ФУТЕРОВКА ВАННЫ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ПЕРЕДЕЛЬНОГО ФЕРРОХРОМА Российский патент 1995 года по МПК F27D1/00 

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к печам для производства ферросплавов, в частности к футеровке ванны электродуговой печи для выплавки передельного феррохрома.

Известна футеровка ванны печи для выплавки передельного феррохрома (Еднерал Ф.П. Электрометаллургия стали и ферросплава. М. Металлургия, 1977, с. 366 367). Она включает два ряда магнезитовых кирпичей "на плашку" и 10 11 рядов "на ребро", каждый из которых развернут относительно предыдущего на 45 90^о. Стены печи выполнены из магнезитового кирпича "на ребро".

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.

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 выполнен из магнезитового кирпича "на торец". Футеровка содержит также бортовую часть, выполненную из магнезитового кирпича.

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.

Разработанная футеровка ванны печи позволяет значительно сократить время ее разогрева после капитального ремонта, обеспечить качественный прогрев ванны и нормальную работу летки.

Сущность разработанной футеровки заключается в том, что она 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 в виде подовой массы переменного сечения и покрывает магнезитовые кирпичи от основания концентратора энергии до бортовой части печи. Поверхности концентратора энергии и углеродсодержащего слоя после их установки и выполнения заправлены токопроводящим слоем.

Особенностью установленного концентратора энергии и углеродсодержащего слоя является то, что они необходимы лишь на период пуска печи после капитального ремонта и в первое время работы ее. В дальнейшем эти дополнительные элементы футеровки разрушаются, однако именно их наличие позволяет в процессе пуска печи увеличить электрическую проводимость подины ванны, обеспечить концентрацию электрической и тепловой энергии в центре ее, за счет чего качественно прогревается подина, нормально функционирует летка, значительно сокращается время пуска печи и выход ее на номинальную производительность.

На фиг. 1 представлена эквивалентная электрическая схема электродуговой печи для выплавки передельного феррохрома, составленная с учетом установки концентратора энергии и выполнения 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.

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 тока, что приводит к интенсификации прогрева подины ванны печи, а также к значительному снижению времени ее пуска.

На фиг. 2 представлено разработанное устройство, поперечный разрез; на фиг. 3 план печи с футеровкой; на фиг. 4 основные геометрические параметры футеровки.

Разработанная футеровка включает последний ряд магнезитовых кирпичей 1, установленных "на торец", бортовую часть, выполненную из магнезитовых кирпичей 2, концентратор 3 энергии, углеродсодержащий слой 4, токопроводящую засыпку 5, летку 6.

Футеровка ванны 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, т.е. d_к ≅ d_рэ d_э, где: d_к диаметр основания концентратора энергии 3; d_рэ диаметр распада электродов; d_э диаметр электрода. Высота концентратора 3 энергии составляет 0,5 0,8 диаметра электрода, т.е. h_к 0,5 0,8 d_э, где h_к высота концентратора энергии.

После установки концентратора 3 энергии от его основания до бортовой части 2 футеровки подины ванны печи последний ряд магнезитовых кирпичей, установленных "на торец", покрывают углеродсодержащим слоем, который выполняется из подовой массы. Углеродсодержащий слой выполняется переменного сечения. Так, толщина этого слоя у основания концентратора энергии 3 не превышает высоту удаления основания летки 6 от подины ванны печи, а высота углеродсодержащего слоя у бортовой части 2 не превышает половину высоты удаления основания летки от подины ванны печи. На фиг. 4 приведены некоторые геометрические параметры футеровки. Здесь: d_к диаметр основания концентратора энергии 3, d_в диаметр ванны печи.

После установки концентратора 3 энергии, и выполнения углеродсодержащего слоя 4 производят заправку их наружных поверхностей токопроводящим материалом. В качестве токопроводящего материала применяют смесь дробленного ферромарганца и хромовой руды в соотношении 2 1, при этом толщина этой смеси на подине ванны печи составляет не менее 400 мм, а у ее бортовой части не менее 300 мм.

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", что приводит к увеличению электрического тока, а также 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.

Концентратор энергии и углеродсодержащий слой через месяц-два после пуска печи будет разрушен. 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.

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, снижаются удельные нормы расхода электроэнергии.

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.

Использование: в металлургии, для выплавки передельного феррохрома. Сущность изобретения: подовые блоки печи выполнены с защитным покрытием, состоящим из углеродсодержащего и токопроводящего слоев. Углеродсодержащий слой выполнен в виде углеродсодержащего концентратора энергии, установленного в центре подины. Углеродсодержащий слой от отнования углеродсодержащего концентратора энергии до боковых стен имеет переменное сечение в виде скосов, уменьшающихся от центра к периферии. Блоки, формирующие подину, выполнены из магнезита. Наружные поверхности углеродсодержащего слоя и концентратора энергии заправлены смесью дробленого ферромарганца и хромовой руды в соотношении 2 1. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ФУТЕРОВКА ВАННЫ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ПЕРЕДЕЛЬНОГО ФЕРРОХРОМА, содержащая металлический кожух, футеровку из теплоизоляции, кирпичной кладки, боковых стен и подины, выполненной из блоков, установленных на торец, покрытой двуслойным защитным покрытием над подиной, выполненным из углеродсодержащего и токопроводящих слоев, отличающиеся тем, что углеродсодержащий слой выполнен в виде углеродсодержащего концентратора энергии, установленного в центре подины, при этом углеродсодержащий слой от основания углеродсодержащего концентратора энергии до боковых стен имеет переменное сечение в виде скосов, уменьшающихся от центра к периферии, а блоки, формирующие подину, выполнены из магнезита, причем наружные поверхности углеродсодержащего слоя и концентратора энергии заправлены смесью дробленного ферромарганца и хромовой руды в соотношении 2 1. 2. Футеровка по п.1, отличающийся тем, что концентратор энергии выполнен в виде конуса, при этом диаметр основания его не превышает разности диаметров распада электродов и диаметра электрода, а высота концентратора энергии составляет 0,5 0,8 диаметра электрода. 3. Футеровка по п.1, отличающаяся тем, что углеродсодержащий слой выполнен из подовой массы, при этом высота этого слоя у основания концентратора энергии не превышает высоту удаления основания летки от подины ванны печи, а высота углеродсодержащего слоя у боковой стенки не превышает половину высоты удаления основания летки от подины ванны печи.