СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ И ДУГОВАЯ ЭЛЕКТРОПЕЧЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C21C5/52 F27D17/00 

Изобретение относиться к металлургии, конкретнее, к выплавке стали в дуговой электропечи.

Наиболее близким по технической сущности является способ выплавки стали в дуговой электропечи, включающий загрузку в электропечь шихты, ее подогрев и расплавление, удаление в процессе плавки отходящих газов из рабочего пространства печи через газозаборное отверстие в своде или стенке печи и через газоотсос от рабочего окна печи. Дуговая электропечь для выплавки стали содержит корпус с рабочим окном в боковой стенке, сводовые электроды и газовые горелки, выполненное в своде или стенке корпуса газозаборное отверстие, соединенное трубопроводом с дымососом, трубопроводы газоотсоса от рабочего окна печи. (См. авт. св. СССР N 915983, кл. B 08 B 15/00, F 27 B 3/08, бюлл. изобр. N 12, 1982).

Недостатком известного способа и устройства является низкая производительность и эффективность работы электропечи. Это объясняется тем, что нагретые печные газы удаляются из рабочего пространства печи через газозаборное отверстие в ее стенках или в своде, а также через окно под действием дымососов. В этих условиях теряется значительное количество тепла из печи, что снижает интенсивность нагрева и расплавления шихты, увеличивает время выплавки стали в дуговой электропечи.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении производительности и эффективности работы электропечи.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ выплавки стали в дуговой электропечи включает загрузку в электропечь шихты, ее подогрев и расплавление, удаление в процессе выплавки отходящих газов из рабочего пространства печи через газозаборное отверстие в своде или стенке печи и через отсос от рабочего окна печи.

Перед загрузкой шихты в рабочее пространство печи через рабочее окно вводят патрубок газоотсоса, затем загружают шихту до высоты, превышающей уровень рабочего окна на 0,1-0,95 расстояния от его верха до верхнего торца стенки печи, перекрывают газозаборное отверстие в своде или стенке печи и в течение 0,1-0,5 времени расплавления шихты удаляют отходящие газы из рабочего пространства печи через патрубок. Затем патрубок выводят из печи, а газы удаляют через газозаборное отверстие в своде или стенке печи. В процессе расплавления шихты отходящие газы из рабочего пространства печи удаляют попеременно через патрубок газоотсоса от рабочего окна печи и через газозаборное отверстие в своде или стенке печи, при этом через них дополнительно попеременно подают в рабочее пространство печи нагретые отходящие газы из другого теплового агрегата. При этом используют нагретые отходящие газы от сталеплавильных агрегатов, второй ванны дуговой электропечи или нагревательной печи.

Дуговая электропечь для выплавки стали содержит корпус с рабочим окном в боковой стенке, сводовые электроды и газовые горелки, выполненное в своде или стенке корпуса газозаборное отверстие, соединенное трубопроводом с дымососом, трубопроводы газоотсоса от рабочего окна печи.

Дымосос снабжен клапаном, а газоотсос от рабочего окна печи снабжен Г-образным патрубком, смонтированным на полой опоре, соединенной с приводом, с возможностью поворота в горизонтальной плоскости и ввода его торцевой части в рабочее пространство печи через рабочее окно. Полая опора шарнирно соединена с выполненным стационарно трубопроводом газоотсоса от рабочего окна печи, который снабжен клапаном. Торцевая часть патрубка выполнена коробчатого сечения с габаритами в поперечном сечении соразмерными с габаритами рабочего окна, нижняя грань торцевой части патрубка выполнена плоской, а верхняя наклонена к нижней грани под углом 20-60^o. Газообразное отверстие в своде или стенке печи и газоотсос от рабочего окна соединены посредством трубопроводов и дымососов с клапанами с рабочим пространством другого теплового агрегата. Кроме того, газозаборное отверстие в своде или стенке печи и газоотсос от рабочего окна печи соединены посредством трубопроводов и дымососов с клапанами в рабочем пространстве сталеплавильного агрегата, второй ванны дуговой электропечи или нагревательной печи.

