RU2483126C1 - Печь электрошлакового переплава металлосодержащих отходов - Google Patents
Печь электрошлакового переплава металлосодержащих отходов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2483126C1 RU2483126C1 RU2011141932/02A RU2011141932A RU2483126C1 RU 2483126 C1 RU2483126 C1 RU 2483126C1 RU 2011141932/02 A RU2011141932/02 A RU 2011141932/02A RU 2011141932 A RU2011141932 A RU 2011141932A RU 2483126 C1 RU2483126 C1 RU 2483126C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- mold
- slag
- metal
- funnel
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 29
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen(.) Chemical compound [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- PWKWDCOTNGQLID-UHFFFAOYSA-N [N].[Ar] Chemical compound [N].[Ar] PWKWDCOTNGQLID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010814 metallic waste Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области черной и цветной металлургии, в частности к печам электрошлакового переплава металлосодержащих отходов с применением нерасходуемых электродов. В печи используется нерасходуемый электрод, выполненный с проходящим по всей длине осевым отверстием для образования в его торцевой части электрической дуги, при этом нерасходуемый электрод снабжен наконечником из карбидообразующего материала с осевым отверстием, который расположен ниже торца воронки, причем нерасходуемый электрод, воронка и кристаллизатор размещены соосно между собой, а на внутреннюю поверхность верхней части кристаллизатора нанесен напылением огнеупорный слой. Изобретение позволяет осуществить плавление металлосодержащих отходов в объеме электрической дуги под шлаком в восстановительной атмосфере, что существенно повышает качество получаемых металлических заготовок. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к электрометаллургии стали и может быть использовано при переработке металлосодержащих отходов (металлошлаковой стружки, металлизованных окатышей, кусков металла, шлаков с корольками металлов и т.д.) в печах [1, 2] электрошлакового переплава (ЭШП).
Известны печи электрошлакового переплава [3с 227, рис.8-1], в которых сущность процесса заключается в следующем. Расходуемый электрод (поз.1 на рис.8-1) из переплавляемого металла погружается в слой жидкого электропроводящего шлака (2), размещенный в водоохлаждаемом металлическом кристаллизаторе (3), к которому примыкает водоохлаждаемый поддон (4). Электрический ток, проходящий по электроду (1) и шлаку (2), поддерживает последний в расплавленном состоянии. Часть тепла, выделяемого в шлаковой ванне, передается электроду, торец которого оплавляется. Использование печи на основе данного метода [1,3] электрошлакового переплава (ЭШП) для переработки отходов (стружки, окатышей и др.) не является технологически и экономически эффективным из-за значительных потерь [2] и затрат тепла на расплавление электрода.
В целях снижения тепловых потерь в системе электрод-шлак-кристаллизатор применяют схему ЭШП [1] с.58, при которой шлаковая ванна размещается в футерованной огнеупорами емкости, установленной над водоохлаждаемым медным кристаллизатором. Известна работа [1, рис.26, с.60] по выплавке стальных слитков методом дугового шлакового переплава (ДШП). В печи поэтому методу, в отличие от печей ЭШП [2, 3] используется устойчивый дуговой разряд (электрическая дуга) между торцом расходуемого электрода и поверхностью жидкого металла. Промышленной проверкой установлено [1, с.60], что печь непрерывного действия по методу ДШП может дать непрерывную заготовку металла, не уступающую таковой при выплавке [1, 2] по методу ЭШП со значительно меньшими (в 1,5-2 раза) энергетическими затратами.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является печь ЭШП по методу электрошлакового переплава [4] металлической стружки (рис.2, с.29), включающая бункер (1), весовой дозатор (2), воронку (4), электрод (5), источник питания (6), тиристорный регулятор тока (7) и водоохлаждаемый кристаллизатор (8). Данная конструкция печи ЭШП [1, 4] предусматривает схему плавки стружки, мелких кусков металла [4 рис.2, с.29] или других металлоотходов при помощи дозирующего устройства (2) с использованием для подогрева шлака с помощью расходуемого металлического и нерасходуемого графитизированного электрода, например графитового [5].
Подачу стружки (окатышей и др.) в кристаллизатор [4, поз.8 на рис.2] осуществляют таким образом, чтобы исключить возможность замыкания цепи электрод-стружка-кристаллизатор. Для интенсификации процесса плавления в печи ЭШП стружку и другие металлоотходы подают в наиболее горячую приэлектродную шлаковую зону, что обеспечивается ленточным дозатором (3) и шнековым питателем (4).
