СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СПЛАВОВ ФЕРРОСИЛИЦИЯ Российский патент 2007 года по МПК C22C33/04 

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам производства ферросилиция с содержанием кремния 60-70% в трехфазных рудно-термических электропечах.

Одной из основных проблем, отрицательно влияющих на эксплуатационные показатели трехфазных руднотермических электропечей с футеровкой из углеродистых материалов, является шунтирование дуг периферийными токопроводящими слоями подаваемых на колошник шихтовых материалов, вызывающих появление значительных периферийных токов, протекающих по шихте на футеровку стен.

При этом происходит снижение концентрации мощности, выделяемой в центральной области ванны, приводящее к снижению теплового кпд печи и образованию "мостов" из спеченных шихтовых материалов, затрудняющих нормальный сход шихты, и, в итоге, к снижению производительности и к повышенному удельному расходу электроэнергии.

Известен способ производства сплавов ферросилиция марок ФС 45 и ФС 65, при котором для снижения периферийных токов в футеровке трехфазных рудно-термических печей, изготовленной из угольных блоков, применяют вставки из высокоогнеупорного муллитового кирпича, обращенные к электродам. Величина вставок по высоте составляет 1/10 глубины ванны, а их месторасположение соответствует среднему положению рабочих концов электродов. В результате создания малопроводящей муллитовой вставкой дополнительного сопротивления токам шихтовой проводимости на участке с минимальным расстоянием между электродом и токопроводящей стенкой печи снижается доля периферийных токов и повышается плотность тока в центральной части ванны. Благодаря этому обеспечиваются высокий тепловой кпд, стабильная ровная работа колошника печи с глубокой и устойчивой посадкой электродов, приводящие в итоге к улучшению технико-экономических показателей процесса (см. Шкрабов Э.И., Серов Г.В., Сидоров А.Н. и др. Модернизация оборудования при производстве кремнистых сплавов (из опыта Кузнецкого завода ферросплавов). М: Металлургия, 1990, 79 с.

Наиболее близким к заявленному изобретению является принятый за прототип способ производства ферросилиция с подавлением периферийных токов путем создания на стенке печи буферного экрана из муллитокорудового и доменного шамотного кирпичей, которые при эксплуатации печи превращаются под действием высоких температур в искусственный гарниссаж, обладающий повышенным электросопротивлением (см. там же с.11).

Основным недостатком вышеприведенных известных способов производства сплавов ферросилиция, предусматривающих подавление периферийных токов шихтовой проводимости, является необходимость применения специальной футеровки, трудоемкой в изготовлении и претерпевающей изменение и износ в процессе эксплуатации печи. Обновление же футеровки в случае выхода ее из строя требует остановки печи, что отрицательно сказывается на показателях ее работы и приводит к дополнительным затратам.

Исходя из анализа вышеуказанных недостатков известных способов производства сплавов ферросилиция, задачей предлагаемого изобретения является обеспечение снижения доли периферийных шунтирующих токов без изменения футеровки стен печи.

Эта задача решается при осуществлении заявляемого изобретения благодаря тому, что при выплавке ферросилиция с содержанием кремния 60-70% в трехфазной рудно-термической печи с обычной угольной футеровкой производят дифференцированную загрузку на колошник шихтовых материалов, состоящих из кремнезема, стальной стружки и углеродистых восстановителей. При этом содержание кремнезема, обладающего по сравнению с остальными компонентами шихты повышенным электрическим сопротивлением, в шихте, подаваемой в три зоны колошника шириной 0,7-1,2 диаметра электрода, расположенные радиально в областях минимального зазора между электродами и футеровкой стен печи, составляет по массе 70-100%.

Образование при такой подаче шихты буферных слоев в зазоре между электродами и стенкой печи, обогащенных кремнеземом и обладающих повышенным электрическим сопротивлением, препятствует протеканию тока от электродов на стенку печи. Техническим результатом этого являются повышение доли тока, выделяющегося непосредственно в дугах, увеличение доли мощности, выделяемой в центральной области ванны, и улучшение схода шихты.

Заявляемые пределы ширины буферных зон (0,7-1,2 диаметра электрода) и содержания кремнезема (70-100%) обусловлены влиянием на величину шунтирующих токов содержания кремнезема в исходной шихте, геометрии ванны печи и электрического режима плавки.

В процессе проведения заявителем анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявления источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, не был обнаружен источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого изобретения. Определение из выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом способе, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Для осуществления заявляемого изобретения не требуется применение специальной технологической оснастки, а используются стандартные рудно-термические электропечи. В частности, опробование заявляемого способа на печи РКО-16,5 при производстве сплава ФС 65 позволило увеличить производительность печи на 15% при снижении расхода электроэнергии на 4%.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого способа следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявляемый способ, предназначено для использования в промышленности, а именно при производстве сплавов ферросилиция в рудно-термических печах;

- для заявляемого способа, подтверждена возможность его осуществления с помощью известных средств и методов.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при выплавке ферросилиция с содержанием 60-70% в трехфазных рудно-термических электропечах с угольной футеровкой стен. При работе печи производят дифференцированную загрузку на колошник шихтовых материалов, при которой содержание кремнезема в шихте, подаваемой в три зоны колошника шириной 0,7-1,2 диаметра электрода, расположенные радиально в областях, соответствующих минимальному зазору между электродами и футеровкой стен, составляет по массе 70-100%. Изобретение позволяет создать буферные зоны в зазоре между электродами и стенкой печи, обогащенные кремнеземом, обладающие повышенным электрическим сопротивлением, обеспечивающие снижение доли периферийных шунтирующих токов без изменения футеровки стен печи.

Способ выплавки сплавов ферросилиция с содержанием кремния 60-70% в трехфазной рудно-термической электропечи с угольной футеровкой стен, включающий загрузку в печь исходных шихтовых материалов, содержащих кремнезем, стальную стружку и углеродистые восстановители, отличающийся тем, что шихту в печь загружают дифференцированно, при этом в три зоны колошника, расположенные радиально в областях, соответствующих минимальному зазору между электродами и футеровкой стен и шириной 0,7-1,2 диаметра электрода, подают шихту с содержанием кремнезема по массе 70-100%.