Способ выплавки сталей и сплавов в дуговых электропечах

 

1. СЮСОБ ВЬШЛАВКИ СТАЛЕЙ И СШ1АЮВ В ДУГОВЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ, включающий подготовку, загрузку, расплавление твердой шихты с ионизацией дуго вого промежутка, последующее рафинирование и вьтуск металла, отличающий с я тем, что, с целью увеличения производительности процесса, снижения потерь электроэнергии путем стабилизации электрической нагрузки в период расплавления шихты, в период подготовки или загрузки шихту покрывают слоем массы, содержащей вещества с низким потенциалом ионизации и связующее, причем указанную массу берут в количестве 2-5% от завалки по массе.

СОНИ СОВЕТСКИХ

ЙЭЛЮЛ

РЕСПУБЛИК..SU„„

А цр С 21 С 5/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТБУ

010 (21) 3663310/22-02 (22) 18.11.83 (46) 23.12.84. Бюл. У 47 (72) Н.И.Морозова, В.М.Голубых, И.Ф.Антонов, А.С.Братчиков и О.Н.Турпак (71) Новосибирский электротехнический институт (53) 669.187.25(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

У 1160556, кл. Н 5 Н 1972.

2. Влияние дуговых электропечей на системы электроснабжения. М., "Энергия", 1975, с. 175.

3. Патент Великобритании

У 1334116, кл. Н 5 Н, 1973. (54) (57) 1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛЕЙ

И СПЛАВОВ В ДУГОВЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ, вклю. чающий подготовку, загрузку, расплавление твердой шихты с ионизацией дуго- вого промежутка, последующее рафинирование и выпуск металла, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения производительности процесса, сннжения потерь электроэнергии путем стабилизации электрической нагрузки в период расплавления шихты, в период подготовки или загрузки шихту покрывают слоем массы, содержащей вещества с низким потенциалом ионизации и связующее, причем указанную массу берут в количестве 2-5Х от завалки по Я массе.

113061ч

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- используют окислы щелочных металлов, шийся тем, что в качестве ве- а в качестве связующего — жидкое стекществ с низким потенциалом ионизации ло

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при проведении процессов переплава твердой шихты к лома в дуговых злект" ропечах. 5

Характерной особенностью работы дуговых сталеплавильных печей в период расплавления твердой шихты и лома являются резкие колебания тока, причиl0 на которых — неустойчивое .горение дуг в начальный период, короткие замыкания электродов с шихтой, обрывы дуг, резкие перемещения электродов вслед- . ствие действия электродинамич ских

15 сил и т.д. В результате колебаний тока увеличиваются потери электроэнергии, ухудшаются технико-экономические показатели и эксплуатационные характе ристики печи. В связи с этим часто возникает необходимость в применении

20 дорогостоящих устройств для компенсации колебаний в сети, создаваемых дуговыми,электрическими печами. Устойчивость горения. дуг во многом зависит от состояния газовой среды дугового . 25 промежутка. Введение в зону горения дуги элементов с низким потенциалом ионизации оказывает стабилизирующее воздействие на процесс горения дуг, ток увеличивает степень ионизации дугового промежутка.

Известны способы выплавки сталей и сплавов в дуговых электрических печах, включающие подготовку, эагруз ку и расплавление шихты, последующее 35 рафинирование и выпуск металла, причем для ионизации дугового промежутка в зону горения дуги вводят вещества с низким потенциалом ионизации.

Известны электроды, имеющие В; сос 40 таве электродной массы вещества снизким потенциалом ионизации например, карбонаты, силикаты, окислы щелочных металлов и т.д. fl) .

Легкоионизируемый газ, например, аргон, вдувают через отверстие в электроде (2) . днако оба эти способа не могут обеспечить надежной ионизации дугового промежутка, так как ионизирующие вещества не попадают в зону горения дуги, в первом .случае они испаряются из электрода в зоне высоких температур, а во втором — по мере износа электрода нарушается его симметрия и газ выходит из отверстия выше точки привязки дуги.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки стали и сплавов в дуговых элект- . ропечах, включающий подготовку, загрузку, расплавление твердой шихты с ионизацией дугового промежутка, последующее рафинировани и выпуск металла. В период расплавления в печь подают вместе с газообразным топливом ионизирующие вещества, например, соли калия, натрия, цезия в порошкообразном виде. Газ, например кислород, с порошкообразными ионизирующими веществами подают через форсунки в своде печи в пространство . между торцом электрода и шихтой $33.

Однако струя газа с:порошком прй

1 образовании колодцев не попадает в пространство между торцом электрода и нижними слоями шихты, в результате чего ионизирующие вещества не влияют на стабильность горения дуги и ускорение процесса расплавления.

Это снижает эффект от использования такого способа введения ионизирующих веществ. Другим недостатком способа является необходимость усложнения конструкции печи для реализации известного способа, что ограничивает возможность его использования, особенно в действующих установках.

Цель изобретения — увеличение производительности процесса, снижение потерь электроэнергии путем стабилизации электрической нагрузки в период расплавления шихты.

3 11ЗО

Указанная цель достигается тем, что согласно способу выплавки сталей и сплавов в дуговых электропечах, включающему подготовку, загрузку, расплавление твердой шихты с иониза- 5 цией дугового промежутка, последующее рафинирование и выпуск металла, в период подготовки или загрузки шихту покрывают слоем массы, содержащей вещества с низким потенциалом ионизации10 и связующее, причем указанную массу берут в количестве 2-5Х от завалки по массе.

