RU2048668C1

RU2048668C1 - Lining of electric arc furnace bath for smelting foundry ferrochrome

Info

Publication number: RU2048668C1
Application number: RU93035275A
Authority: RU
Inventors: Владимир Семенович Хейфец; Вильям Михайлович Иоффе; Ферзин Махмутович Исхаков; Владимир Николаевич Карнаухов; Юрий Иванович Воронов; Геннадий Александрович Огородников
Original assignee: Владимир Семенович Хейфец; Вильям Михайлович Иоффе; Ферзин Махмутович Исхаков; Владимир Николаевич Карнаухов; Юрий Иванович Воронов; Геннадий Александрович Огородников
Priority date: 1993-07-07
Filing date: 1993-07-07
Publication date: 1995-11-20

Abstract

FIELD: metallurgy; baths of electric arc furnaces for smelting foundry ferrochrome. SUBSTANCE: hearth units of furnace are provided with protective coating which consists of carbon-containing and current-carrying layers. Carbon-containing layer is made in form of carbon-containing energy concentrator mounted in center of hearth. Carbon-containing units are mounted between energy concentrator and side walls and clearances between them are filled with hearth mass. Height of each subsequent unit from energy concentrator to side wall is less than that of previous one. Units forming the hearth are made of magnesite. EFFECT: enhanced reliability. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к печам для производства ферросплавов, в частности к футеровке ванны электродуговой печи для выплавки передельного феррохрома. The invention relates to the field of metallurgy, in particular to furnaces for the production of ferroalloys, in particular to a lining of a bath of an electric arc furnace for smelting ferrochrome.

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".Known lining of the furnace bath for the smelting of ferrochrome (Edneral F.P. Electrometallurgy of steel and ferroalloys. M. Metallurgy, 1977, p. 366 367). It includes two rows of magnesite bricks "on the die", 10 11 rows "on the edge", each of which is deployed relative to the previous one by 45 90 ^about . The walls of the furnace are made of magnesite brick "on the edge."

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. A significant drawback of this lining is that the magnesite brick has a high electrical resistance, which significantly increases the start-up time of the furnace after overhaul, the heating of the hearth and the conditions of normal operation of the tap hole are worsened.

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.Known lining of the bottom of the bathtub furnace for smelting conversion ferrochrome, adopted as a prototype (Lining of the bathtub furnace No. 19 in the workshop No. 2 for smelting conversion ferrochrome. TI 139-F-26-92. Chelyabinsk: CHEMK, 1992, S. 2 3). According to this prototype, the lining includes one row of magnesite brick "on the die", nine rows of magnesite brick "on the edge". Moreover, each subsequent row of bricks is located at an angle of 45 ^about the previous one. The last row of the hearth is made of magnesite brick "on the end". The lining also contains a side part, also made of magnesite brick.

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. A significant drawback of the design of the lining of the prototype is the significant start-up time of the furnace after major repairs, poor heating of the hearth, as well as abnormal working conditions of the notch. All this is due to the high electrical resistance of the lining of the furnace bathtub, made of magnesite brick. The conditions for heating and starting up the furnace are even worse when operating on a closed furnace of high power.

Разработанная футеровка ванны печи позволяет значительно сократить время ее разогрева после капитального ремонта, обеспечить качественный прогрев подины и нормальную работу летки. The developed lining of the furnace bath allows to significantly reduce the time of its heating after overhaul, to ensure high-quality heating of the hearth and normal operation of the tap hole.

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. The essence of the developed lining is that the lining of the furnace bath is made of magnesite brick. In addition to the known, the developed lining includes an energy concentrator made of a carbon-containing material in the form of a cone and mounted in the center of the furnace bath on the surface of the last row of a magnesite brick bottom mounted on the end. The developed lining includes a carbon-containing layer on top of the last row of the bottom of the bathtub of the furnace made of magnesite brick, installed "on the end". This carbon-containing layer is made of blocks of different sections and covers magnesite bricks from the base of the energy concentrator to the side. The surfaces of the energy concentrator and the carbon-containing layer after they are installed externally are filled with a conductive layer.

