дуговая сталеплавильная печь постоянного тока
Классы МПК: | F27B3/08 с электронагревом, например электродуговые, в том числе подовые печи, в которых кроме электронагрева используется какой-нибудь другой вид нагрева C21C5/52 получение стали в электрических печах |
Автор(ы): | Макаров А.Н., Макаров Р.А., Дунаев А.Ю. |
Патентообладатель(и): | Тверской государственный технический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-05-03 публикация патента:
10.10.2002 |
Изобретение относится к электротермической технике, а именно к устройствам дуговых сталеплавильных печей. Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока содержит свод, по меньшей мере два сводовых электрода, установленных по окружности распада электродов, корпус, сливной желоб, ванну с расположенным в днище ванны по крайней мере одним подовым электродом и рабочее окно. Центр окружности, на которой расположены электроды, смещен относительно вертикальной оси симметрии печи в горизонтальной плоскости на расстояние 1=(0,1-0,5) dp, где dp - диаметр распада электродов. Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик за счет уменьшения колебания напряжения сети, уровня шума, пылегазовых выбросов, времени плавки и расхода электроэнергии. 10 ил.
Формула изобретения
Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока, содержащая свод, по меньшей мере два сводовых электрода, установленных по окружности распада электродов, корпус, сливной желоб, ванну с расположенным в днище ванны по крайней мере одним подовым электродом, рабочее окно, отличающаяся тем, что центр окружности, на которой расположены электроды, смещен относительно вертикальной оси симметрии печи в горизонтальной плоскости на расстояние l= (0,1-0,5) dp, где dp - диаметр распада электродов.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электротермической техники, а именно к устройствам дуговых сталеплавильных печей. Известна одноэлектродная дуговая сталеплавильная печь постоянного тока, содержащая свод, один сводовый электрод, корпус, сливной желоб, ванну с расположенным в днище ванны подовым электродом, рабочее окно. /Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства/ Григорьев В.П., Нечкин Ю.М., Егоров А.В., Никольский Л.Е. - М.: МИСИС, 1995. С. 111-113 (аналог)/. Однако эти печи имеют низкий КПД дуги в окончание периода расплавления шихты. К окончанию период расплавления и в жидкие периоды плавки стали, когда отсутствует экранирование дуги постоянного тока шихтой, коэффициент полезного действия дуги снижется в 1,7-1,5 раза с

На фиг.1 показана дуговая сталеплавильная печь постоянного тока в разрезе, общий вид;
на фиг.2 - дуговая сталеплавильная печь постоянного тока, вид сверху;
на фиг.3 - вид сверху на плавильное пространство (смещения центра окружности распада электродов нет);
на фиг.4 - вид сверху на плавильное пространство, смещение центра окружности распада электродов l=0,1 dp;
на фиг.5 - вид сверху на плавильное пространство, смещение центра окружности распада электродов l=0,5 dp;
на фиг.6 - плавильное пространство дуговой сталеплавильной печи постоянного тока и формирование колодца в шихте дугой постоянного тока до получения объема свободного пространства в шихте, достаточного для размещения в нем электродов;
на фиг. 7 - окончание расплавления шихты и проведение жидких периодов плавки стали дугой постоянного тока;
на фиг.8 - опускание в колодец в шихте электродов и плавление шихты дугами постоянного тока;
на фиг. 9 - окончание расплавления шихты дугами постоянного тока и проведение жидких периодов плавки; hш - высота слоя шлака;
на фиг.10 - формирование колодца в шихте дугами постоянного тока. На фиг. 1 изображена дуговая сталеплавильная печь постоянного тока, содержащая свод 1, через отверстие в котором в печь введены сводовые электроды 2; печь помещена в металлический корпус 3, имеет желоб 4 для слива металла, ванну 5 с жидким металлом, в днище которой расположен подовый электрод 6. Измерение температуры металла и взятие проб металла осуществляют через рабочее окно 7. Сводовые электроды 2 расположены на окружности на своде 1, диаметр которой равен dp, центр этой окружности смещен относительно вертикальной оси симметрии печи в горизонтальной плоскости на расстояние l= (0,1-0,5)dp, где dp - диаметр окружности распада электродов (фиг.2). Смещение центра окружности распада электродов относительно вертикальной оси симметрии печи необходимо для того, чтобы шихта расплавлялась равномерно по периметру печи при ее расплавлении одной дугой и одним электродом. Если центр окружности распада электродов находится на вертикальной оси симметрии печи, то колодец диаметром Дк, получаемый при расплавлении шихты одной дугой, смещен относительно вертикальной оси симметрии печи к сливному желобу (фиг. 3), и идет неравномерное расплавление шихты по периметру печи, по окружности плавильного пространства, диаметр которого на уровне откосов равен Дпл. При таком расположении электродов процесс расплавления шихты у сливного желоба заканчивается раньше и часть мощности дуги будет