RU2034218C1

RU2034218C1 - Ore-smelting electric arc furnace

Info

Publication number: RU2034218C1
Authority: RU
Inventors: Валерий Александрович Матвиенко; Геннадий Евгеньевич Горяйнов; Владимир Иванович Кулинич; Геннадий Алексеевич Лазарев; Владимир Михайлович Амброжевич; Владимир Дмитриевич Меньшиков; Олег Флорович Шестаковский; Михаил Иванович Цыбуляк; Геннадий Данилович Тимофеев; Олег Евгеньевич Привалов
Original assignee: Владимир Михайлович Амброжевич
Priority date: 1991-05-20
Filing date: 1991-05-20
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: melting chamber in the bath top zone has a diameter equal to 0.85 to 0.95 of the diameter of the bath melting chamber to a depth of 0.15 to 0.35 of the melting chamber depth from its top edge. EFFECT: improved design. 4 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкциям электропечей для плавки металлов и сплавов. The invention relates to metallurgy, in particular to designs of electric furnaces for melting metals and alloys.

Известна рудовосстановительная электропечь, содержащая ванну с металлическим кожухом и футеровкой, состоящей из боковых и подовых углеродистых блоков, установленных относительно кожуха с зазором, заполненным теплопроводной набивочной массой, и огнеупорной кладки, размещенной на боковых блоках. Для повышения срока службы ванны над боковыми углеродистыми блоками между огнеупорной кладкой и металлическим кожухом выполнен дополнительный слой неспекаю- щейся набивочной массы. Known ore electric furnace containing a bath with a metal casing and a lining consisting of side and bottom carbon blocks mounted relative to the casing with a gap filled with a heat-conducting stuffing mass, and a refractory masonry placed on the side blocks. To increase the service life of the bath over the side carbon blocks between the refractory masonry and the metal casing, an additional layer of non-sintering packing material is made.

К недостаткам относится то, что с ростом единичных мощностей рудовосстановительных печей закрытого типа, оборудованных загрузочными устройствами типа воронки вокруг электродов, увеличиваются размеры конусов шихты. Это в свою очередь приводит к сегрегации компонентов шихты; происходит скатывание крупных кусков к подошве конуса. Таким образом, на периферии печи шихта обеднена восстановителем, а непосредственно у электрода наоборот обогащена. Имеющаяся система загрузки шихты не позволяет вести корректировку и обеспечить равномерное стихнометрическое содержание углерода по зонам колошника. Обедненные составом углерода периферийные зоны, не имея возможности вступить в реакцию, расплавляются и опускаются на подину в виде шлака. Этим затрудняется выход из печи расплава. Для улучшения выхода расплава из печи повышают его температуру, что приводит к частому прогару футеровки и к резкому возрастанию аварийности. Нарушается электрический режим плавки, возрастает расход электродов, что приводит к переходу в режим сопротивления. Печь не реагирует на изменение ввода шихты и добавок. Резко ухудшаются технико-экономические показатели работы печи. The disadvantages include the fact that with the growth of unit capacities of closed-type ore reduction furnaces equipped with charging devices such as a funnel around the electrodes, the sizes of the charge cones increase. This in turn leads to segregation of the charge components; large pieces roll to the bottom of the cone. Thus, at the periphery of the furnace, the charge is depleted in a reducing agent, and directly at the electrode, on the contrary, it is enriched. The existing charge loading system does not allow for adjustments and to ensure a uniform elemental carbon content over the top zones. The peripheral zones depleted in carbon, being unable to enter into a reaction, melt and fall to the bottom in the form of slag. This makes it difficult for the melt to exit the furnace. To improve the exit of the melt from the furnace, its temperature is increased, which leads to frequent burnout of the lining and to a sharp increase in accident rate. The electric melting mode is violated, the consumption of electrodes increases, which leads to a transition to the resistance mode. The furnace does not respond to changes in the input of the mixture and additives. The technical and economic performance of the furnace is deteriorating sharply.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является дуговая руднотермическая электропечь, содержащая ванну с погруженными в нее электродами, свод с установленными концентрично электродам загрузочными воронками, каждая из которых выполнена из двух полуворонок, шихтовые труботечки, причем внутренний радиус полуворонки, наружная поверхность которой обращена к центру печи, составляет 1,1-1,5 внутреннего радиуса соответствующей ей второй полуворонки. Closest to the proposed technical essence is an arc ore thermal furnace containing a bath with electrodes immersed in it, a vault with loading funnels mounted concentrically to the electrodes, each of which is made of two half-funnels, charge tubes, the inner radius of the half-funnel, the outer surface of which is facing the center furnace, is 1.1-1.5 of the internal radius of the corresponding second half-funnel.

