Дуговая руднотермическая печь Советский патент 1983 года по МПК F27D1/10 

Изобретение относится к печестро нию для металлургии, в частности он может быть использовано в открытых руднотермических дуговых печах черн и цветной;металлургии, выплавляющих высококремнистые сплавы, кристаллический кремний, силикоалюминий. Известны печи с вращающейся ванной, включающие ванну, систему меха низмов удержания и перемещения элек тродов . Устройство для вращения ванны со держит привод, поворотную плиту, на которой установлена ванна. Плита снабжена ходовыми катками, перемещаю щимися по кольцевому рельсу, уложен ному на фундаменте под печью. Плита может вращаться реверсивно в секторе или целиком по кругу, т.е. замкнутом контуру 1. Одкако устройство сложно в изготовлении, требует выполнения специ-. ального фундамента. Наличие механизм вращения ванны удорожает стоимость печной установки на 15 - 20%. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является дуговая руднотермическая печь, включающая ванну, систему элек тродов с механизмом ее горизонтального перемещения по замкнутому конту ру. Устройство горизонтального перемещения системы электродов содержит привод и установленную на опорах бункерного перекрытия цеха поворотную раму с жестко прикрепленными к ней электродами. Эта конструкция более целеообразна, поскольку при том же эффекте, что и при вращении ванны резко снижается мощность привода,так как масса всех электродов.в 3-4 Ра за меньше массы ванны и, кроме, того облегчаются условия выпуска и эвакуа ции готового сплава из-за возможности использования прямых путей для различной посуды, а также упрощается конструкция фундамента 2. Недостаток известной печи и, в частности, конструкции устройства дл поворота электродов состоит в том, что при повороте всех электродов относительно неподвижной ванны разрушение настылей из карборунда на коло шнике происходит неравномерно, т.е. разлыхление шихты производится на кольцевых участках между электродами шириной, равной диаметру электрода. Жроме того, осуществляя реверсивный поворот электродов в секторе 120, необходимо значительно удлинить гибкий токопроводкороткой сети, что вызывает конструктивные трудности и увеличивает электрические потери печи. Общим недостатком известных конструкций дуговых руднотермических печей с устройствами для вращения ванны или вращения системы электродо при неподвижной ванне является то, что разрыхление шихты происходит с набегающих сторон электродов, в то время, как со сбегаклдих сторон электродов образуются провалы в шнхте. Для обеспечения нормального хода плавки необходимо иметь постоянный сход шихты и хорошую газопроницаемость колошника, особенно-в зонах вокруг электродов, где п|5рисходят основные физико-химические процессы восстановления конических продуктов. Цель изобретения - улучшение рыхления кблошника печи. Поставленная цель достигается тем, что в известной дуговой руднотермической печи, включакядей ванну, систему электродов и механизм их горизонтального перемещения по замкнутому контуру, ванна печи снабжена механизмом поворота, при этом горизонтальная ось системы электродов расположена эксцентрично относительно горизон-тальной оси на величину, составляющую 0,1-0,3 диаметра электрода. На фиг. 1 изображена печь без механизма вращения ванны, общий вид; на фиг. 2 - разрез Д-Д на фиг. 1; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 1; на фиг.4 вид по стрелке Б на фиг, 1;на фиг.5 печь с поворотной ванной, общий вид. Дуговая руднотермическая печь содержит привод 1, поворотную раму 2 с закрепленными к ней электродержателями 3 с электродами 4, погружен нЬвии в ванну 5. На бункерном перекрытии 6 цеха установлено концентрично вертикальной оси 7 печи опорное кольцо 8 с шарами. Под рамой 2 соосно кольцу 8 выполнено жесткое кольцо 9, опирающееся нижней плоскостью на й1ары опорного кольца 8. Механизм поворота электродов выполнен с тремя (или более) приводами 1. Ванна 5 печи, проходящая сквозь перекрытие 10 цеха, установлена на фундаменте 11. Над печью имеется вытяжной зонт 1/2, подвешенный к перекрытию 6. В верхней крышке зонта 12 выполнен проем для свободного перемещения электродержателей 3. Для Возможности вертикального перемещения электродов 4 вьшолнены гибкий токопровод 13,. соединяклций электроды 4 с корот- кой сетью 14.в зонте 12 имеются окна для прохода .гибкого токопровода 13 в период перемещения рамы 2. Ванна 5 печи постоянно заполнена шихтой 15. С целью герметизации при перемеще НИИ электродержателей 3 между перек рытием 6 и рамой 2 вокруг электродов 4 установлен уплотнитель 16, выпол- . ненный, например, в виде кольцевого мешка из огнестойкой газс5плотной ткани. Электродержатели 3 с электродами 4 образуют систему электродов. Вертикальнад ось 17 системы электродов

смещена относитель оси 7 печи (фиг. 2).

