СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ Российский патент 1997 года по МПК C21C5/52 

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

Наиболее близким по технической сущности является способ выплавки стали в дуговой элекропечи, включающий загрузку шихты в печь, ее нагрев электрическими дугами и циклически перемещающимися по поверхности шихты факелами горелок, форсунок или фурм, а также последующее расплавление шихты. В процессе нагрева горелки периодически поворачивают относительно поверхности шихты (Ю. Н. Тулуевский и др. Экономия электроэнергии в дуговых сталеплавильных печах. М. Энергоатом, 1987, с. 94, рис. 24).

Недостатком известного способа является отсутствие постоянной ориентации горелки на менее нагретые участки поверхности шихты, а также контроля их нагрева. В этих условиях увеличивается время и расход энергии на нагрев шихты, не происходит полного сжигания топлива, увеличивается содержание окиси углерода в отходящих печных газах.

Технический результат при использовании изобретения заключается в повышении эффективности нагрева шихты в электропечи и производительной выплавки стали.

Технический результат достигают тем, что способ выплавки стали в дуговой электропечи включает загрузку шихты в печь, ее нагрев электрическими дугами и перемещение по поверхности шихты факелов горелок, форсунок или фурм, а также последующее расплавление шихты.

Факелы горелок последовательно и циклически перемещают по поверхности шихты, измеряют интенсивность одной из характеристик излучения, например, радиационную температуру, по площади нагрева при стационарном положении горелки перед началом и в процессе нагрева текущего участка поверхности шихты, сравнивают полученные значения. При увеличении величины интенсивности излучения на 5-90% от начального значения перемещают факел горелки на следующий участок поверхности шихты.

Повышение эффективности нагрева шихты в электропечи будет происходить вследствие ориентации факелов горелок на менее нагретые участки поверхности шихты. При этом увеличивается интенсивность нагрева шихты из-за повышения теплоотдачи на ее менее нагретых участках.

Повышение производительности процесса выплавки стали в электропечи будет происходить вследствие ускорения процесса нагрева шихты.

Диапазон значений величины увеличения интенсивности излучения в пределах 5-90% от начального значения объясняется теплофизическими закономерностями нагрева и излучения поверхности шихты. При меньших значениях не будет происходить увеличение температуры слоя шихты до необходимого значения в данном цикле нагрева, что приводит к увеличению всего времени нагрева шихты. При больших значениях будет снижаться эффективность нагрева слоя шихты из-за снижения теплоотдачи на поверхности шихты в текущем цикле нагрева.

Указанный диапазон устанавливают в обратной зависимости от начального значения интенсивности излучения в данной позиции факела в текущем цикле нагрева.

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 осуществления в пределах формулы изобретения.

Способ выплавки стали в дуговой электропечи осуществляют следующим образом.

В дуговую электропечь ДСН-100 загружают металлическую шихту и шлакообразующие добавки в количествах, соответствующих требованиям технологии. Шихту нагревают электрическими дугами электродов, а также факелами горелок, форсунок или фурм. Горелки вводят в печь через свод или через стенку печи или через рабочее окно с возможностью последовательно и циклического перемещения факела по площади поверхности шихты при помощи специальных приводов. Факелы горелок последовательно и циклически перемещают по поверхности шихты, например, по спирали или возвратно-поступательно в процессе всего периода нагрева шихты. В процессе нагрева измеряют интенсивность одной из характеристик излучения, например, радиационную температуру, по площади нагрева при стационарном положении горелки перед началом и в процессе нагрева текущего участка поверхности шихты, сравнивают полученные значения. При увеличении величины радиационной температуру на 5-90% от начального значения перемещают факел горелки на следующий участок поверхности шихты. Измерение радиационной температуры производят с помощью, например, пирометров, имеющих возможность перемещения вместе с горелкой.

При последовательности и циклическом перемещении факелов горелок происходит последовательный нагрев участков поверхности шихты в условиях, обеспечивающих максимальную теплоотдачу к шихте в каждом цикле перемещения. После нагрева шихты производят ее расплавление.

В таблице приведены примеры осуществления способа выплавки стали в дуговой электропечи с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие большого повышения радиационной температуры поверхности шихты снижается величина теплоотдачи к слою шихты, что приводит к увеличению времени ее нагрева.

В пятом примере вследствие недостаточного увеличения значения радиационной температуры в каждом цикле перемещения горелки увеличивается время нагрева шихты.

В шестом примере прототипе вследствие отсутствия последовательного и циклического перемещения горелки в зависимости от показаний радиационной температуры снижается эффективность нагрева шихты и увеличивается время ее нагрева.

В примерах 2-4 вследствие последовательного и циклического перемещения горелки по площади поверхности шихты в зависимости от ее температуры обеспечивается повышение эффективности нагрева шихты и уменьшается время ее нагрева. При этом обеспечивается максимальная теплоотдача к шихте в каждом цикле перемещения горелки. Кроме того, обеспечиваются условия для полного дожигания в печи окиси углерода и уменьшения ее содержания в отходящих газах, что приводит к уменьшению затрат на их очистку.

Применение способа позволяет повысить производительность процесса выплавки стали в дуговых элекропечах на 10-15% а также сократить расход энергии на нагрев шихты на 8-12%

Использование: металлургия, конкретнее, при выплавке стали в дуговой электропечи для повышения эффективности нагрева шихты в электропечи и производительности процесса выплавки стали. Сущность изобретения: по способу выплавки стали в дуговую электропечь загружают шихту в печь, производят ее нагрев электрическими дугами и перемещение по поверхности шихты факелов горелок, форсунок или фурм, а также последующее расплавление шихты. Факелы горелок последовательно и циклически перемещают по поверхности шихты, измеряют интенсивность теплового излучения, например, радиационную температуру, по площади нагрева при стационарном положении горелки перед началом и в процессе нагрева текущего участка поверхности шихты, сравнивают полученные значения. При увеличении величины интенсивности излучения на 5-90% от начального значения перемещают факел горелки на следующий участок поверхности шихты. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ выплавки стали в дуговой электропечи, включающий загрузку шихты в печь, ее нагрев электрическими дугами и циклически перемещаемыми по поверхности шихты факелами горелок, форcунок или фурм, последующее расплавление шихты, отличающийся тем, что циклическое перемещение факелов производят последовательно, при этом дополнительно измеряют интенсивность теплового излучения по площади нагрева при стационарном положении горелки, форсунки или фурмы перед началом и в процессе нагрева текущего участка поверхности шихты, сравнивают их значения и при увеличении в процессе нагрева величины интенсивности теплового излучения на 5 90% от начального значения перемещают факел на следующий участок поверхности шихты. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве характеристики интенсивности теплового излучения измеряют радиационную температуру.