Способ ведения плавки Советский патент 1983 года по МПК C21C5/52 

Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к способам ведения плавки В: дуговой сталеплавильной печи, конкретнее к энерготехнологическому режиму плавки. Известны способы ведения плавки стали в дуговых сталеплавильных печах (ДСП), включающие проплавление колодцев в шихте, плавление основной массы шихты и допЛавление металла дугами, не экранированными шихтой, когда указанные периоды расплавления проводятся при заданном энерготехнологическом режиме fl 3 . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки стали в дуговых печах, включающий проплавление колодцев, в шихте плавление основной массы шихты и доплавление металла дугами, не экрани,рованными шихтой 2 . Недостатком изЪестного способа является то, что предложенная в нем регламентация режима по напряжению и току не обеспечивает максимальнуе производительность печи в каждый из периодов расплавления, а именно максимальную ширину колодцев при их проплавЛении, максимальную скорость расплавления основной массы шихты и максимально скорость нагрева металла при доплавлении металла дугами, Мё экранированными шихтой,. Целью изобретения является повышение производительности печи. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу ведения плавки в дуговой сталеплавильной печи, включающему проплавление колодцев в шихте плавление основной массы шихты и доплавление металла дугами., не экранированными шихтой, в процессе плавки рабочий ток дуги увеличивают таким образом, UTO значения его в периоды проплавления колодцев, плавления основной массы шихты и доллавления металла находятся в отношении 1:(1,20-1,2б)Г 399 (5) cooTBeTcteeHHO, а ток дуги периода проплавления колодцев составляет 0,5-0,56 тока короткого эамыкг1ния электрического контура дугЪвой сталеплавильной печи. Приведенные соотношения рабочих токов в различные периоды расплавления основаны на анализе энергетически характеристик ДСП:мощности дуг Рд, ко эффициента износа футеровки (КИФ) и коэффйциента интенсивности нагрева металла (КИН). . С целью выявления общих закономерностей выбора оптимальных режимов электроплавки энергетические характеристики исследованы на максимум. Выражения для Рд, КИФ и КИН такой имеют вид :vAV i-RAf(A) (R.f.fj где Зд - ток дуги; UA - вторичное фазное напряжение; Рд - сопротивление дуги; R и X активное и реактивное сопротивления фазы электропечного контура; Уд- напряжения дуги; а - расстояние между дугой и облучаемой стеной, для данной печи величина постоянная. Приравнивая нулю пе.рвые производные выражений (1 ).- (3) по Рд находим, какие значения коэффициентов мощности cos Ч соответствуют максимумам энергетических характеристик , C05if4-1+y m2x 2/. ) КИФ-. cos ,94J-)JVH-1,89у+ |33у , КИ Н X tOS if(l- 0,94lf )/l/1-v1,,, где ор FX/R.:- безразмерный параметр электропечного контура. Дуговые сталеплавильные печи средней и большой емкости , работающие на отечественных заводах, имеют -j- , значения которых укладываются в интервал «-9. В этом случае максимум энергетических характеристик достигается при следующих условиях: 8 КИФ 0,83-0,87 PA 0,73-0,78 КИН 0,61-0,66 Полученные значения коэффициента мощности использованы при разработке энерготехнологического режима плавки. Проплавление колодцев целесообразно вести на максимуме КИФ, чтобы обеспечить их больший диаметр и предотвратить поломку электродов, плавление основной массы шихты закрытыми луча и проводить на максимуме Рд, а до- V плавление металла открытыми дугами на максимуме КИН, чтобы иметь предель расплавления, и предохранить стены от чрезмерного облучения. Регламентация режима проводится по рабочему току дуги З на данной ступени напряжения трансформатора, причем электротехнический контур ДСП характеризуется током короткого замыкания 3 Поэтому условия максимумов энергетических характеристик удобно выразить через соотношение 11дЛ к з- различные периоды расплавления ЗдЛкз КИФ0,5-0,56 Рд0,63-0,68 КИН0,75-0,79 Таким образом для получения максимумов энергетических характеристик необходимо, чтобы значения рабочих то«ов дуги в периоды проплавления