СПОСОБ РЕГУЛИРОВКИ ВЫСОТЫ ПЕНИСТОГО ШЛАКА ПРИ ВЫПЛАВКЕ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГОВОЙ ПЕЧИ Российский патент 2013 года по МПК C21C5/52 

Изобретение относится к способу регулировки высоты пенистого шлака при выплавке нержавеющей стали в электрической дуговой печи.

Преимущества хорошо вспенивающегося шлака в электродуговой печи широко известны, причем для подтверждения этого можно сослаться на WO 2007/087979 A1.

При эксплуатации электрических дуговых печей шихта, то есть, прежде всего, скрап, и сплавы посредством электрической дуги электрода расплавляются с одновременным образованием шлака. Шлак, наряду со своей первичной функцией, то есть функцией удаления нежелательных компонентов из расплава, выполняет при этом и защитную функцию, в случае если он переводится во вспененное состояние. В этом состоянии шлак закрывает пространство между острием электрода и поверхностью металла и в силу низкой теплопроводности защищает огнеупорную кладку печи от энергии излучения электрической дуги.

Вспененный шлак сильно снижает интенсивное излучение электрической дуги в отношении стенки электрической печи и улучшает тем самым подачу энергии в металлический расплав. Таким образом, существенно продлевается срок службы огнеупорного материала печи.

Для получения этих преимуществ пенистый шлак должен постоянно находиться в печи на определенной высоте.

Из ЕР 637634 A1 известен способ получения металлического расплава, при котором высота пенистого шлака определяется акустическим методом, а именно посредством регистрации характерного для вспенивания шлака диапазона частот. На основании сравнения измеренного уровня звука и контрольного уровня звука выявляются исходные данные для управления процессом подачи пенообразующего средства.

Также определение высоты пенистого шлака в электрической дуговой печи представлено в WO 2007/009924 A1. При этом в качестве техники измерения используется способ определения корпусного шума.

Задача изобретения состоит в создании улучшенного способа регулировки высоты пенистого шлака.

Решается эта задача в соответствии с изобретением посредством того, что непрерывно регистрируют высоту шлака в электрической дуговой печи как функцию времени путем термографического измерения температуры шлака и в зависимости от температуры и температурного градиента регулируют подачу пенообразующего материала

Изобретение относится, таким образом, к способу регулировки высоты пенистого шлака при выплавке нержавеющей стали в электрической дуговой печи при подаче пенообразующего материала на базе термографической системы. Регулировка подачи базируется на оптимальном образовании пенистого шлака, измеренного по его высоте. Высота шлака является причиной изменения температуры элемента с высокой теплопроводностью. Элемент с высокой теплопроводностью встроен в стенку электрической дуговой печи и имеет предельно высокую теплопроводность. Таким образом, появляется возможность измерения температурного градиента.

Высота шлака определяется, таким образом, на основании непрерывного измерения температуры посредством элемента с высокой теплопроводностью. Быстрое изменение его температуры ввиду различной высоты шлака на базе беспроводной передачи инфракрасного сигнала воспринимается на приемнике в контрольном положении. В соответствии с температурной характеристикой регулируется подача вспенивающего материала.

Изобретение поясняется далее со ссылкой на чертежи, на которых показано:

фиг.1 - общий принцип измерительной системы,

фиг.2 - принцип регулировки подачи вспенивающего материала.

На фиг.1 представлена электрическая дуговая печь 1, которая в данном случае не должна быть описана в отдельности. Инфракрасная камера 2 воспринимает испускаемые элементом 5 с высокой теплопроводностью, расположенным в зоне стенки печи, то есть высоты, которая располагается в зоне традиционного нахождения имеющейся или необходимой высоты пенистого шлака, инфракрасное излучение и передает измеренные значения в виде сигналов 3 управления на устройство 4 подачи пенообразующего материала, которое, со своей стороны, затем подает пенообразующий материал к электрической дуговой печи. Эта операция обозначена стрелкой 6.

Фиг.2 демонстрирует высоту шлака по оси времени.

Пенистый шлак ведет себя почти экспоненциально в соответствии с естественным строением, что можно видеть на фиг.2. Пенообразующий материал, как упоминалось выше, посредством устройства 4 подачи пенообразующего материала вводится в зону между шлаком и металлом и подвергается процессу растворения с параллельным уменьшением окиси железа.

Посредством измерительной системы высота шлака идентифицируется по изменению температуры на элементе с высокой теплопроводностью. Температура элемента с высокой теплопроводностью является функцией времени и высоты шлака, как показано в уравнениях 1 и 2.

Измерительная система подает:

- температурный сигнал в функции времени:

- температурный градиент в функции времени:

Элемент с высокой теплопроводностью встроен в стенку электрической дуговой печи и отличается предельно высокой теплопроводностью. Благодаря этому, может быть определен температурный градиент, см. уравнение 3.

Система регулирования выдает:

Тем самым могут быть определены:

- скорость подачи dm/dt (кг/мин) - уравнения 4 и 5:

- продолжительность подачи t (мин) - уравнения 6 и 7:

Так как термография является бесконтактным способом измерения, то могут быть отображены также объекты, удаленные на большие расстояния. ИК-сигналы камеры в виде радиосигналов принимаются на пульте управления и преобразовываются в сигналы управления согласно уравнениям 4-7.

Пока градиент представляется с положительным знаком, что означает тенденцию нарастания температуры, однако одновременно и незакрытое состояние электродов, подача пенообразующего материала производится с постоянной скоростью. В отличие от этого, в основу регулирования здесь может быть положена и другая, ориентированная на практический опыт, функция. Если температурный градиент равен нулю или является отрицательной величиной, подача пенообразующего материала полностью прекращается или продолжается с уменьшением.

Изобретение относится к металлургии. Технический результат - повышение качества регулирования. Согласно способу регулировки высоты пенистого шлака при выплавке нержавеющей стали в электрической дуговой печи непрерывно регистрируют высоту шлака как функцию времени путем термографического измерения температуры шлака. В зависимости от температуры шлака и его температурного градиента регулируют подачу пенообразующего материала. Причем при индикации температурного градиента с положительным знаком подачу пенообразующего материала производят с постоянной скоростью, а при индикации температурного градиента с отрицательным знаком или с нулевым значением подачу пенообразующего материала полностью прекращают или продолжают с уменьшением. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ регулировки высоты пенистого шлака при выплавке нержавеющей стали в электрической дуговой печи, отличающийся тем, что непрерывно регистрируют высоту шлака в электрической дуговой печи как функцию времени путем термографического измерения температуры шлака и в зависимости от температуры шлака и его температурного градиента регулируют подачу пенообразующего материала, причем при индикации температурного градиента с положительным знаком подачу пенообразующего материала производят с постоянной скоростью, а при индикации температурного градиента с отрицательным знаком или с нулевым значением подачу пенообразующего материала полностью прекращают или продолжают с уменьшением.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру шлака измеряют с помощью вставленного в стенку электрической дуговой печи элемента с высокой теплопроводностью.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что испускаемое элементом с высокой теплопроводностью инфракрасное излучение определяют с помощью тепловизионной камеры и в виде сигнала управления передают далее на устройство подачи пенообразующего материала.