Недостатком данной конструкции печи электрошлакового переплава является то, что в технологической схеме [4] системы электрод-шлак-кристаллизатор используется принцип генерации тепла за счет подвода электрического тока через электрод к шлаку без образования электрической дуги, что не позволяет интенсифицировать теплообмен путем излучения дуги, а следовательно, меньшая доля тепла в системе электрод - шлак используется на плавление стружки (окатышей и др.) в шлаковом расплаве под электродом.
Изобретением является обеспечение в предлагаемой печи ЭШП (фиг.1) более высоких температурных условий за счет использования тепла излучения для плавления стружки и других металлосодержащих отходов в приэлектродном пространстве в системе электрод - шлак - кристаллизатор на основе образования электрической дуги в этой системе на выходе из отверстия в торцевой части электрода [5, 6], что не предусматривается в прототипе [4] и в других известных конструкциях печей ЭШП [1, 3].
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемой новой конструкции печи ЭШП используется (фиг.1) нерасходуемый электрод (12), который по всей своей длине имеет осевое отверстие (13) с выходом из него при работе печи электрической дуги (21), причем оси электрической дуги (21), воронки (6), кристаллизатора (7) и нерасходуемого электрода (12) размещены соосно между собой в шлаке (2), а внутренняя поверхность верхней части кристаллизатора (7) имеет напыленный футерованный огнеупорный слой (22), причем нерасходуемый электрод (12) в печи имеет на конце наконечник (25) с осевым отверстием (13), который выполнен из карбидообразующего материала [5], в шлаке (20) торец наконечника (25) размещен ниже торца воронки (6) в верхней части кристаллизатора (7) и, к тому же, над желобом (5) установлены бункер (2) и весовой дозатор (3), которые предназначены для подачи отходов через воронку (6) в водоохлаждаемый кристаллизатор (7), в верхней части нерасходуемого электрода (12 в осевом отверстии (13) размещены приемная воронка (11) с трубой (10) так, чтобы через воронку (11) подавался бы шлакообразующий и углеродсодержащий материал, а по трубе (10) аргон (азот) или другой газ, например природный, а также в печи ЭШП предусмотрено, что верхняя часть кристаллизатора (7) имеет в стенке отверстие и патрубок (шлаковую летку) для отвода жидкого шлака (8) из кристаллизатора (7) в шлаковую чашу (9).
Кроме того, в печи ЭШП (фиг.1) предусмотрено, что нерасходуемый электрод (12) с наконечником (25) подсоединен к источнику питания (17) и имеет регулятор тока (18), а на выходе из кристаллизатора предусмотрен механизм вытяжки затвердевшей (24) металлической заготовки [4].
Общий вид конструкции предлагаемой печи ЭШП приведен на фиг.1, а особенности ее работы заключаются в следующем. После закрепления в печи нерасходуемого электрода (12) с наконечником (25) из графитизированного материала по центру воронки (6) и кристаллизатора (7) и установления затравки (металлической шайбы) на поддоне подают электроэнергию (15) к электроду (12) с образованием электрической дуги (21) между электродом и стружкой (16) на металлической шайбе. При дуговом разряде (21) начинает расплавляться стружка (16) и шлакообразующий материал с образованием на поддоне (металлической шайбы) жидкого шлака (20) и расплавленного металла (23) в верхней части кристаллизатора (7), где имеется напыленный футерованный из огнеупора слой (22). Далее, по мере накопления жидкого металла (23) в кристаллизаторе осуществляется вытяжка затвердевшего стального слитка (24), а в зону электрической дуги (21) с высокими температурами, соответственно, в печи ЭШП (фиг.1) предусмотрена технология непрерывного обновления шлака (20) и его скачивания через шлаковую летку (8) в шлаковую чашу (9). Для обеспечения вспенивания шлака и восстановительных условий при плавлении отходов осуществляется подача в шлак (20) углеродсодержащего материала в потоке аргона (10) или другого газа, например природного газа, который, к тому же, снижает или устраняет окисление [5, 6] торцевой части электрода (25), подается необходимый расход стружки (16) или других металлосодержащих отходов по схеме, например, печи непрерывного ЭШП [4 с.60 рис.26]. Подача стружки (окатышей и других материалов) в зону жидкого шлака (20) и электрической дуги (21) в приэлектродном пространстве осуществляется (см. фиг.1) по тракту бункер (2) с крепежами (1), весы-дозатор (3) и воронку (6) над кристаллизатором (7).