Шестерня 18 привода 1 соединена с выходной шестерней 19, устансэвленной на оси 20, опирающейся на подшипниковую ohopy 21, которая закреплена на перекрытии 6. На шестерне 19 выполнен силовой вертикальный штырь .с осью 22, расположенный эксцентрично оси 2р на величину равную 0,1-0,3 диаметра электрода 4.

Штырь с оси 22 введен в подшипник 23, жестко прикрепленный снизу к раме 2. На фиг. 2 показано, крайнее правое положение рамы 2, а штрихпунктирными линиями показано крайнее левое положение рамы 2.

Привод 24 установлен на фундаменте 11 под ванной 5. Шестерня 25 привода 24 соединена с выходной шестерней 26, установленной на оси 27, опирающейся на подшипниковую опору 28, ;которая закреплена на фундаменте 11. На шестерне :26 выполнен силовой вертикальный штырь 29, расположенный эксцентрично оси 27 на величину, равную 0,1-0,3 диаметра электрода 4. Штырь с осью 29 введен в подшипник 30, жестко прикрепленный снизу к подовым балкам ванны 5. В перекрытии 10 выполнен проем для свободного перемещения кожуха ванны 5 печи. Кожух ванны 5 печи опирается на шаровые опоры 31, установленные на фундаменте 11.

Дуговая руднотермическая печь работает следующим образом.

При эксплуатации печи постоянно включены все приводы 1. Для обеспечения синхронности работы каждый привод 1 снабжен гидромотором. Все гидромоторы подключены к единой маслонапорной установке.

При включении приводов 1 с помощью зубчатых передач происходит вращение шестереи 19. Вместе с шестернями 19 начинают вращаться штыри с осью 22 вокруг осей 20 и описывать окружность диаметром, равным двойному .эксцентриситету, так как рассоя)ние между осями 20 и 22 выполнено равным величине смещения осей 7 и 17

Поскольку штыри с осью 22 входят в подшипник 23, закрепленные к раме 2, при включении приводов 1 перемещается рама 2 и каждая точка рамы 2 описывает замкнутый контур, в дан- нрм случае окружность диаметром,рав-. aulM )(войному эксцентриситету при неизменной параллельности соответствующих центрсшьных горизонтальных осей 7 и 17, т.е. центр оси 17 вращается по окружности вокруг центра оси 7.

На фиг. 2 штрихпуйктирными линиями показана траектория движения электродной системы (изобргикены крайние четыре положения электродной системы относительно неподвижной ванны 5).

Ширина кольца 9 выбирается в зависимости от величины эксцентриситета, т.е. расстояния между осями 20 и 22. При вращении элктродной системы относительно неподвижной ванны 5 с постоянным эксцентриситетом между центрами ванны и системы электродов, величина которого составляет 0,1-0,3 диаметра электрода 4, обеспечивается разрыхление шихты 15 в зонах вокруг каждого

0 электрода 4, что улучшает технологию плавки и снижает трудозатраты на обработкуколошника, так как в этом случае имеет место нормальней сход шихты 15.

5 Указанный диапазон эксцентричности осей 7 и 17 является оптимальным. При эксцентриситете менее, чем 0,1 диаметра электрода 4 эффект вращения электродной системы относительно неQ подвижной ванны 5 весьма мал, так как разрыхление шихты 15 на таком узком участке не может препятствовать возникновению свищей н.а колошнике. Газопроницаемость шихты 15 в узком колье цевом пространстве вокруг электродов 4 недостаточна. Выполнять эксцентри-с ситет более, чем 0,3 диаметра электрода 4 нецелесообразно, так как в этом случае в определенных участках электрод 4 слышком близко .подходит к, футеровке стен, что вызывает ее перегрев .

