Способ определения положения рабочего конца электрода со сквозным каналом в ванне закрытой руднотермической электропечи и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству электроферросплавов, преимущественно марганцевых. Цель изобретения - улучшение технико-экономических показателей работы электропечи путем непрерывного контроля положения рабочего конца электрода, исключения отрицательного влияния замеров на ход процесса. В процессе выплавки марганцевых ферросплавов к газоотборному зонду 3, размещенному в сквозном канале 1 электрода 2 ферросплавной закрытой электропечи, подключают датчик давления 4. Газоотборные зонды 5 и 6 устанавливают последовательно от боковой поверхности электрода 2 на расстоянии, соответственно равном (0,5-1,0) и (0,7-1,2) ширины электрода 2 и на расстоянии, равном (1,5-2,0) ширины электрода 2 от нижней кромки 7 загрузочной воронки 8 и соответственно вровень с ней. Концы зондов 5 и 6, выходящие на свод печи, соединяют с датчиками давления 9 и 10. Затем датчики давления 4,9 и 10 через блоки умножения подсоединяют к блокам вычитания, а выходы подсоединяют к входам блока деления, выход которого через блок коррекции соединяют с входом механизма перемещения электрода или указателем положения рабочего конца электрода. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) е!

1

1 4 а. °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ааг да

Урааен летки

Йг1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОУИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 448176 j3) -02 (22)20.06.88 (46) 23.05.90. Бюл. 1! 1 9 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) В.И. Нежурин, А,В.Николенно, И.Г. Кучер, Э.С. Карманов, A.А.Чумаков и В.А.Гаврилов (53) 621 .365.22(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н- 768840, кл. С 22 С 33/04, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Ф 728226, кл. К 05 В 7/09, 1976. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ

РАБОЧЕГО КОНЦА ЭЛЕКТРОДА С0 СКВОЗНЬИ

КАНАЛОМ В ВАННЕ ЗАКРЫТОЙ РУДНОТЕРМИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к чеоной металлургии, в частности к производ9 (51}5- Р 27 0 11/1О Н 05 В 7/09

2 ству электроферросплавов, преимущест венно марганцевых Цель изобретения - улучшение технико-экономических показателей работы электропечи путем непрерывного контроля положения рабочего конца электрода, исключения отрицательного влияния замеров на ход процесса ° В процессе выплавки марганцевых Ферросплавов к газоотборному зонду 3, размещенному в сквозном канале 1 электрода 2 ферросплавной закрытой электропечи, подключают датчик давления 4. Газоотборные зонды 5 и б устанавливают последовательно от боковой поверхности электрода 2 на расстоянии, соответственно равном (0,5-1,0) и (0,71,2) ширины электрода 2, и на расстоянии, равном (1,5-2,0) ширины электрода 2 от нижней кромки 7 saгрузочной воронки 8 и соответствен1566189 но вровень с ней. Концы зондов 5 и

6, выходящие на свод печи, соеди— няют с датчиками давления 9 и 10. Затем датчики давления 4, 9 и 10 через блоки умножения подсоединяют к блокам вычитания, а выходы подсоеИзобретение относится к черной мЕталлургии, в частности к произвОдству электроферросплавов, преимущественно марганцевых. 15

Цель изобретения — улучшение технико-экономических показателей работы электропечи путем непрерывного контроля положения рабочего конца электрода, исключения отрицательного влияния замеров на ход технологического процесса выплавки ферросплавов, На фиг..1 представлено устройство для осуществления способа определения 25 положения рабочего конца электрода со сквозным каналом в ванне закрытой руднотермической электропечи; на

Фиг. 2 — блок-схема измерительной части устройства. 30

Способ .заключается в том, что давление газа в сквозном канале электрода контролируют непрерь.вно и одновременно с давлением в подсвоцовом пространстве у электрода, а также с давлением газа в произвольной точке объ35 ема шихтовых материалов приэлектродной зоны, ограниченной сверху зоной сыпучих материалов и снизу — участком зоны первичного шлака, примыкаюь щим к зоне коксового слоя. В качестse фиксированного уровня принимают нижнюю кромку загрузочной воронки, а положение рабочего конца электрода определяют по зависимости

Р, -Рэ

L=akР Рг ) э

xpe L — расстояние от фиксированного уровня — нижней кромки загру50 зочной воронки — до рабочего конца электрода (длина зашихтованной части электрода) а — расстояние от фиксированного уровня до торца газоотборного зонда слоя шихтовых материалов приэлектродной зоны, k — коэфФициент, учитывающий газодинамические свойства слоя диняют к входам блока деления, вьгход которого через блок коррекции соединяют с входом механизма перемещения электрода или указателем положения рабочего конца электрода.

