Агрегат для производства стали

 

1. АГРЕГАТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ из твердых и/или жидких шихтовых материалов, в частности чугуна, крупного и легковесного скрапа , содержащий емкость для рафинирования расплава, футерованную огнеупорным материалом, в которой размещены с возможностью перемещения в вертикальном направлении плазменная горелка и устройства для ввода добавочных порошкообразных материалов , отличающийся тем, что, с целью увеличения доли скрапа в шихте, вокруг плазменной горелки вьтолнен канал для подачи кислорода , заключенный в охлаждаемый кожух , при этом в днище емкости для рафинирования расплава под плазменной горелкой установлен электрод. 2.Агрегат поп.1, отличающийся тем, что устройства для ввода добавочных порошкообразных материалов выполнены в виде подающих труб, окружающих венцом охлаждаемый кожух плазменной горелки. 3.Агрегат по пп.1 или 2, о тличающийся тем, что плаз-в (Q менная горелка имеет центральный СО стержнеобразный электрод, установленный в кольцевом зазоре для подс вода плазменного газа. 4.Агрегат по пп. 1-3, отличающийся тем, что канал для подачи кислорода выполнен в виде венца щелеобразных или круглых сопел .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<ю а>

Ф(51) С 21 .С 5/42 и

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР /

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

fq

/ фд,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ1 : - .„.,/

К ПАТЕНТУ (21) 3529503/22-02 (22) 23. 12. 82 (31) А 5533 /81 (32) 23. 12.81 (33) Австрия (46) 23.02.85. Бюл. ¹ 7 (72) Йожеф Федерль и Вальтер Лугшайдер (Австрия) (71) Фоест-Альпине АГ (Австрия) (53) 669. 184. 122 (088.8) (56) 1 ° Патент Австрии ¹ 232531, кл. 18 в 8, опублик. 1964.

2. Заявка ФРГ № 2912843, кл. Н 05 Н 1/26, опублик. 1979. (54)(57) 1. АГРЕГАТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ из твердых и/или жидких шихтовых материалов, в частности чугуна, крупного и легковесного скрала, содержащий емкость для рафинирования расплава, футерованную огнеупорным материалом, в которой размещены с возможностью перемещения в вертикальном направлении плазменная горелка и устройства для ввода добавочных порошкообразньм материаФ лов, о т л и ч а ю .ц и и с я тем, что, с целью увеличения доли скрапа в шихте, вокруг плазменной горелки выполнен канал для подачи кислорода, заключенный в охлаждаемый кожух, при этом в днище емкости для рафинирования расплава под плазменной горелкой установлен электрод.

2. Агрегат по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что устройства для ввода добавочных порошкообразных материалов выполнены в виде подающих труб, окружающих венцом охлаждаемый кожух плазменной горелки.

3. Агрегат по пп.1 или 2, о тл и ч а ю шийся тем, что плаз-. менная горелка имеет центральный стержнеобразный электрод, установленный в кольцевом зазоре для подвода плазменного газа.

4. Агрегат по пп. 1-3, о т л ич а ю шийся тем, что канал для подачи кислорода выполнен в виде венца щелеобразных или круглых сопел.

9 1142006

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к устройствам для производства стали, преимущественно конвертерам.

Известно использование топливокислородкьгх фурм с целью увеличения доли скрапа, перерабатываемого в сталеплавильных агрегатах 11.

Данное устройство позволяет несколько увеличить долю скрапя, в 10 шихте сталеплавильных агрегатов, однако при этом увеличивается общее

Йремя плавки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является агрегат длл производства стали из твердых и/или ходких шихтовых материалов, в частности чугуна, крупного и легковесного скрапа, содержащий емкость для 20 рафинирования расплава, футерованную огнеупорным материалом, в которой размещены.с возможностью перемещения в вертикальном направлении плязменняя гopBJIKB и устройства для 25 ввода добавочных порошкообразных материалов 523 °

Однако известное устройство ке обеспечивает формирование широкого фронта плавки, реакция может проте- у, кать лишь в о ень ограничекком объеме. Поэтому использование известного устройства не может обеспечить увеличения доли перерабатываеглого скрапа.

