RU2206845C2

RU2206845C2 - Furnace-ladle

Info

Publication number: RU2206845C2
Application number: RU2001118596/02A
Authority: RU
Inventors: С.П. Бакуменко
Original assignee: Бакуменко Сергей Пантелеевич
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2003-06-20

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy, possibly melting steel and alloys in system " melting aggregate - furnace-ladle". SUBSTANCE: furnace-ladle includes apparatus for blowing metal through bottom portion, three electrodes connected to secondary windings of three-phase transformer, arranged along circle and shifted in horizontal plane by 120 degrees. Furnace-ladle is provided with forth electrode arranged over metal surface in front of apparatus for bottom blowing. Forth electrode is connected with pole of DC source or AC source whose other pole is connected with zero point of transformer or with group of inductors. EFFECT: simple additional supply of heat energy to ladle, uniform distribution of heat in volume of preheated melt metal, accelerated assimilation of alloying and killing additives, their lowered furnace loss, shortened period of metal processing in furnace-ladle, lowered specific energy consumption. 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, построению печи-ковша, и может быть использовано в системе выплавки стали и сплавов "плавильный агрегат - печь-ковш". The invention relates to electrical engineering, the construction of a ladle furnace, and can be used in the smelting system of steel and alloys "melting unit - ladle furnace".

В настоящее время широкое распространение при выплавке стали получил дуплекс-процесс, состоящий из энергоэкономичного плавильного агрегата, в котором выплавляют жидкий полуфабрикат, и печи-ковша, производящей доводку полуфабриката до заданного химического состава, уровня качества металла, в том числе по разным примесям, газам и загрязненности неметаллическими включениями, а также доводку жидкого металла до заданной температуры для обеспечения процесса разливки и получения качественной отливки. Это достигается тем, что ковш оборудуется устройством для подогрева металла, для ввода легирующих компонентов и раскислителей, а также, в случае необходимости, комплектуют агрегат вакууматорами. At present, the duplex process, which consists of an energy-efficient melting unit in which liquid semi-finished product is melted, and a ladle furnace, which refines the semi-finished product to a given chemical composition, metal quality level, including various impurities, is widely used in steelmaking. and contamination by non-metallic inclusions, as well as fine-tuning of liquid metal to a predetermined temperature to ensure the casting process and to obtain high-quality castings. This is achieved by the fact that the bucket is equipped with a device for heating metal, for introducing alloying components and deoxidizing agents, and, if necessary, complete the unit with vacuum degassers.

Раньше, до появления печей-ковшей, а также и сейчас на многих заводах применяют обычные ковши без подогрева металла в однопечной схеме выплавки с большим отношением высоты столба жидкого металла (Н) к диаметру (D). Previously, before the advent of ladle furnaces, and now many plants use conventional ladles without heating the metal in a one-furnace smelting scheme with a large ratio of the height of the liquid metal column (N) to the diameter (D).

При таких соотношениях основной поток потерь тепла уменьшают путем создания футеровки на боковых плоскостях и донной части ковшей. В этих случаях площадь зеркала металла в ковше получается заниженной, и дополнительная защита верхней части ковша шлаками в основном обеспечивает возможность кондиционного уровня процесса разливки жидкого металла. With these ratios, the main flow of heat loss is reduced by creating a lining on the lateral planes and the bottom of the buckets. In these cases, the area of the metal mirror in the ladle is underestimated, and the additional protection of the upper part of the ladle with slag basically provides the possibility of a conditional level of the process of casting liquid metal.

Технология печи-ковша, как указывалось выше, базируется на глобальном перенесении основных процессов выплавки стали в ковш и совмещается с подогревом металла. The technology of the ladle furnace, as mentioned above, is based on the global transfer of the main steelmaking processes to the ladle and is combined with metal heating.