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. A feature of the installed energy concentrator and carbon-containing layer is that they are necessary only for the period of the start-up of the furnace after overhaul and the first time it is operated. In the future, these additional elements are destroyed, but it is their presence that allows during the start-up of the furnace to increase the electrical conductivity of the bottom of the bathtub, to ensure the concentration of electric and thermal energies in its center, due to which the hearth warms up qualitatively, the notch functions normally, the start-up time and the output are significantly reduced its at rated performance.

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.In FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of an electric arc furnace for smelting a conversion ferrochrome made taking into account the installation of an energy concentrator and a carbon-containing layer. Here: Z _e ', Z _e '', Z _e ''' the total electrical resistance of the electrodes of phases A, B, C; Z _W ', Z _W '', Z _W ''' the total electrical resistance of the mixture in phases; Z _d ', Z _d '', Z _d ''' total electric resistance of the arc in phases; Z _p ', Z _p '', Z _p ''' phase electrical resistance of the melt; Z _k ', Z _k '', Z _k ''' the total electrical resistance of the energy concentrator in phases; Z _y , Z _y '', Z _y '''is the total electrical phase-phase resistance of the carbon-containing layer.

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. As can be seen from FIG. 1, in order to reduce the electrical resistance of the hearth of the furnace bath during the production of ferrochrome during the start-up after major repairs, it was proposed to introduce constant electrical resistances included in parallel with the total electrical resistance of the melt in the equivalent electrical equivalent circuit. The electrical resistances of the energy concentrator and the carbon-containing layer are shunting relative to the electrical resistance of the melt. Due to the presence of these resistances, in accordance with the well-known laws of electrical engineering, the electrical resistance of the melt is significantly reduced, due to which the flowing currents increase, which leads to an intensification of the heating of the hearth of the furnace bath, as well as to a significant reduction in its start-up time.

На фиг. 2 представлено разработанное устройство, поперечный разрез; на фиг. 3 план печи с футеровкой; на фиг. 4 основные геометрические параметры футеровки. In FIG. 2 shows a developed device, a cross section; in FIG. 3 plan of the furnace with lining; in FIG. 4 basic geometric parameters of the lining.

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. The developed lining includes: the last row of magnesite bricks 1 installed “on the end”, the side part made of magnesite bricks 2, an energy concentrator 3, carbon-containing blocks 4 of a larger cross-section, carbon-containing blocks 5 of a small cross-section, a blind area 6 from the hearth, conductive filling 7 , letka 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.Lining is performed as follows. All operations for its manufacture prior to the installation of an energy concentrator from a carbon-containing material are performed according to known technology. After installing the last row of the hearth of magnesite brick “on the end”, a cylindrical core of the energy concentrator 3, made of carbon-containing material, is installed on it in the center of the hearth. Then a cone is formed around this core by the hearth. The diameter of the base of the energy concentrator, made in the form of a cone, must not exceed the difference between the diameters of the decay of the electrodes and the diameter of the electrode: d _to ≅ d _re d _e where: d _{to the} diameter of the base of the energy concentrator; d _{pe the} diameter of the decay of the electrodes; d _{e the} diameter of the electrode. The height of the energy concentrator 3 is 0.5 0.8 diameter of the electrode: h _to 0.5 0.8 h _e , where: h _{to the} height of the energy concentrator.