Так, например, при использовании предлагаемой конструкции руднотермической печи для действующей печи

5 1РКО-16, 5КрБ, мощностью 16,5 МВД при производстве кристаллического кремния с тремя электродами диаметром 1200 мм, эксцентриситет.между центрами ванны S и системы электродов должен быть равен 250 мм.

Очевидно, что при использовании относительно малых диаметров (1001000 мм) эксцентриситет следует при.нимать близким к соотношению 0,3 диаметра электрода 4, а при.использо-. вани11 бЬльших дигилетров электродов (1000-2000 мм) эксцентр21ситет следует табирать близким к соотношению 0,1 диаметра электрода 4.Преимущество предлагаемой конструкции состоит также ив том,что она не требует значительного увеличения длины гибкого токопровода -13 и реверсивного поворота электродов 4.

Скорость поворота системы электродов 4 определяется практически применительно к условиям выплавки или иного сплава. Как показал опыт эксплуатации открытых руднотер шчес-г ких печей РКО-16,5, выплавляющих 75%-ный ферросилиций, оптимальное одного поворота ванны составляет 90ч. Исходя из этого, oripe 1деляют скорость на заданном диаметре pacпJадa электродов 4.

Преимуществом предлагаемой конст-

5 рукции печи является также ее универсальность т.е. возможность ее использования для печей с расположением электродов и Фор. Sofl ванны.- например, для прямо угольных печей,целесообразно произво; лить взаимное перемещение ванны и системы электродов по прямоугольным отрезкам по замкнутому контуру, но обязательно со смещением между центрами ванны 5 и системы электродов, одновременно с вращением системы электродов, на тех же положениях основано вращениеванны печи. при включении привода 24 с помощь зубчатых передач происходит вращение шестерни 26, а вместе с ней начинает вращаться щтырь 29.вокруг оси 27 и описывать окружность диаметром, равным двойному эксцентриситету, так ка между осями 27 и 29 выполнено равным величине смещения осей 7 поскольку штырь с осью 29 через опору 30 жестко соединен с подовыми балками кожуха ванны 5, вращается таким, образом, что каждая ее точка описывает окружность диаметром, равным ДВОЙНОМУ эксцентриситету SPH неизменности соответствующих цен тральных горизонтальных осей 7 и I/ т еГцентр оси 7 вращается по окружности вокруг центра оси 17. Предлагаемая конструкция дуговой руднотермической печи обеспечивает качественно новый эффект, обусловле ый постоянным наличием кольцевых азлыхленных участков шихты 15 вокруг каждого электрода 4, что способствует улучшению полноты физико-химических еакций и увеличению скорости востановления ведещуго элемента и в конечном результате производит к снижению асхода электроэнергии на тонну выплавляемого сплава. Таким образом, предлагаемая кон струкцця печи обеспечит возможность в значительной степени улучшить ведение технологического процесса плавки высококремнистых сплавов (кристаллический кремний, силикоалк 1иний, ьэ90% ферросилиций, силикокальций;, склонного к постоянному спеканию шихтовых материалов вокруг электро дов и образованию карбор дных в реакционных зонах и тем самым сократить удельный расход электроэнергии и увеличить производительность, кроме того, предлагаемая конструкция печи позволяет значительно упростить систему выпуска и разливки сплава из печи. Расчет ожижаемого эффекта прове- . ; дем на примере работы руднотермической дуговой печи мощностью 16 5 MB, выплавляющей кристаллический кремний на одном З действующих. отечественных заводов. Годовой эффект ,от использования одной печи составля ет 200 000 руб.

ДУГОВАЯ РУДНОТЕИ4ИЧЕСКАЯ ПЕЧЬ,. включающая ванну, систему элек тродов и механизм их горизонтального перемещения по замкнутому контуру, отличающаяся тем, что, с целью улучшения {шхления колошника печи, ванна снабжена механизмом поворота, при этом, горизонтальная ось системы электродов расположена эксцентрично относительно горизонтальной оси ванны на величину, составляющую 0,1-0,3 диаметра электрода. 00 СХ) 00 о