Целью изобретения является создание устройства, позволяющего увели чить долю скрапа в шихте.

Поставленная цель достигается тем, что в агрегате для производства стали из твердых и/или жидких шихтоt вых материалов, в частности гугуня, крупного и легковесного скрапа,, содержащем емкость для рафинирования расплава, футерованкую огнеупорным материалом, в которой размещены с возможностью перемещения в вертикальном направлении плазменная горелка и устройства для ввода добавочных порошкообразных материалов, вокруг плазменной горелки выполнен какал для подачи кислорода, заключенный в охлаждаемый кожух, IIp»I Iэтом в днище емкости для рафинирования рас.=.:.Лава под плазменной горелкой устяковлек электрод.

Устройства для ввода добавочных порошкообрязных материалов выполнены в виде подающих труб, окружающих венцом охлаждаемый кожух плазменной.

ГОР JIKB.

Плазменная горелка чмеет централь. ный стержнеобразкый электрод, установленный в кольцевом зазоре для подвода плазменного газа.

Канал для подачи кислорода выполнен в виде венца щелеобразных или круглых сопел.

На фиг.1 показана емкость для рафинирования, вертикальный разрез, ня фиг.2 — плазменная горелка, разрез ка оси.; пя фиг.З вЂ” разрез А-А на фиг.2.

Емкость 1 для рафинирования выполнена в виде опрокидываемого конвертера с металлическим внешним кожухом

2 и огнеупорной футеровкой 3. В вертикальном положении конвертера по центру полости 4 конвертера входит труба 5, содержащая плазменную горелку 6. Зтя труба 5 имеет центрально располохеккый стержнеобразный злектрОд 7, КОторый Окружен Огрякиченнсй трубой 8 H KGJ ьцевым простра»cTI-;orI 9. по которому подвоцится плазменный газ. образованный Аг или

1!е, Г1, Не, Гс, СО, или их смесями:

Предпочтительна работа горелки

Iÿ аргоне. Смеси аргон .. с молекулярным азотом. Устанавливающаяся при

""-Toì длина дуги определяется электрическим напряжением, питающим плазменную горелку.

Плазменная горелка 6 Окружена еще одной оболочкой IО, которая образует еще одно окружающее плазменную гОрелку 6 кольцевое прОстранствО

11 для подвода технического чистого кислорода для рафинирования. На конце плазменной горелки 6 имеется кольцевое пространство 11, через которое подводится кислород, который переходит в выполненные сухжвающимися радиально-симметри:ные отверстия 12, предпочтительно сопла

Лаваля, выполненной из меди головки

13 подводящей труоы 5, Выходные отверстия i2 для кислорода параллельны оси 14 горелки, или наклонены к оси

14 под острым углом, так что струя кисгхорсда пслучЯется либо цилиндри ческой, либо кони таской, расходящейся наружу при выходе из кольцевогс пространства 11. Зто сделано ,цля того, чтобы кислород смешивал1 ся с плазмекнОй струей 15 нЯ всзмож но более большом расстоянии от

142006

35

40 мя плавки.

55 головки 13. За счет этого значительно повышается срок службы катода 7, особенно состоящего из металлического вольфрама острия 16. Удерживающие катс изоляторы 1? имеют проходные огиерстия 18 для беспрепятственного прохода плазменног0 газа.

Снаружи подающая труба окружена двойным охладктельным кожухом 19, в котором известным способом поддерживается циркуляция охладителя.

В дне 20 конвертер- по центру вставлен донный .-тектрод 21, изнашивающаяся часть ксторого 22 выполнена из стали и имеет во."оохлаждаемый медный токоподвод 23.

Для подведения добавочны.=. материалов центральная подводящая труба 5 окружена двумя клк более параллельньюж трубамк 24, которые расположены радиальн; вЂ, симметрично относительно трубы 5. Через радиальные расходящиеся трубы 24 можно вдувать пылевидные окислы железа, мелкую руду, известняк кли другие порошкообразные доб" â.=î÷íûå материалы.