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.After installing the energy concentrator 3 from its base to the side part 2 of the furnace hearth lining, the last row of magnesite bricks installed “on the end” is covered with a carbon-containing layer, which is made of carbon-containing blocks of different sections. So, starting from the base of the energy concentrator 3, install blocks 4 of larger cross section, the height of which does not exceed the height of the removal of the base of the notch 8 from the bottom of the furnace bath. These blocks cover the surface of the hearth of the furnace with a diameter of d ₁ not exceeding the sum of the diameters of the decay of the electrodes and the diameter of the electrode, i.e. d ₁ ≅ d _re + d _e Then, to the side of the lining, carbon-containing blocks of a smaller cross section 5 are installed on the bottom of the furnace bath, the height of which does not exceed half the height of the base of the notch 8 from the bottom of the furnace bath. The annular gap between blocks of larger and smaller sections is filled with a hearth mass and is made in the form of a blind area 6. The seams formed during the laying of blocks are filled with a hearth mass.

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. After installing the energy concentrator 3 and performing a carbon-containing layer of blocks of different sections mounted on the hearth, fill their outer surfaces with conductive material. As a conductive material, a mixture of crushed ferromanganese and chromium ore in a ratio of 2 1 is used. The thickness of this mixture on the bottom of the furnace bath is at least 400 mm, and at the side part at least 300 mm.

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. When starting an electric arc furnace after overhaul due to the use of an energy concentrator and a carbon-containing layer on the bottom of the furnace bath, the transient electric resistance in the "melt electrical resistance" section is significantly reduced (Fig. 1), which leads to an increase in the electric current and also to an electric concentration and thermal energy in the center of the furnace bath. Due to this, the heating time of the furnace is significantly reduced, that is, its start-up is accelerated, high-quality heating of the hearth of the furnace occurs and the normal operation of the tap hole is ensured.

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. The energy concentrator and the carbon-containing layer will be destroyed in a month or two after the start-up of the furnace, however, the presence of these elements can provide satisfactory conditions for heating and starting the furnace, which is especially important for closed electric arc furnaces of high power. In other words, the proposed lining is intended only for the start-up period of the furnace during the smelting of ferrochrome.

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. The developed lining can significantly reduce the time the furnace reaches its rated output. Due to this, the output of conversion ferrochrome in the first months of operation of the furnace after major repairs is increased, and specific rates of energy consumption are also reduced.

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.Studies have shown that the implementation of the proposed device can reduce the start-up time of the furnace after overhaul by 15 17% and also reduce the specific energy consumption during smelting of ferrochrome by at least 3%
The use of the developed lining will extend the life of the main lining made of magnesite brick.

Claims

1. LATER OF THE BATH OF THE ELECTRIC ARC FURNACE FOR Smelting the FRAME FERROCHROME, containing a metallurgical casing, a lining of thermal insulation, brickwork, side walls and a hearth made of blocks mounted on the end, coated with a two-layer protective coating over the hearth made of carbon-containing layers and made of carbon-containing layers the fact that the layer is made in the form of a carbon-containing energy concentrator installed in the center of the hearth, and carbon-containing blocks installed between the energy concentrator and side enkami, the gaps between which are sealed hearth weight, wherein the height of each subsequent block of the energy concentrator to the sidewall is less than the previous one, and the blocks that form the hearth, made of magnesite.

2. The lining according to claim 1, characterized in that the carbon-containing energy concentrator is made in the form of a cone, while the diameter of the base of the energy concentrator does not exceed the difference between the diameters of the decay of the electrodes and the diameter of the electrode, and its height is 0.5 to 0.8 of the diameter of the electrode.

3. The lining according to claim 1, characterized in that the height of the carbon-containing blocks at the base of the energy concentrator does not exceed the height of the base of the notch from the bottom of the furnace bath, and the height of the carbon-containing blocks at the side wall does not exceed half the height of the base of the notch from the bottom of the furnace bath, and carbon-containing blocks at the base of the energy concentrator, the surface of the hearth is covered with a diameter not exceeding the sum of the diameters of the decay of the electrodes and the diameter of the electrode.

4. The lining according to claim 1, characterized in that as a conductive layer for refueling the outer surfaces of the energy concentrator and the carbon-containing layer, a mixture of crushed ferromargene and chromium ore in a ratio of 2 1 is used.