2 с.п.ф-лы, 2 ил., шихтовых материалов приэлектродной зоны, Р— давление газа в сквозном канале электрода;

Р— давление газа в отборном зон2 де приэлектродной зоны, P, — давление газа подсводового э пространства на фиксированном уровне.

Структура рабочего пространства ванны электропечи, выплавляющей сплавы марганца, характеризуется наличием следующих зон (фиг.1): ЗНШ вЂ” зона неподвижной (малоподвижной) шихты, ЗРШ вЂ” зона рыхлой шихты (сыпучей шихты), ЗКС вЂ” зона коксового слоя, ЗКШ вЂ” зона конечного шлака, Гр — гарниссаж, ЗМ вЂ” зона металла, ПП вЂ” подэлектродная (в зоне торца электрода) полость .

Источником газовыделения является фокус пятна дугового разряда подэлектродного промежутка (полости), интенсивность которого зависит от тока и мощности на электроде. Образующиеся газы поступают в подсводовое прост1 ранство закрытой руднотермической печи преимущественно через приэлектродную зону, состоящую, например, у печей, выплавляющих марганцевые ферросплавы, из зоны рыхлых материалов, зоны первичного шлака ЗПШ, примыкающего к зоне коксового слоя.

Для этой приэлектроднои зоны характерно изменение давления газов в сторону увеличения по мере приближения к рабочему концу электрода. Аналогичная зависимость для зоны неподвижной шихты не установлена.

Газодинамические характеристики слоя шихтовых материалов, обладающего однородностью,или если его газодинамические свойства изменяются в соответствии с определенным законом в глубину, тесно связаны с его высотой, что позволяет определять некоторые его параметры. Наиболее приемлем, с этой точки зрения, при определении положе10

5 ) 566) ния торца электрода слой шихтовых материалов, ограниченный сверху зоной рыхлых материалов, а снизу — нижним участком зоны первичного шлака, примыкающего к зоне коксового слоя.

Газодинамическая характеристика этого слоя достаточно однородна, и его объем определяет положение рабочего конца электрода при его маневрировании в нормальном технологическом режиме выплавки сплава.

Поскольку в расчетную формулу для определения величины абсолютного давления газа на отдельных горизонтах такого пористого слоя входят величины давления газа соответственно на входе и выходе слоя, т,е. у торца электрода и в подсводовом пространстве, давление газа на расстоянии а 20 от входа в слой, т.е. давление в произвольной точке, удаленной на расстояние q от нижней кромки загрузочной воронки, расположенной в указанной зоне первичного шлака, то, непрерывно фиксируя все эти три значения давлений при известном значении величины О, можно непрерывно определять общую высоту пористого слоя между торцом электрода и нижней кромкой загрузочной воронки, т.е. длину зашихтованной части электрода или положения его рабочего конца. Давление газа в подсводовом пространстве целесообразно определять как можно ближе к электроду, поскольку при значительном удалении сказывается влия- " ние давлений от соседних электродов, т.е. фиксируется средняя величина давления подсводового пространства, как, например, для шестиэлектродной прямоугольной электропечи РП3-63, В расчетной формуле способа определения положения рабочего конца эле ктрода коэффициент k учитывает Газо 45 динамические свойства слоя шихтовых материалов приэлектродной зоны, в которой установлен газоотборный зонд.

На величину коэффициента k существенным образом влияет сегрегация шихты, возможные неоднородности ее и гранулометрический состав сырья. Поэтому для каждого вида сплава величина коэффициента имеет определенное значение. Гранулометрический состав шихты для выплавки того или иного сплава, как правило, постоянен. В случае однородного пористого слоя величина k равна 1, однако практически для шихт

89 6 всех видов марганцевых ферросплавов

k больше 1 (k ) )).

Пределы изменения величины L (длины зашихтованной части электрода) при ее определении ограничены значением величины д . Как правило, L не может быть меньше (1,5-2,0) значений ширины электрода Ь, если технологический процесс ведется без нарушений.