В качестве вещества с низким потенциалом ионизации используют окислы 5 щелочных металлов, а в качестве связующего — жидкое стекло.

Благодаря наличию связующего масса обладает вязкостью, равномерно распреде яется и надежно закре яется на 20 поверхности отдельных кусков шихты и после испарения из нее воды способ- . на образовывать механически прочный слой, разрушающийся при опускании электрода на шихту, чем обеспечивается достаточный электрический контакт.

После проплавления колодцев дуги горят на образовавшийся шлак, что положительно сказывается на тепловом балансе печи. В результате увеличения30 проводимости дугового промежутка удлиняются дуги и проплавление колодцев происходит по большему диаметру. Это ускоряет процесс расплавления твердой шихты и в целом увеличивает произво- 35 дительность процесса За счет надежной ионизации дугового промежутка обеспечивается стабилизация дуги, что ведет к уменьшению потерь электроэнергии.

Экспериментально установлено,что 40 оптимальное количество массы для покрытия шихты должно составлять 2-5Х от всей завалки по массе, так как использование меньшего количества не обеспечивает необходимой ионизации 45 дугового промежутка. Использование же более 5Х массы нерационально, так как из-за большого слоя иочизирующей массы на шихте. в начальный период плавки возникает увеличение колеба- 50 тельности процесса.

Пример. Проводится выплавка в дуговой электропечи ДСП-25HI сталей 25ГС и 35ГС из шихты среднего размера. SS

В процессе подготовки приготавливается масса, в состав которой включаются в качестве вещества с низким

614 .4 потенциалом ионизации известь СаО, а в качестве связующего - жидкое стек" ло K2SiOg в пропорции 1:0,06 соответственно. Пропорции компонентов выбираются из условия получения консистенции массы, удобной для нанесе- ния на шихту. В данном случае в состав обоих компонентов входят вещества с низким потенциалом ионизации (Са — 6,08B, К вЂ” 4,32B", Si — 7,94В) поэтому процентное соотношение Н3ВеСти и жидкого стекла в массе с точки зрения ионизирующей способности не имеет строгих границ. В.процессе заполнения загрузочной карзины куски шихты, подцепленные подъемным краном, предварительно оку-. нают в емкость с подготовленной массой, в результате чего вся шихта оказывается покрытой слоем массы. В экспериментах не проводится специальная сушка шихты с покрытием, однако такая операция представляется желательной.

Затем шихта загружается в печь.

Под воздействием температуры печи вязкая масса образует механически прочный слой. В печь опускают электроды и подключают напряжение. В местах контакта электродов с шихтой покрытие шихты разрушается, обеспечивая надежный электрический контакт, зажигают дуги и начинается процесс расплавления твердой шихты, затем рафинирование металла и его выпуск.

При проведении опытных плавок используется различное количество массы для покрытия шихты в процентном отношении к общей массе завалки. В ходе плавок снимаются рагистрограммы тока и после их обработки рассчитываются дисперсии колебаний тока по ходу рас. плавления.

На чертеже приведены наиболее характерные-кривые изменений диспер- сии для различных плавок.

Иэ графика видно, что использование для покрытия шихты ионизирующей массы в количестве 2Х от массы завал. ки дает снижение колебательности нагрузки в среднем в полтора раза, а в.количестве 5Х вЂ” в два раза. При большем (в опытах 7X) количестве массы в начальный период плавки возникает увеличение колебательности процесса. Это объясняется ненадежным контактом электродов с шихтой иэ"за .большого слоя ионизирующей массы на 11306

Составитель Л.Магаюмова

Техред А.Кикемезей Корректор С.Шекмар

Редактор Н.Яцола

Заказ 9583/23 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал 1IIIP "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 ней. Поскольку в дальнейшем процесс расплавления проходит примерно также как и при 5Х-ном количестве ионизирующей смеси с точки зрения колебательности нагрузки, использование 5 массы в количестве более 5Х нерационально.

Использование предлагаемого способа выплавки сталей и сплавов с пок. рытием шихты массой обеспечивает надежную ионизацию дугового промежутка при работе дуговой электропечи с момента зажигания дуги до расплав ления шихты. Это обеспечивает работу печи с меньшими колебаниями нагрузки, 15 а следовательно,и меньшими колебаниями напряжения в сети. В результате .может отпасть потребность в установке, дорогостоящих устройств, компенсирую- щих колебания напряжения, сокращает- 20 ся время процесса расплавления твердой шихты, ускоряется процесс шлакообразования и увеличивается производительность проЦесса.

Предлагаемый способ по сравнению 25 с известным очень прост в реализации, не требует дополнительных затрат, ре- конструкции существующих установок

14 6 и может быть использован в электродуговых печах любоИ конструкции и с различными технологическими режимами.

За базовый объект принят промышленный способ выплавки сталей в дуговых электропечах (ДСП-25HI). Недостатком базового способа является неустойчивое горение дуг в начальный период расплавления, вследствие чего увеличиваются потери электроэнергии и ухудшается ее качество в питающей цепи. Преимущества от использования предлагаемого способа по сравнению с базовым заключаются в том, что за счет ионизации дугового промежутка колебания тока в цепи уменьшаются в два раза, потери электроэнергии сокращаются на 8,3Х а производитель ность процесса за счет сокращения периода расплавления возрастет на

1,1Х.

Ожидаемый зкономический эффект, складывающийся из стоимости электроэнергии за счет сокращения периода расплавления и сокращения потери электроэнергии и увеличения производительности печи, составит 182 тыс.руб, в год.