С ростом единичных мощностей при наличии сохраняющейся цилиндрической части футеровки недостатки аналогичны вышерассмотренному изобретению. With the growth of unit capacities in the presence of a retaining cylindrical part of the lining, the disadvantages are similar to the above invention.

Целью изобретения является повышение технико-экономических показателей работы печи за счет предотвращения расслоения шихтовых материалов. The aim of the invention is to increase the technical and economic indicators of the furnace by preventing stratification of the charge materials.

Для достижения поставленной цели в дуговой руднотермической электропечи, содержащей ванну с футеровкой, образующей ее плавильное пространство с погруженными в него электродами, свод, установленные в колошниковой зоне печи концентрично электродам загрузочные воронки, плавильное пространство в колошниковой зоне выполнено диаметром 0,85-0,95 диаметра плавильного пространства ванны на глубину 0,15-0,35 глубины плавильного пространства ванны от его верхней кромки. To achieve this goal in an arc ore-thermal electric furnace containing a bath with a lining, forming its melting space with electrodes immersed in it, a vault installed in the furnace top zone concentrically to the electrodes, loading funnels, the furnace space in the furnace top zone is made with a diameter of 0.85-0.95 the diameter of the melting space of the bath to a depth of 0.15-0.35 the depth of the melting space of the bath from its upper edge.

Указанный диапазон отношения диаметра колошниковой зоны к диаметру плавильного пространства является оптимальным. При отношении меньше 0,85 будет затруднего размещение на своде загрузочных устройств совместно с газозаборочными патрубками и взрывными клапанами. The specified range of the ratio of the diameter of the top zone to the diameter of the melting space is optimal. With a ratio of less than 0.85, it will be more difficult to place loading devices on the roof together with gas inlets and explosive valves.

При отношении больше 0,95 будет увеличиваться размер конусов шихты, что в свою очередь приведен к сегрегации шихтовых материалов. With a ratio greater than 0.95, the size of the cones of the charge will increase, which in turn leads to the segregation of charge materials.

Диапазон отношения глубины уменьшенного диаметра колошниковой зоны к глубине плавильного пространства ванны также оптимален, т.к. при отношении меньше 0,15 эта глубина не будет препятствовать образованию увеличенного конуса шихты, способствующего сегрегации, а при отношении больше 0,35 будет уменьшаться высота активного пространства активной зоны, что приведет к снижению производительности печи. The range of the ratio of the depth of the reduced diameter of the top zone to the depth of the melting space of the bath is also optimal, because at a ratio of less than 0.15, this depth will not prevent the formation of an enlarged cone of the charge, which promotes segregation, and at a ratio of more than 0.35, the height of the active space of the active zone will decrease, which will reduce the productivity of the furnace.

Диаметр колошниковой зоны плавильного пространства выбран с учетом возможности конструктивного размещения на своде шести загрузочных устройств, газообразного патрубка и взрывных клапанов. The diameter of the top zone of the melting space is selected taking into account the possibility of constructive placement on the arch of six loading devices, a gaseous pipe and explosive valves.

Учитывая приведенные факторы диаметр колошниковой зоны и плавильного пространства находится в пределах 0,85-0,95D. Given the above factors, the diameter of the top zone and the melting space is in the range of 0.85-0.95D.

Глубина колошниковой зоны плавильного пространства 0,15-0,35 глубин плавильного пространства ванны выбрана с учетом угла естественного откоса шихтовых материалов, определяющих топографию верхней части колошника под сводом печи. The depth of the top zone of the melting space of 0.15-0.35 depths of the melting space of the bath is selected taking into account the angle of repose of the charge materials that determine the topography of the upper part of the top under the roof of the furnace.

Аналитическими обследованиями закрытых ферросплавных печей установлено, что угол естественного откоса шихтовых материалов, нагретых до 300-700^оС, в значительной степени отличается от угла естественного откоса при нормальных условиях, т.е. при 20^оС.Analytical examinations closed ferroalloy furnaces found that the angle of repose of the raw material, heated to ^about 300-700 C, is largely different from the angle of repose under normal conditions, i.e. at 20 ^about C.