Наиболее близкой к предложенному устройству печи-ковша является печь-ковш, содержащая в рабочем пространстве источник нагрева, у которого три электрода подключены к трехфазному силовому трансформатору с размещением электродов по окружности со сдвигом на 120^o (Сталь, 2, 1999, с. 22-23). Печь-ковш содержит устройство для продувки через донную часть ковша.Closest to the proposed device of the ladle furnace is a ladle furnace containing a heating source in the working space, in which three electrodes are connected to a three-phase power transformer with the electrodes placed around the circumference with a shift of 120 ^o (Steel, 2, 1999, p. 22- 23). The ladle furnace contains a device for purging through the bottom of the bucket.

Основным недостатком таких печей-ковшей является неравномерность подвода тепловой энергии к верхней площади металла в ковше, особенно у тех ковшей, у которых понижено отношение H/D (большая емкость). Недостатком также является то, что газовый поток не совмещен с зоной подвода энергии к металлу. The main disadvantage of such ladle furnaces is the uneven supply of thermal energy to the upper metal area in the ladle, especially for those ladles in which the H / D ratio is low (high capacity). The disadvantage is that the gas stream is not combined with the zone of energy supply to the metal.

Известен способ продувки металла газами, в том числе и инертными газами в печи-ковше со стороны его донной части (Л.Е.Никольский, И.Ю.Зинуров. Оборудование и проектирование электроплавильных цехов. М.: Металлургия, 1993, с. 102). A known method of purging metal with gases, including inert gases in a ladle furnace from the side of its bottom (L.E. Nikolsky, I.Yu. Zinurov. Equipment and design of electric smelting shops. M: Metallurgy, 1993, p. 102 )

Недостаток такого рода печей-ковшей заключается в том, что газовый поток не совмещен с зоной подвода энергии к металлу
Задачей заявляемого изобретения является:
- создание печи-ковша, обеспечивающего равномерный подвод тепловой энергии по поверхности зеркала металла в ковше;
- сокращение периода нагрева металла в ковше;
- снижение удельного расхода энергии;
- снижение угара легирующих элементов и раскислителей.The disadvantage of this kind of ladle furnace is that the gas stream is not combined with the zone of energy supply to the metal
The objective of the invention is:
- the creation of a ladle furnace, providing a uniform supply of thermal energy over the surface of the metal mirror in the bucket;
- reducing the period of heating the metal in the bucket;
- reduction of specific energy consumption;
- reduction of fumes of alloying elements and deoxidizing agents.

Поставленная задача решается тем, что в печь-ковш, включающую устройство для продувки жидкого металла, силовой трансформатор, три электрода для подогрева электрическими дугами металла в ковше, соединенные с вторичными обмотками силового трансформатора со сдвигом в горизонтальной плоскости на 120^o, дополнительно размещают четвертый электрод над поверхностью металла по вертикальной оси ковша напротив устройства для продувки жидкого металла газом и подключают к полюсу дополнительного источника постоянного или переменного тока, другой полюс которого соединяют с нулевой точкой трехфазного силового трансформатора или с трехфазной группой индуктивного сопротивления для дополнительного подогрева металла в области восходящих потоков жидкого металла.The problem is solved in that in the ladle furnace, including a device for purging liquid metal, a power transformer, three electrodes for heating electric arcs of metal in the bucket, connected to the secondary windings of the power transformer with a horizontal shift of 120 ^o , an additional fourth electrode is placed above the metal surface along the vertical axis of the bucket opposite the device for purging liquid metal with gas and connected to the pole of an additional source of direct or alternating current, another the pole of which is connected to the zero point of a three-phase power transformer or to a three-phase inductive reactance group for additional heating of the metal in the region of upward flows of liquid metal.

В заявляемой печи-ковше при одновременном вводе тепловой энергии в осевую область достигается более равномерный подвод тепла по площади зеркала металла. При продувке металла на счет восходящих потоков газа в зону нагрева быстро распространяется введенная энергия во всем объеме жидкого металла в ковше, ускоряется усвоение легирующих и раскисляющих присадок, сокращается процесс обработки металла в печи-ковше, снижается удельный расход энергии на тонну готовой стали и за счет равномерного и эффективного нагрева шлака и металла улучшается процесс рафинирования металла. In the inventive ladle furnace with the simultaneous introduction of thermal energy into the axial region, a more uniform supply of heat is achieved over the area of the metal mirror. When the metal is blown through, upstream gas flows into the heating zone, the introduced energy quickly spreads in the entire volume of liquid metal in the ladle, the absorption of alloying and deoxidizing additives is accelerated, the metal processing in the ladle furnace is reduced, the specific energy consumption per ton of finished steel is reduced, and uniform and efficient heating of slag and metal improves the process of metal refining.

