RU2294977C2

RU2294977C2 - Method of smelting of ferro-silicon alloys

Info

Publication number: RU2294977C2
Application number: RU2005104153/02A
Authority: RU
Inventors: Игорь Михайлович Бершицкий (RU); Игорь Михайлович Бершицкий; Александр Александрович Никулин (RU); Александр Александрович Никулин; Владимир Григорьевич Мизин (RU); Владимир Григорьевич Мизин; Александр Валентинович Кононенко (RU); Александр Валентинович Кононенко; Александр Сергеевич Лавров (RU); Александр Сергеевич Лавров
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ТЭК-98" (ЗАО "ТЭК-98")
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2007-03-10

Abstract

FIELD: metallurgy; smelting of ferro-silicon alloys at 60-70% content in three-phase in ore-smelting electric furnaces with carbon lining of walls.

SUBSTANCE: proposed method consists in differential charge of burden materials on furnace top during operation of furnace; burden is fed into three zones of furnace top whose width is equal to 0.7-1.2 diameters of electrode; content of silica in charge is 70-100% by mass. Proposed method makes it possible to form buffer zones in gap between electrodes and furnace wall which are enriched with silica at increased electrical resistance, thus reducing fraction of peripheral shunting currents with no change in furnace wall lining.

EFFECT: enhanced efficiency.

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам производства ферросилиция с содержанием кремния 60-70% в трехфазных рудно-термических электропечах.The invention relates to metallurgy, and in particular to methods of producing ferrosilicon with a silicon content of 60-70% in three-phase ore-thermal furnaces.

Одной из основных проблем, отрицательно влияющих на эксплуатационные показатели трехфазных руднотермических электропечей с футеровкой из углеродистых материалов, является шунтирование дуг периферийными токопроводящими слоями подаваемых на колошник шихтовых материалов, вызывающих появление значительных периферийных токов, протекающих по шихте на футеровку стен.One of the main problems that negatively affects the performance of three-phase ore-thermal electric furnaces with a lining made of carbon materials is shunting arcs with peripheral conductive layers of charge materials supplied to the top, causing significant peripheral currents flowing along the charge to the wall lining.

При этом происходит снижение концентрации мощности, выделяемой в центральной области ванны, приводящее к снижению теплового кпд печи и образованию "мостов" из спеченных шихтовых материалов, затрудняющих нормальный сход шихты, и, в итоге, к снижению производительности и к повышенному удельному расходу электроэнергии.In this case, there is a decrease in the concentration of power released in the central region of the bath, which leads to a decrease in the thermal efficiency of the furnace and the formation of "bridges" from sintered charge materials that impede the normal convergence of the charge, and, as a result, to a decrease in productivity and an increased specific energy consumption.

Известен способ производства сплавов ферросилиция марок ФС 45 и ФС 65, при котором для снижения периферийных токов в футеровке трехфазных рудно-термических печей, изготовленной из угольных блоков, применяют вставки из высокоогнеупорного муллитового кирпича, обращенные к электродам. Величина вставок по высоте составляет 1/10 глубины ванны, а их месторасположение соответствует среднему положению рабочих концов электродов. В результате создания малопроводящей муллитовой вставкой дополнительного сопротивления токам шихтовой проводимости на участке с минимальным расстоянием между электродом и токопроводящей стенкой печи снижается доля периферийных токов и повышается плотность тока в центральной части ванны. Благодаря этому обеспечиваются высокий тепловой кпд, стабильная ровная работа колошника печи с глубокой и устойчивой посадкой электродов, приводящие в итоге к улучшению технико-экономических показателей процесса (см. Шкрабов Э.И., Серов Г.В., Сидоров А.Н. и др. Модернизация оборудования при производстве кремнистых сплавов (из опыта Кузнецкого завода ферросплавов). М: Металлургия, 1990, 79 с.A known method for the production of ferrosilicon alloys of grades FS 45 and FS 65, in which to reduce the peripheral currents in the lining of three-phase ore-thermal furnaces made of coal blocks, inserts made of highly refractory mullite brick facing the electrodes are used. The height of the inserts is 1/10 of the depth of the bath, and their location corresponds to the average position of the working ends of the electrodes. As a result of the creation of a low-conductivity mullite insert of additional resistance to charge conduction currents in the area with a minimum distance between the electrode and the conductive wall of the furnace, the fraction of peripheral currents decreases and the current density in the central part of the bath increases. This ensures a high thermal efficiency, stable smooth operation of the furnace top with a deep and stable electrode seating, resulting in an improvement in the technical and economic parameters of the process (see Shrabov E.I., Serov G.V., Sidorov A.N. and other equipment Modernization in the production of silicon alloys (from the experience of the Kuznetsk ferroalloy plant). M: Metallurgy, 1990, 79 S.

Наиболее близким к заявленному изобретению является принятый за прототип способ производства ферросилиция с подавлением периферийных токов путем создания на стенке печи буферного экрана из муллитокорудового и доменного шамотного кирпичей, которые при эксплуатации печи превращаются под действием высоких температур в искусственный гарниссаж, обладающий повышенным электросопротивлением (см. там же с.11).Closest to the claimed invention is a prototype method for producing ferrosilicon with suppression of peripheral currents by creating a buffer screen on the wall of the furnace from mullite ore and blast chamotte bricks, which, when the furnace is operated, turn under the influence of high temperatures into an artificial skull with high electrical resistance (see there same p. 11).