Плазменная горелка выполнена как дуговая плазменная горелка постоянного тока. Питание горелки пракзво° дится от тиристорного преобразователя 25 тока, Электрическое питание для однофазного вида горелки схематично показано на фиг.1.

В дне 20 конвертера предусмотрены донные сог а 26 для подвода кислорода (по окружности) и угольной пыли (по центру),а также пористые блоки 27 для подвода аргона, чтобы производить гибкое управление процессом.

Устройство работает следующим образом.

После загрузки в конвертер 1 чугуна 28, крупного металлолома 28 и мелкого металлолома 30, плазменная горелка 6 зажигается между острием

16 центрального вольфрамового катода 7 и металлоломом 29 и 30, который находится в проводящем соединении, через чугун 28 с донным электродом

21. Плазменная струя 15 выплавляет центральный конус в металлоломе, за счет чего создаются бла оприятные условия для зажигания выходящего из трубы 5 потока кислорода. ф

При этом устанавливается профиль расплава 31 (на фиг.1 штриховые линки) к образуется сразу после зажигания плазменной горелки воронкообразная полость 32 в металлоломе

30, которая постепенно за счет ступенчатого или непрерывного опускания трубы 5 становится все глубже, а в радиальном направлении — все шире.

Теплопередача от центральной плазменной струи к металлолому идет без заметно о поглощения сквозь окружающую рубашку из кислорода.

Температура плазменной струи 15, в зависимости от газа плазмы, 5000-30000 К.Одновременно с зажиганием плазменной горелки 6 по трубе подается кислород.

За счет параллельного или расширяющегося подвода кислорода образуется зона максимальной теплоотдачи струк плазмы в окружающее пространство. Кислород вступает в реакцию там, где он в первую очередь нужен: в предварительно нагретом плазменной горелкой 6 металлоломе 30.

После зажигания струи кислорода на поверхности ванны жидкого чугуна

1 возникают два цен гра плавления для металлолома, расстояние между которыми уменьшается со временем плавки, т.е. центр плавления плазменной дуги идет по металлолому в направлении к пятну горения 33 (зона. реакции между 02 к жидким чугу ном 28), к области, на которую подается кислород.

Преимущество предлагаемого устройства прежде всего в том, что тепло-. передача электрически введенной энергии за счет излучения плазменной струи 15 к генерация тепла за„ счет

О экзотермической реакции жидкого чугуна к/кли металлолома с чистым кислороцом комбинируются оптимальным образом, что дает при применении плазменной горелки 6 кратчайшее вреЗа счет вдувания пылевидных окислов железа через расходуемые трубы 24 этот переток попадает в область излучения плазменной дуги, а именно, в область наибольшего выделения газа СО. Это дает использова. нке восстановительных компонентов, и уменьшает вьвккганке кислородом.

Сильное, преимущественно действующее радиально тепловое излучение плаз1 142006 менной струи 15 способствует очень быстрому нагреву этих добавочных материалов. При этом восстановительном процессе испаряются также металлические загрязнения пылевидных окислов железа, в особенности цинк, который может быть осажден над ванной в области охладительного устройства 34.

Изобретение не ограничивается предлагаемым исполнением, агрегат может модифицироваться. Например, добавочно предусмотреть несколько горелок, причем подающая труба 5 будет окружена радиально симметрично несколькими плазменными горелками.

При этом расплавление металлолома будет проходить п несколько большем объеме, но, в принципе, по тому же процессу, что и описанный.

Кроме того, подающая труба 5 мо5 жет иметь на верхнем конце шарнирный подвес, чтобы при работе совершать круговое (прецесионное) дви- . жение для увеличения зоны реакции

33, или чтобы вызвать движение ванны металла.

Вместо образующих рубашку отверстий 12 можно в качестве выходного отверстия для кислорода предусмотреть кольцевую щель.

15 Технико-экономическая эффективность изобретения обуславливаетса увеличением доли скрала в шихте °

1142006

Составитель С. Миронов

Текред T Дубинчак Корректор Г Решетник

Редактор Н. Егорова

Заказ 521/47

Тираж 553 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

16

Риг.2 б

12

И