На фиг. 1, 2, 3 и 4 изображена принципиальная схема печи-ковша, включающая детали: 1 - ковш без крышки (крышка повернута на 90^o для удобства изображения конструкции сечения печи-ковша); 2 - трехфазный силовой трансформатор и подключенные к нему три силовых электрода 3, 4, 5; 6, 7 - источники постоянного и переменного токов; 8 - центрально расположенный электрод, рассчитанный на подключение к одному из источников 6 и 7, в зависимости от принятого технологического варианта плавки; 9 - устройство для продувки металла; 10 и 11 - направления движения металла и газового потока в печи-ковше; 12 - трехфазная группа индуктивного сопротивления.In FIG. 1, 2, 3 and 4 shows a schematic diagram of a ladle furnace, including parts: 1 - a bucket without a lid (the lid is rotated 90 ^o for the convenience of depicting the cross-sectional design of the ladle furnace); 2 - three-phase power transformer and three power electrodes 3, 4, 5 connected to it; 6, 7 - sources of direct and alternating currents; 8 - a centrally located electrode, designed to be connected to one of the sources 6 and 7, depending on the accepted technological variant of melting; 9 - a device for purging metal; 10 and 11 - the direction of movement of the metal and gas flow in the ladle furnace; 12 - three-phase inductive reactance group.

Цепь, питающая силовой электрод 8 от источников постоянного или переменного токов, условно графически помещена в общем круговом контуре. The circuit supplying the power electrode 8 from sources of constant or alternating currents is conventionally graphically placed in a common circular circuit.

Рабочий режим выполняют следующим образом. В печь-ковш заливают жидкий полуфабрикат. Через свод вводят электроды 3, 4, 5, 8, подключенные к источнику 2 и к одному из источников 6, 7. При необходимости вводят шлакообразующие. The operating mode is as follows. A liquid semi-finished product is poured into the ladle furnace. Through the arch enter electrodes 3, 4, 5, 8, connected to the source 2 and to one of the sources 6, 7. If necessary, enter slag-forming.

Зажигание дуг производят по обычной процедуре от силового трехфазного трансформатора 2. На электроды 3, 4, 5 подают напряжение от источника тока и зажигают дуги. Продувку металла газами производят на рабочих режимах. Дугу от источника тока 6 или 7 возбуждают при горячих дугах от силового трансформатора 2. Ignition of the arcs is carried out according to the usual procedure from a power three-phase transformer 2. Voltage is supplied to the electrodes 3, 4, 5 from a current source and the arcs are ignited. The metal is purged with gases at operating conditions. The arc from the current source 6 or 7 is excited with hot arcs from the power transformer 2.

Таким образом, предлагаемая печь-ковш является дальнейшим прогрессивным развитием схемы печи-ковша, обеспечивающим решение и интенсификацию технологии внепечной обработки на основе дуплекс-процесса "плавильный агрегат - печь-ковш", особенно для плавок, выплавляемых в печах повышенной емкости. Thus, the proposed ladle furnace is a further progressive development of the ladle furnace scheme, providing a solution and intensification of the secondary furnace technology based on the duplex process “melting unit - ladle furnace”, especially for melts smelted in high-capacity furnaces.

Claims

A ladle furnace containing a device for purging metal through the bottom of the bucket, three electrodes for heating by electric arcs of metal, connected to the secondary windings of a three-phase power transformer and located above the metal surface in a circle with a shift in the horizontal plane of 120 ^o , characterized in that it equipped with a fourth electrode located above the metal surface along the vertical axis of the bucket opposite the device for blowing metal gas and connected to the pole of an additional source of standing current or alternating current, the other pole of which is connected to the zero point of a three-phase power transformer or to a three-phase inductive resistance group for additional heating of liquid metal in the region of its upward flows.