Повышение производительности и эффективности работы электропечи будет происходить вследствие нагрева шихты печными газами непосредственно в печи в процессе расплавления ее, а также подачи горячих газов в печь. Это обеспечивается за счет патрубка, вводимого в рабочее пространство печи на определенное время.

Диапазон значений выдержки патрубка в рабочем пространстве печи в пределах 0,1-0,5 времени расплавления шихты объясняется теплофизическими закономерностями нагрева и расплавления шихты. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимый нагрев шихты. При больших значениях патрубок может быть выведен из строя от излучения дуг или брызгами жидкого металла после прекращения экранирующего действия шихты в результате ее оседания.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от емкости печи.

Диапазон значений уровня шихты над верхом рабочего окна в пределах 0,1-0,95 расстояния от верха рабочего окна до верхнего торца боковых стенок печи объясняется теплофизическими закономерностями нагрева шихты. При меньших значениях будет подвергаться нагреву отходящими газами незначительное количество шихты. Большие значения устанавливать не имеет смысла, т.к. при этом будет затруднена установка свода на печь.

Указанный диапазон устанавливают в обратной зависимости от насыпной массы шихты.

Выполнение верхней грани торцевой части патрубка наклонной к нижней грани под углом в пределах 20-60^o объясняется необходимостью увеличения объема шихты, через который проходит отводимый или подводимый по патрубку газ, а также его производительностью.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения, со ссылкой на чертеж, на котором показано: на фиг. 1 схема дуговой электропечи для выплавки стали, продольный разрез, на фиг.2 то же, разрез А-А.

Дуговая электропечь для выплавки стали состоит из корпуса 1, свода 2, газозаборных отверстий 3 и 4, электродов 5, патрубка Г-образной формы 6, торцевой части 7, рабочего окна 8, граней торцевой части патрубка 9 и 10, опоры патрубка 11, привода поворота 12, перекрытия 13, трубопровода 14, шарнира 15. Позицией 16 обозначена шихта.

Способ выплавки стали осуществляют и дуговая электропечь работает следующим образом.

Пример. Перед началом выплавки стали в двухванной электропечи в рабочее пространство одной из ванн соответствующей емкости загружают при снятом своде 2 холодную или предварительно нагретую металлическую шихту 16, а также необходимые по технологии выплавки стали.

Дуговая электропечь состоит из корпуса 1 со сводом 2, через который в печь вводятся электроды 5. В своде 2 или в стенке корпуса 1 печи имеются газозаборные отверстия 3 или 4, соединенные с соответствующими дымососами и клапанами, а также рабочее окно 8. Рядом с одним корпусом 1 ванны печи установлен другой корпус ванны двухванной дуговой электропечи (не показано), также снабженный Г-образным патрубком.

На перекрытии 13 рабочей площадки установлена полая опора 11 в виде поворотной трубы, соединенная рычагом с приводом поворота 12, например, гидроцилиндром. Опора 11 соединена через шарнирное соединение 15 со стационарным трубопроводом 14, соединенным в свою очередь при помощи трубопроводов и клапанов с рабочим объемом другой ванны электропечи, а также с дымососом, также снабженным клапаном.

На опоре 11 смонтирован газоотсос в виде Г-образного патрубка 6 с возможностью поворота в горизонтальной плоскости под действием привода 12 и снабженного торцевой частью 7. Торцевая часть 7 патрубка 6 выполнена коробчатого сечения и имеет габариты в поперечном сечении, соразмерные с габаритами рабочего окна 8. Нижняя грань 9 торцевой части 7 Г-образного патрубка 6 выполнена плоской и горизонтальной, а верхняя грань 10 наклонной к нижней под углом 20-60^o. При повороте патрубка 6 его торцевая часть 7 входит в рабочее окно 8 на необходимое расстояние, например, равное 0,1-0,4 радиуса рабочего пространства корпуса печи 1.