Основным недостатком вышеприведенных известных способов производства сплавов ферросилиция, предусматривающих подавление периферийных токов шихтовой проводимости, является необходимость применения специальной футеровки, трудоемкой в изготовлении и претерпевающей изменение и износ в процессе эксплуатации печи. Обновление же футеровки в случае выхода ее из строя требует остановки печи, что отрицательно сказывается на показателях ее работы и приводит к дополнительным затратам.The main disadvantage of the above known methods for the production of ferrosilicon alloys, providing for the suppression of peripheral currents of charge conductivity, is the need for special lining, laborious in manufacturing and undergoing change and wear during operation of the furnace. Updating the lining in the event of failure of the lining requires stopping the furnace, which negatively affects the performance of its operation and leads to additional costs.

Исходя из анализа вышеуказанных недостатков известных способов производства сплавов ферросилиция, задачей предлагаемого изобретения является обеспечение снижения доли периферийных шунтирующих токов без изменения футеровки стен печи.Based on the analysis of the above disadvantages of the known methods for the production of ferrosilicon alloys, the objective of the invention is to reduce the proportion of peripheral shunt currents without changing the lining of the furnace walls.

Эта задача решается при осуществлении заявляемого изобретения благодаря тому, что при выплавке ферросилиция с содержанием кремния 60-70% в трехфазной рудно-термической печи с обычной угольной футеровкой производят дифференцированную загрузку на колошник шихтовых материалов, состоящих из кремнезема, стальной стружки и углеродистых восстановителей. При этом содержание кремнезема, обладающего по сравнению с остальными компонентами шихты повышенным электрическим сопротивлением, в шихте, подаваемой в три зоны колошника шириной 0,7-1,2 диаметра электрода, расположенные радиально в областях минимального зазора между электродами и футеровкой стен печи, составляет по массе 70-100%.This problem is solved in the implementation of the claimed invention due to the fact that in the smelting of ferrosilicon with a silicon content of 60-70% in a three-phase ore-thermal furnace with conventional coal lining, differential loading of charge materials consisting of silica, steel shavings and carbonaceous reducing agents is performed on the top of the furnace. In this case, the content of silica, which has a higher electrical resistance compared to the other components of the charge, in the charge supplied to the three zones of the furnace top with a width of 0.7-1.2 electrode diameters, located radially in the regions of the minimum gap between the electrodes and the lining of the furnace walls, is weight 70-100%.

Образование при такой подаче шихты буферных слоев в зазоре между электродами и стенкой печи, обогащенных кремнеземом и обладающих повышенным электрическим сопротивлением, препятствует протеканию тока от электродов на стенку печи. Техническим результатом этого являются повышение доли тока, выделяющегося непосредственно в дугах, увеличение доли мощности, выделяемой в центральной области ванны, и улучшение схода шихты.The formation of buffer layers in this gap in the gap between the electrodes and the furnace wall, enriched in silica and having increased electrical resistance, prevents the current from flowing from the electrodes to the furnace wall. The technical result of this is to increase the share of the current released directly in the arcs, increase the share of power released in the central region of the bath, and improve the descent of the charge.

Заявляемые пределы ширины буферных зон (0,7-1,2 диаметра электрода) и содержания кремнезема (70-100%) обусловлены влиянием на величину шунтирующих токов содержания кремнезема в исходной шихте, геометрии ванны печи и электрического режима плавки.The claimed limits of the width of the buffer zones (0.7-1.2 diameter of the electrode) and the silica content (70-100%) are due to the influence on the value of the shunt currents of the silica content in the initial charge, the geometry of the furnace bath and the electric melting mode.

В процессе проведения заявителем анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявления источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, не был обнаружен источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого изобретения. Определение из выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом способе, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".In the process of the applicant conducting an analysis of the prior art, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and identifying sources containing information about analogues of the claimed invention, a source was not found that is characterized by signs that are identical to all the essential features of the claimed invention. The determination of the prototype analogues identified, as the closest analogue in terms of the totality of features, made it possible to establish the set of distinguishing features that are essential for the applicant as seen in the claimed method, as set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed method from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention is not revealed from the prior art determined by the applicant to achieve a technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

Для осуществления заявляемого изобретения не требуется применение специальной технологической оснастки, а используются стандартные рудно-термические электропечи. В частности, опробование заявляемого способа на печи РКО-16,5 при производстве сплава ФС 65 позволило увеличить производительность печи на 15% при снижении расхода электроэнергии на 4%.For the implementation of the claimed invention does not require the use of special technological equipment, and standard ore-thermal electric furnaces are used. In particular, the testing of the proposed method on the RKO-16.5 furnace in the production of FS 65 alloy allowed to increase the furnace productivity by 15% while reducing the energy consumption by 4%.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого способа следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates that when using the proposed method the following combination of conditions:

- средство, воплощающее заявляемый способ, предназначено для использования в промышленности, а именно при производстве сплавов ферросилиция в рудно-термических печах;- a tool embodying the inventive method is intended for use in industry, namely in the production of ferrosilicon alloys in ore-thermal furnaces;

- для заявляемого способа, подтверждена возможность его осуществления с помощью известных средств и методов.- for the proposed method, it is confirmed the possibility of its implementation using known means and methods.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims

The method of smelting ferrosilicon alloys with a silicon content of 60-70% in a three-phase ore-thermal electric furnace with a coal lining of the walls, comprising loading into the furnace the original charge materials containing silica, steel shavings and carbon reducing agents, characterized in that the charge is differentially loaded into the furnace, with this in three zones of the top, located radially in the areas corresponding to the minimum gap between the electrodes and the lining of the walls and a width of 0.7-1.2 diameter of the electrode, serves a mixture containing silica n 70-100 weight%.