расходоваться на оплавление футеровки откосов и нагрев воды в водоохлаждаемых панелях стен у сливного желоба, в то время как у рабочего окна будет находиться нерасплавившаяся шихта, что приведет к увеличению расхода электроэнергии и увеличению времени плавки. Для выравнивания расплавления шихты по периметру печи необходимо центр окружности распада электродов сместить относительно вертикальной оси симметрии печи на расстояние l=(0,1-0,5)dp (фиг.4,5). При уменьшении расстояния l<0,1d эффект от смещения центра окружности распада электродов будет соответствовать эффекту расплавления шихты при нахождении центра окружности распада электродов на вертикальной оси. В печах малой и средней вместимости проводят три периода плавки стали: расплавление, окислительный, рафинировку. В этих печах для того, чтобы не нарушать равномерное распределение мощности излучения электрических дуг по поверхности ванны в жидкие периоды плавки стали, центр окружности распада электродов необходимо сместить относительно вертикальной оси симметрии печи на расстояние l=(0,1-0,2)dp (фиг.4). При этом достигается компромиссное решение выравнивания расплавления шихты по периметру печи в период расплавления и равномерный нагрев ванны по периметру печи в жидкие периоды плавки стали. После прорезки колодца одной дугой, опускания в колодец электродов и дальнейшего плавления шихты дугами равномерное расплавление шихты дугами осуществляется за счет различной мощности в дугах: в дугу, напротив которой имеется большое количество нерасплавившейся шихты, вводят большую мощность излучения, и наоборот, в дугу, напротив которой нерасплавившейся шихты меньше, вводят меньшую мощность излучения. В жидкие периоды плавки стали мощности дуг выравнивают. В современных высокомощных большегрузных дуговых сталеплавильных печах постоянного тока осуществляют расплавление шихты, рафинирование металла проводят в другом агрегате. В этих печах необходимо иметь равномерное расплавление шихты по периметру печи, для чего центр окружности распада электродов смещают относительно вертикальной оси симметрии печи на расстояние l= (0,2-0,5)dp (фиг.5) и расплавление шихты проводят одной дугой, расположенной ближе к вертикальной оси симметрии печи. При смещении центра окружности распада электродов на расстояние l=0,5dp от вертикальной оси симметрии печи один из электродов располагается на вертикальной оси симметрии печи и прорезка колодца в шихте в этом случае осуществляется так же, как в одноэлектродной дуговой сталеплавильной печи постоянного тока: расплавление шихты осуществляется симметрично по периметру печи. Смещение центра окружности распада электродов на расстояние l>0,5 не имеет смысла, так как в этом случае электроды удаляются от вертикальной оси симметрии печи и неравномерность расплавления шихты по периметру печи возрастает. После формирования в шихте колодца, достаточного для размещения в нем электродов, электроды опускают и продолжают плавку дугами постоянного тока. Таким образом, рациональное смещение центра окружности распада электродов относительно вертикальной оси симметрии печи для печей малой, средней и большей вместимости располагается в пределах l=(0,1-0,5)dp. Устройство работает следующим образом. Плавку начинают одним электродом 2, между которым и ванной 5 металла, после прорезки колодцев, горит дуга, расплавляющая шихту (фиг.6). Дуга формирует в шихте колодец в виде перевернутого усеченного конуса, что обеспечивает устойчивое положение нерасплавившейся части шихты. Расплавление шихты идет равномерно по нижним, средним и верхним поясам. Для того, чтобы шихта расплавлялась равномерно по периметру печи, электрод 2 диаметром dэл расположен ближе к вертикальной оси симметрии на расстояние l=(0,1-0,5)dp. Вследствие этого вертикальная ось колодца приближается к вертикальной оси печи 00" и тем самым обеспечивается равномерное расплавление шихты как по высоте, так и по периметру печи. Равномерное расплавление и устойчивое положение шихты во время расплавления ее одной длинной дугой характеризуются отсутствием обвалов шихты, обрывов дуги и коротких замыканий, снижением уровня шума, пылегазовых выбросов, колебания напряжения и тока сети и печи и, как следствие, уменьшением времени плавки и удельного расхода электроэнергии по сравнению с расплавлением шихты несколькими короткими дугами. Поэтому с целью уменьшения колебаний напряжения сети, уровня шума, пылегазовых выбросов, времени плавки, расхода электроэнергии прорезку колодцев и расплавление шихты ведут одной дугой, электродом 2, смещенным к вертикальной оси симметрии печи. В процессе расплавления часть стен печи освобождается от шихты и попадает под прямое излучение дуги, под которое попадет также свод печи. Полезная мощность дуги, которая идет на нагрев и расплавление металла, уменьшается, КПД дуги снижается с







Класс F27B3/08 с электронагревом, например электродуговые, в том числе подовые печи, в которых кроме электронагрева используется какой-нибудь другой вид нагрева
Класс C21C5/52 получение стали в электрических печах