Шлакообразующие материалы подаются в зону жидкого шлака (20) и электрической дуги (21) через промежуточную воронку (11) с помощью загрузочного устройства, а аргон (азот) или другой газ по трубе (10) по осевому отверстию (13) нерасходуемого электрода (12) в кристаллизатор (7). Нерасходуемый электрод (12) удерживается электродержателем (15) с токоподводом (19). Электрический ток от источника питания (17) подается на электрод (12) с применением системы регулирования мощности дуги (18).
Экспериментальная проверка работы печи ЭШП (фиг.1) в лабораторных условиях подтверждает принципиальную возможность и эффективность практического использования данной конструкции печи непрерывного электрошлакового переплава металлосодержащих отходов (стружки, окатышей и т.д.). Этот принцип работы печи ЭШП частично рассмотрен в работе [1 с.60, рис.26] с подтверждением ее практического использования [4 с.29, рис.2].
Внедрение в практику использования электрошлакового переплава металлосодержащих отходов на основе новой конструкции печи (фиг.1) позволит осуществлять переплавку отходов в высококачественную сталь при снижении в 1,5-2 раза энергетических затрат в сравнении с типовой схемой ЭШП по прототипу [4 с.29, рис.2] и по данным работ [1, 3].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. А.Г.Глебов, Е.И.Мошкевич. Электрошлаковый переплав. М.: Металлургия, 1985, - 343 с.
2. И.Ю.Лютый, Ю.В.Латаш. Электрошлаковая выплавка и рафинирование металла. Киев: Наукова думка, 1982, - 185 с.
3. А.Д.Свенчанский, М.Я.Смелянский. Электрические промышленные печи. М.: «Энергия», 1970, - 264 с.
4. А.Е.Вомков, А.Г.Шакимов. Производство легированной стали методом электрошлакового переплава стружки. М.: Сталь №12, 1989, с.27-30.
5. Патент РФ №2158062. Способ защиты нерасходуемого электрода в шлаковом расплаве. www.kifa-patent.ru.
6. Швеция 12В13П. Способ восстановительной плавки окислов железа с использованием полого электрода в дуговой печи. Заявка 449108 от 25.05.81, №8103267, МКИ С21В 11/10.
Claims (6)
1. Печь электрошлакового переплава (ЭШП) металлосодержащих отходов, содержащая кристаллизатор с установленной в верхней его части воронкой и наклонным желобом для подачи металлосодержащих отходов через воронку в приэлектродную шлаковую зону, электрод с электрододержателем, соединенный с источником питания, отличающаяся тем, что используется нерасходуемый электрод, выполненный с проходящим по всей длине осевым отверстием для образования в его торцевой части электрической дуги, при этом нерасходуемый электрод снабжен наконечником из карбидообразующего материала, который расположен в верхней части кристаллизатора ниже торца воронки, причем нерасходуемый электрод, воронка и кристаллизатор размещены соосно между собой, а на внутреннюю поверхность верхней части кристаллизатора нанесен напылением огнеупорный слой.
2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена системой регулирования мощности электрической дуги.
3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что над наклонным желобом установлены бункер и весовой дозатор для подачи металлосодержащих отходов через воронку в кристаллизатор.
4. Печь по п.1, отличающаяся тем, что в верхней части нерасходуемого электрода в осевом отверстии размещены приемная воронка для подачи шлакообразующих и углеродсодержащих материалов и труба для подачи аргона, азота или природного газа.
5. Печь по п.1, отличающаяся тем, что в верхней части стенки кристаллизатора выполнено отверстие с патрубком для отвода жидкого шлака в шлаковую чашу.
