ПЕЧЬ-КОВШ Российский патент 2003 года по МПК F27B3/08 C21C7/00 

Изобретение относится к электротехнике, построению печи-ковша, и может быть использовано в системе выплавки стали и сплавов "плавильный агрегат - печь-ковш".

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.

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).

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.

Технология печи-ковша, как указывалось выше, базируется на глобальном перенесении основных процессов выплавки стали в ковш и совмещается с подогревом металла.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

Цепь, питающая силовой электрод 8 от источников постоянного или переменного токов, условно графически помещена в общем круговом контуре.

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.

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.

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.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в системе выплавки стали и сплавов "плавильный агрегат - печь-ковш". Технический результат - создание печи-ковша, облегчающей дополнительное введение тепловой энергии в ковш и достижение более равномерного распределения тепла в объеме подогреваемого жидкого металла, а также достижение ускорения усвоения легирующих и раскисляющих присадок, уменьшения их угара, сокращения процесса обработки металла в печи-ковше, снижения удельного расхода энергии. Печь-ковш содержит устройство для продувки металла через донную часть, три электрода, подключенные к вторичным обмоткам трехфазного трансформатора и расположенные по окружности со сдвигом в горизонтальной плоскости на 120^o. Печь-ковш снабжена четвертым электродом, расположенным над поверхностью металла напротив устройства для донной продувки. Четвертый электрод подключают к полюсу источника постоянного или переменного тока, другой полюс которого соединяют с нулевой точкой трансформатора или с группой индуктивного сопротивления. 4 ил.

Печь-ковш, содержащая устройство для продувки металла через донную часть ковша, три электрода для подогрева электрическими дугами металла, подключенные к вторичным обмоткам трехфазного силового трансформатора и расположенные над поверхностью металла по окружности со сдвигом в горизонтальной плоскости на 120^o, отличающаяся тем, что она снабжена четвертым электродом, расположенным над поверхностью металла по вертикальной оси ковша напротив устройства для продувки металла газом и подключенного 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 жидкого металла в области его восходящих потоков.