. В течение 220 чел./ч очистили ванну электропечи от сплава и гарнисажа. Предварительно сушку и разогрев ванны электропечи осуществляли газом в течение 4 сут. Разогрев печи током проводили по графику до набора полной нагрузки в течение 7,5 сут. Соединение обмоток трансформатора с высокой стороны в течение всей кампании было по . Завалку шихты начинали при наборе нагрузки 250 А. Соотношение составляющих шихты было рассчитано на получение стандартного по содержанию кремния сплава.

Основные результаты вариантов осуществления предлагаемого способа в сравнении с прототипом приведены в таблице, из которой видно, что применение предлагаемого способа без проведения взрывных работ позволяет осуществить подготовку и разогрев электропечей после полугодового простоя с сокращением трудозатрат на очистку электропечи от застывшего расплава и гарнисажа, а также со снижением энергозатрат на разогрев.