Кроме того, большое влияние на формирование топографии колошника играет технологический процесс выплавки того или иного сплава. In addition, the technological process of smelting one or another alloy plays a great role in the formation of topography of the top.

Если процесс шлаковый, то шихта, находящаяся в ванне печи, как бы плавает на расплаве, поэтому угол естественного откоса находится в пределах до 6^о. Если же процесс бесшлаковый, то расплавление шихты идет в тиглях вокруг каждого электрода, угол же естественного откоса находится в пределах 15-20^о.If the process is slag, then the mixture in the furnace bath, as it were, floats on the melt, so the angle of repose is up to 6 ^about . If the process besshlakovy, the batch is melted in crucibles around each electrode, the angle of repose in the range ^of 15-20.

Глубина колошниковой зоны выбрана также с учетом устранения пересыпания материала через край ванны и равномерного опускания шихты по сечению ванны. The depth of the top zone is also selected taking into account the elimination of pouring of material over the edge of the bath and the uniform lowering of the charge over the cross section of the bath.

По сравнению с известным предлагаемое устройство обладает новым свойством, заключающимся в повышении технико-экономических показателей работы печи, за счет ликвидации сегрегации компонентов шихты и обеспечения равномерного содержания углерода по зонам колошника, улучшения выхода расплава из печи без повышения его температуры, стабилизации электрического режима работы, снижения тепловых потерь за счет уменьшения площади верхней части колошника. Compared with the known, the proposed device has a new property, which consists in increasing the technical and economic performance of the furnace, by eliminating the segregation of the charge components and ensuring a uniform carbon content over the top zones, improving the melt exit from the furnace without increasing its temperature, and stabilizing the electrical operation mode, reduce heat loss by reducing the area of the upper part of the top.

На фиг. 1 показана дуговая руднотермическая электропечь, продольный разрез; на фиг. 2 колошник печи, на котором обозначен сектор растекания шихтовых материалов от загрузочных воронок до цилиндрической части колошниковой зоны ванны в пределах угла α, план; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 2, сплошной линией обозначен угол откоса шихтовых материалов для шлаковых процессов β 6^о; штрихпунктир с двумя точками обозначает угол откоса материалов для бесшлакового процесса β^I 15-20^о.In FIG. 1 shows an arc ore thermal furnace, a longitudinal section; in FIG. 2 furnace top, on which the sector of spreading of charge materials from charging funnels to the cylindrical part of the furnace top zone within the angle α is indicated, plan; in FIG. 3, section AA in FIG. 2; in FIG. 4 a section BB in FIG. 2, the solid line indicates the slope angle of the charge materials for slag processes β 6 ^about ; a dash-dot line with two points indicates the slope angle of materials for a slag-free process β ^I 15-20 ^about .

Дуговая руднотермическая электропечь содержит ванну 1 с футеровкой 2, образующей ее плавильное пространство с погруженными в него электродами 3, загрузочные воронки 4, служащие для распределения шихты по зонам колошника, свод 5, обеспечивающий работу печи в закрытом режиме. The arc ore-thermal electric furnace contains a bath 1 with a lining 2, forming its melting space with the electrodes immersed in it 3, loading funnels 4, which serve to distribute the charge in the zones of the top, arch 5, ensuring the operation of the furnace in a closed mode.

Буквенной символикой обозначены:
Гв глубина плавильного пространства ванны;
α угол растекания шихтовых материалов от загрузочных воронок в плане;
β угол растекания шихтовых материалов для шлаковых процессов в разрезе;
β^I угол растекания шихтовых материалов для бесшлаковых процессов в разрезе.The letter symbols are:
Gv the depth of the melting space of the bath;
α the spreading angle of the charge materials from the loading funnels in the plan;
β angle of spreading of charge materials for slag processes in the context;
β ^I the spreading angle of the charge materials for slag-free processes in the context.

Работа осуществляется следующим образом. The work is as follows.