6. Печь по п.1, отличающаяся тем, что нерасходуемый электрод с наконечником подсоединен к источнику питания и имеет регулятор тока, а кристаллизатор снабжен механизмом вытяжки затвердевшей металлической заготовки.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011141932/02A RU2483126C1 (ru) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | Печь электрошлакового переплава металлосодержащих отходов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011141932/02A RU2483126C1 (ru) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | Печь электрошлакового переплава металлосодержащих отходов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011141932A RU2011141932A (ru) | 2013-04-27 |
| RU2483126C1 true RU2483126C1 (ru) | 2013-05-27 |
Family
ID=48791909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011141932/02A RU2483126C1 (ru) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | Печь электрошлакового переплава металлосодержащих отходов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2483126C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2603409C2 (ru) * | 2015-04-17 | 2016-11-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Печь электрошлакового переплава с полым нерасходуемым электродом |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3768543A (en) * | 1971-06-15 | 1973-10-30 | V Kolisnyk | Electro-slag furnace for producing continuous ingot |
| FR2646859A1 (fr) * | 1989-05-15 | 1990-11-16 | Consarc Corp | Procede et appareil pour regler les isothermes d'electrode dans une refonte d'electro-laitier |
| SU1700073A1 (ru) * | 1989-12-26 | 1991-12-23 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Способ электрошлакового переплава некомпактных материалов |
| SU1670946A1 (ru) * | 1990-01-02 | 1995-05-20 | Институт электросварки им.Е.О.Патона и Электрометаллургический завод "Электросталь" | Способ электрошлакового переплава некомпактных материалов |
-
2011
- 2011-10-18 RU RU2011141932/02A patent/RU2483126C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3768543A (en) * | 1971-06-15 | 1973-10-30 | V Kolisnyk | Electro-slag furnace for producing continuous ingot |
| FR2646859A1 (fr) * | 1989-05-15 | 1990-11-16 | Consarc Corp | Procede et appareil pour regler les isothermes d'electrode dans une refonte d'electro-laitier |
| SU1700073A1 (ru) * | 1989-12-26 | 1991-12-23 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Способ электрошлакового переплава некомпактных материалов |
| SU1670946A1 (ru) * | 1990-01-02 | 1995-05-20 | Институт электросварки им.Е.О.Патона и Электрометаллургический завод "Электросталь" | Способ электрошлакового переплава некомпактных материалов |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ВОМКОВ А.Е. и др. Производство легированной стали методом электрошлакового переплава стружки. Сталь No.12. - М.: Металлургия, 1989, с.27-30. * |
| ВОМКОВ А.Е. и др. Производство легированной стали методом электрошлакового переплава стружки. Сталь №12. - М.: Металлургия, 1989, с.27-30. * |
| Электрошлаковые печи/Под ред. академика Б.Е.Патона. - Киев: Наукова Думка, 1976, с.396-398. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2603409C2 (ru) * | 2015-04-17 | 2016-11-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Печь электрошлакового переплава с полым нерасходуемым электродом |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011141932A (ru) | 2013-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114096688B (zh) | 用铬铁矿制备低碳铬铁的方法和系统以及所制备的低碳铬铁 | |
| US11389873B2 (en) | Method for producing metal powders by means of gas atomization and production plant of metal powders according to such method | |
| RU2089633C1 (ru) | Устройство для плавления и литья металлов и сплавов | |
| KR101639936B1 (ko) | 구리 정광을 정련하는 방법 및 배열체 | |
| GB2497546A (en) | Base Metal Recovery | |
| JP6378683B2 (ja) | プラズマ誘起蒸散法 | |
| CN108251654A (zh) | 一种用于精炼废金属碎料的电渣重熔装置及方法 | |
| RU2487181C1 (ru) | Способ электрошлакового переплава металлосодержащих отходов | |
| WO2013133332A1 (ja) | チタン鋳塊およびチタン合金鋳塊の連続鋳造装置および連続鋳造方法 | |
| RU2483126C1 (ru) | Печь электрошлакового переплава металлосодержащих отходов | |
| WO1989007499A1 (en) | Superheating and microalloying of molten metal by contact with a plasma arc | |
| US5963579A (en) | Method of heating a molten metal in a continuous casting tundish using a plasma torch, and tundish for its implementation | |
| US3723630A (en) | Method for the plasma-ac remelting of a consumable metal bar in a controlled atmosphere | |
| RU2715822C1 (ru) | Способ электрошлакового переплава металлосодержащих отходов | |
| JP3229888B2 (ja) | 金属材料の処理装置及び処理方法 | |
| SE430573B (sv) | Anordning for tillforing av smelt stal till ett got under stelnande | |
| JP2002086251A (ja) | 合金の連続鋳造方法 | |
| RU2487306C1 (ru) | Устройство для загрузки металлизованных окатышей в дуговую печь | |
| RU60936U1 (ru) | Устройство для прямого восстановления металлов | |
| RU2335549C2 (ru) | Способ ввода шихты в плазменно-дуговую электропечь и устройство для его осуществления | |
| RU62847U1 (ru) | Устройство для подачи, перемешивания и подогрева жидкой стали при непрерывной разливке | |
| RU2476601C1 (ru) | Способ электродугового углетермического восстановления железа из титаномагнетита с получением металлопродукта в виде порошка и гранул и устройство для его осуществления | |
| AU656575B2 (en) | Heating method and apparatus | |
| RU2603409C2 (ru) | Печь электрошлакового переплава с полым нерасходуемым электродом | |
| RU72227U1 (ru) | Установка электрошлакового переплава чугунной стружки |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161019 |