колодчев, плавления основной массы шихты и доплавления металла находились в отношении 1: (1,20-1,26) : (1,4-1,5), причем ток дуги периода проплавления колодцев составпяет 0,5-0,56 тока короткого замыкания электрического контура печи о Приведенные соотношения обеспечивают максимальное использование энергетических возможностей ДСП, они носят универсальный характер и применимы к различным типоразмерам печей. Осуществление предлагаемого способа показано на примере плавки в печи ДСП-100 с трансформатором 75/90МВА, реактанс электропечного контура на высшей ступени напряжения 650 В в синусоидальном режиме 3,510 Ом, активное сопротивление 0,, ток короткого замыкания 106 кА. После слива предыдущей плавки, очистки и заправки, заваливают шихту и включают печь на ступень 650 В при токе кА. Значение КИФ при этом максимально, в связи с чем в шихте проплавляется колодец максимального диаметра, что исключает поломки элект родов из-за обвалов шихты и обеспечивает максимально быстрое прохождение электродов вниз. Подъем электродов вверх означает, что начался период расплавления основной массы шихты. Рабочий ток увеличивают до бЗ-б5 кА, при этом мощность дуг максимальна, в связи с тем скорость плавления шихты также максимальна, Доплавление металла дугами, не экранировё.нными шихтой фиксируется по показаниям термозонда термопары или визуально, когда дуги начинают открыто излучать на утеровкуо Рабочий ток увеличивают до 75 79 кА, при этом максимума достигает КИН.Дуги под действием электродинамическйх. сил заметно погружаются в расплав, скорость нагрева металла при доплавлении является максимальной, облученность футеровки дугами заметно снижается, Предлач-аемые токи находятся в отношении 1:1,20:1, и составляют 0,51, 0,63, 0,75 от ЗкзВ течение всего периода расплавления практически поддерживается одно и тоже значение тока. Например, напечи ДСП-100 период расплавления проводится на одном и том же токе, составляющем около -0,7 тока 3 iP этом на этапе проплавления колодIteB значение тока превышает предлагаемые, что приводит к уменьшению диаметра проплавляемых колодцев и, как следствие, к более частым поломкам электродов. При расплавлении основной массы металла используемый ток меньше рекомендуемого тока, который обеспечивает максимум мощности дуг и минимальное время раЬплавления При доплавлении металла открытыми дугами используемые значения тока существенно меньше предлагаемого. Это приводит к перегреву футеровки и снижению ее стойкости,, Таким образом, применение предлагаемого режима по сравнению с известным режимом обеспечит снижение числа поломок электродов при проплавлении колодцев, вызванных обвалом шихты, повышение стойкости футеровки и сокраще ние продолжительности периода расплавления. , . Предлагаемый способ ведения плавки обеспечит расплавление шихты в предельном энергетическом режиме с максимальной производительностью. Время периода расплавления в печи ДСП,-100 с трансформатором мощностью 75/90 НВА не превышает 70 мин, что дает по сравнению с известным способом сокращение расплавления на 68 мин и прирост производительности 350 и условно-постоянных расходвх 2 руб/т в год. Экономический эффект от внедрения предложенного способа составит tZO тыс.руб./г на эдну печь. Формула изобретения Способ ведения плавки в дуговой г сталеплавильной печи, включающий проплавление колодцев в шихте, плавление основной массы шихты и доплавление металла дугами, не экранированными шихтой, отличающийся тем. что, с целью повышения производительности печи, в процессе плавки рабочий ток дуги увеличивают таким образом, что значения его в периоды проплавления колодцев, плавления основной.массы шихты и доплавления металла находятся в отношении 1: (1,20-1,26):. i:(,5) соответственно, а ток дуги периода проплавления колодцев составляет 0,5-0,56 тока короткого замыкания электрического контура дуговой сталеплавильной печи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Еднерал ФоП,Электрометаллургия стали и ферросплавов о М,, Металлургия, 1977. с.587 2о Авторское свидетельство СССР по заявке № 2860223/22-02, кл. С 21 С 5/52, 1979. ..