Перед началом выплавки стали на корпус торцевой части 7 патрубка 6 загружают шихту до уровня, превышающего верхний уровень рабочего окна 8 на 0,1-0,95 расстояния от этого уровня до уровня верхнего торца боковых стенок корпуса 1 печи. Затем производят нагрев шихты 16 электрическими дугами электродов 5 или газовыми горелками (не показаны). В течение периода 0,1-0,5 времени расплавления загруженного количества шихты производят удаление печных газов из корпуса 1 печи через Г-образный патрубок 6, трубную опору 11 и трубопровод 14, перекрыв перед этим газозаборные отверстия 3 и 4. По истечении этого времени торцевую часть 7 Г-образного патрубка 6 выводят из рабочего окна 8 печи, имеющего размеры, например, 1,0х1,3 м, и удаляют печные газы через газозаборные отверстия 3 или 4.

В процессе расплавления шихты 16 удаления печных газов производится попеременно через патрубок 6 и через газозаборные отверстия 3 или 4. При этом также попеременно производиться подача в рабочее пространство ванны печи через патрубок 6 и газозаборные отверстия 3 или 4 отходящих печных газов от другого теплового агрегата, другой электропечи, другого сталеплавильного агрегата или нагревательной печи. Цикл изменения движения отходящих печных газов устанавливается в пределах, например, 0,1-0,2 времени расплавления загруженного количества шихты. Попеременную подачу и удаление печных газов осуществляют посредством перекрытия и открытия клапанов соответствующих дымососов. После вывода патрубка 6 из печи открывают клапан дымососа удаления печных газов через газозаборные отверстия 3 или 4. При удалении печных газов из печи и их подаче в печь последние дополнительно нагревают шихту, проходя через ее слои.

В таблице приведены примеры осуществления способа и работы электродуговой печи с различными технологическими и конструктивными параметрами.

В первом примере вследствие недостаточного времени нахождения в печи патрубка не обеспечивается необходимая интенсивность нагрева шихты, при этом увеличивается время ее нагрева до заданной температуры.

В пятом примере вследствие большого времени нахождения патрубка в печи снижается эффективность нагрева шихты из-за значительного повышения ее температуры с одновременным понижением значения коэффициента теплоотдачи на поверхности шихты.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия удаления печных газов от других сталеплавильных агрегатов или от другой ванны двухванной печи увеличивается время на нагрев и расплавление шихты.

В примерах 2-4 вследствие удаления печных газов через вводимый в печь патрубок и подачи в печь нагретых печных газов от другого сталеплавильного агрегата или другой ванны двухванной печи происходит интенсификация и сокращение времени нагрева и расплавления шихты. При этом происходит дожигание СО до СО₂, что уменьшает потери тепла.

Применение способа и дуговой электропечи позволяет повысить производительность и эффективность выплавки стали на 15-16%

Использование: в области металлургии, конкретнее, при выплавке стали в дуговой электропечи. Сущность изобретения: по способу выплавки стали в электропечь загружают шихту, подогревают и расправляют ее, производят удаление печных газов из рабочего пространства печи через отверстие в ее стенках или в своде при помощи дымососов с клапанами. Перед загрузкой шихты в рабочее пространство печи вводят через рабочее окно Г-образный патрубок, загружают шихту до уровня, превышающего верхний уровень окна на 0,1-0,95 расстояния от этого уровня рабочего окна до верхнего торца боковых стенок печи. Затем производят нагрев шихты дугами и в течение 0,1-0,5 времени расплавления шихты производят удаление печных газов из печи через патрубок, перекрыв предварительно газозаборное отверстие в стенках печи и в своде. После этого патрубок выводят из печи и удаление печных газов производят через газозаборное отверстие. Кроме того, в процессе нагрева шихты удаление печных газов производят попеременно через Г-образный патрубок и через газозаборное отверстие в стенке печи или в своде, при этом также попеременно производят подачу в рабочее пространство печи нагретых отходящих печных газов от другой ванны той же электропечи, другого сталеплавильного агрегата или из нагревательной печи. Устройство для выплавки стали включает корпус электропечи с рабочим окном в боковой стенке, а также газозаборное отверстие в своде или в боковой стенке. Устройство снабжено патрубком Г-образной формы, смонтированным на опоре с возможностью поворота в горизонтальной плоскости под действием привода и входа в рабочее окно печи торцевой частью. Торцевая часть патрубка выполнена коробчатого сечения и имеет габариты в поперечном сечении, соразмерные с габаритами рабочего окна. Нижняя грань торцевой части патрубка выполнена в плоской, а верхняя - наклонной к нижней грани. 2 с.и., 5 з.п. ф-лы, 2 ил, 1 табл.