Шихтовые материалы 6 подаются в ванну 1 печи через загрузочные воронки 4. Пройдя цилинидрическую часть воронок, в нижней части шихта 6 рассыпается под углом растекания шихтовых материалов и распределяется по зонам колошника вокруг каждого электрода 3. The charge materials 6 are fed into the bath 1 of the furnace through the loading funnels 4. Having passed the cylindrical part of the funnels, in the lower part of the charge 6 is scattered at an angle of spreading of the charge materials and distributed over the top zones around each electrode 3.

В период рассыпания шихты 6 из загрузочных воронок 4 по колошнику не происходит сегрегация ее компонентов по крупности, а также и по их удельным весам ввиду того, что явление сегрегации неощутимо, если расстояние от края загрузочной воронки составляет менее 2000 мм, что в пересчете на диаметр ванны составляет 0,85-0,95 D. During the spreading of the charge 6 from the loading funnels 4 by the top, there is no segregation of its components by size, as well as by their specific gravities due to the fact that the phenomenon of segregation is imperceptible if the distance from the edge of the loading funnel is less than 2000 mm, which in terms of diameter the bath is 0.85-0.95 D.

Под действием высоких температур дуг электродов 3 происходит восстановительный процесс, при котором образуются металл и шлак. Under the action of high temperatures of the arcs of the electrodes 3, a reduction process occurs in which metal and slag are formed.

По мере проплавления шихта 6 опускается и осуществляется ее сход на глубину 0,15-0,35 Гв без сегрегации компонентов. As the penetration of the charge 6 is lowered and its descent to a depth of 0.15-0.35 Gv without segregation of the components.

Опускаясь затем в активную зону плавления, шихтовые материалы без расслоения вступят в восстановительный процесс. Sinking down then into the active zone of melting, charge materials without stratification will enter into the recovery process.

Полученный металл и шлак после накопления определенного количества выпускают из ванны печи. The resulting metal and slag after the accumulation of a certain amount is released from the furnace bath.

П р и м е р конкретного выполнения. Для электропечи мощностью 63 МВА с диаметром в нижней части ванны D 12700 мм и диаметром в колошниковой части 0,95D высота цилиндрической части сужения равна для шлакового процесса: 100 + 250 + 250600 мм, что по отношению к общей глубине ванны составляет

0,144, принимают 0,15.PRI me R specific implementation. For an 63 MVA electric furnace with a diameter in the lower part of the bathtub D 12700 mm and a diameter in the top part of 0.95D, the height of the cylindrical narrowing part is equal to the slag process: 100 + 250 + 250600 mm, which in relation to the total depth of the bath is

0.144, take 0.15.

Для бесшлакового процесса: 100 + 1050 + 250 1400 мм, что по отношению к общей глубине ванны составляет

0,33, принимают 0,35, где 100 увеличение верхней части края ванны для устранения пересыпания материала через край ванны, мм;
250; 1050 высота цилиндрической части от влияния угла β 6 и 20^о.For a non-slag process: 100 + 1050 + 250 1400 mm, which in relation to the total depth of the bath is

0.33, take 0.35, where 100 is the increase in the upper part of the edge of the bath to eliminate pouring material over the edge of the bath, mm;
250; 1050 the height of the cylindrical part from the influence of the angle β 6 and 20 ^about .

250 удлинение цилиндрической части вниз для формирования равномерного опускания шихты по сечению ванны, мм;
4150 общая глубина ванны печи, мм.250 elongation of the cylindrical part down to form a uniform lowering of the mixture along the section of the bath, mm;
4150 total depth of the furnace bath, mm.

По сравнению с прототипом, изобретение ликвидирует сегрегацию компонентов шихты, обеспечивает равномерное содержание углерода по зонам колошников, улучшает выход расплава из печи, что повышает технико-экономические показатели работы дуговой руднотермической электропечи. Compared with the prototype, the invention eliminates the segregation of the components of the charge, provides a uniform carbon content in the zones of the tops, improves the melt exit from the furnace, which increases the technical and economic performance of the arc ore thermal furnace.

Claims

ARC ORE-THERMAL ELECTRIC FURNACE, containing a bath with a lining forming a melting space with electrodes immersed in it, a vault, loading funnels installed concentrically to the electrodes in the furnace top zone, characterized in that, in order to increase the technical and economic performance of the furnace by preventing stratification of the charge materials, the melting space in the top zone of the bath is made with a diameter of 0.85 - 0.95 of the diameter of the melting space of the bath to a depth of 0.15 0.35 the depth of the melting space VA from the upper edge of.