1. Способ выплавки стали в дуговой электропечи, включающий загрузку в электропечь шихты, ее подогрев и расплавление, удаление в процессе плавки отходящих газов из рабочего пространства печи через газозаборное отверстие в своде или стенке печи и через газоотсос от рабочего окна печи, отличающийся тем, что перед загрузкой шихты в рабочее пространство печи через рабочее окно вводят патрубок газоотсоса, затем загружают шихту до высоты, превышающей уровень рабочего окна на 0,1 0,95 расстояния от его верха до верхнего торца стенки печи, перекрывают газозаборное отверстие в своде или стенке печи и в течение 0,1 0,5 времени расплавления шихты удаляют отходящие газы из рабочего пространства печи через патрубок, затем патрубок выводят из печи, а газы удаляют через газозаборное отверстие в своде или в стенке печи. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе расплавления шихты отходящие газы из рабочего пространства печи удаляют попеременно через патрубок газоотсоса от рабочего окна печи и через газозаборное отверстие в своде или стенке печи, при этом через них дополнительно попеременно подают в рабочее пространство печи нагретые отходящие газы из другого теплового агрегата. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что используют нагретые отходящие газы от сталеплавильных агрегатов, второй ванны дуговой электропечи или нагревательной печи. 4. Дуговая электропечь для выплавки стали, содержащая корпус с рабочим окном в боковой стенке, сводовые электроды и газовые горелки, выполненное в своде или стенке корпуса газозаборное отверстие, соединенное трубопроводом с дымососом, трубопроводы газоотсоса от рабочего окна печи, отличающаяся тем, что дымосос снабжен клапаном, а газоотсос от рабочего окна печи снабжен Г-образным патрубком, смонтированным на полой опоре, соединенной с приводом, с возможностью поворота в горизонтальной плоскости и ввода его торцевой части в рабочее пространство печи через рабочее окно, причем полая опора шарнирно соединена с выполненным стационарно трубопроводом газоотсоса от рабочего окна печи, который снабжен дополнительным дымососом с клапанам, при этом торцевая часть патрубка выполнена коробчатого сечения с габаритами в поперечном сечении, соразмерными с габаритами рабочего окна, нижняя грань торцевой части патрубка выполнена плоской, а верхняя наклонена к нижней грани. 5. Электропечь по п. 4, отличающаяся тем, что газозаборное отверстие в своде или стенке печи и газоотсос от рабочего окна печи соединены посредством трубопроводов и дымососов с клапанами с рабочим пространством другого теплового агрегата. 6. Электропечь по п. 4 или 5, отличающаяся тем, что газозаборное отверстие в своде или стенке печи и газоотсос от рабочего окна печи соединены посредством трубопроводов и дымососов с клапанами с рабочим пространством сталеплавильного агрегата, второй ванны дуговой электропечи или нагревательной печи. 7. Электропечь по п. 4, отличающаяся тем, что верхняя грань торцевой части Г-образного патрубка наклонена к ее нижней грани на угол, равный 20 - 60^o.