Этим определяется значение величины

0, причем точка отбора газа при этом находится в указанной приэлектродной зоне. В соответствии с этим при L o а, P< Pz Py» при? = а, Р = Р ) Р .

Если L c а, то P P, P, а истинное положение торца электрода в ванне печи трудноопределимо, поскольку расчетная формула изменяет смысл. Точки отбора газа должны, по возможности, располагаться на одной вертикальной оси, однако, поскольку практически это труднореализуемо по конструктивным особенностям свода печей, точки отбора газов необходимо располагать возможно ближе к поверхности электрода.

При этом ширина приэлектродной зоны, в которой располагается отборный зонд, различна для разных видов марганцевых сплавов, и составляет при измерении от поверхности электрода (велнчина с): для силикомарганца

0,8-1,4 м, для ферромарганца 0,40,8 м, для малофосфористого шлака

0,25-0,4 м (Рэ = 5-9 %3т). В связи с этим газоотборный зонд приэлектродной зоны располагается на удалении (0,5-1,0) ширины электрода Ь. В этом случае зонд попадает в указанную приэлектродную зону при выплавке любого из этих сплавов. При уменьшении этих размеров установке зонда препятствует конструкция воронки или уплотнения электрода печи.

При увеличении размеров область применения способа и устройства сужается, поскольку место установки зонда выходит за пределы приэлектродной зоны. Аналогично зонд отбора газа из подсводового пространства располагается на удалении (0,7-l,2) ширины электрода .Ь, поскольку увеличение. размера сверх указанного ведет к искажению истинного значения давления подсводового пространства у электрода со сквозным каналом, а уменьшение этого размера ограничивается конструктивными особенностями эле1 5661 89 ментов свода печи и установкой зонда для измерения давления газа в приэлектродной зоне.

Устройство для осуществления способа определения положения рабочего

5 конца электрода со сквозным каналом в ванне закрытой руднотермической электропечи содержит размещенный в сквозном канале 1 электрода 2 газоотборный зонд 3, соединенный с датчиком 4 давления, гаэоотборные зонды

5 и 6, установленные последовательно от боковой поверхности электрода 2 на расстоянии, соответственно равном (О, 5-1,0) и (0,7-1, 2) ширины электрода 2, и на расстоянии б-, равном (1,5-2,0) ширины электрода 2 от нижней кромки 7 загрузочной воронки 8 и соответственно вровень с нею, подсоединенные каждый через датчики 9 и

1О давления (фиг.2) и блоки 11 -13 умножения к блокам 14 и 15 вычитания, к первым входам которых подключены первый 4 и второй 9 датчики давления, 25 а к вторым — третий датчик 10 давления, а выходы подсоединены к входам блока 16 деления, выход которого через блок 17 умножения-коррекции связан с входом механизма перемещения 30 электрода или указателем 18 положения рабочего конца электрода.

Устройство работает следующим образом.

К наращиваемому в процессе выплавки марганцевых ферросплавов газоотборному зонду 3, размещенному в сквозном канале 1 электрода 2 Ферросплавной закрытой руднотермической электропечи, посредством газовой 40 арматуры подключают датчик 4 давления.

Датчик соединен с зондом, каждая наращиваемая секция которого снабжена клапаном односторонней проводимости газа подэлектродной полости, исклю 5 чающим нодсос воздуха и образование взрывчатой смеси, могущей привести к аварии электрода. Каждая секция зонда устанавливается вместе с наращиваемой секцией электрода и после установки приваривается в двух-трех точках к ребрам жесткости во избежание механических повреждений угольной массой.

Газоотборные зонды 5 и 6, выполненные иэ жаростойких труб (ориентировочно 3/4 дюйма, аналогично зонду электрода), для реализации. способа определения цоложения рабочего конца электрода устанавливают последовательно от боковой поверхности электрода 2 на расстоянии, соответственно равном (О, 5-1, 0) и (О, 7-1, 2) ширины электрода 2, и на расстоянии, равном (1,5-2,0) ширины электрода 2 от нижней кромки 7 загрузочной воронки

8 и соответственно вровень с нею.11ри этом конец газоотборного зонда 5 располагается в приэлектродной зоне, ограниченной сверху зоной рыхлых материалов и снизу — участком зоны первичного шлака, примыкающего к зоне коксового слоя. Конец газоотборного зонда 6 размещается в подсводовом пространстве у электрода. Координаты положения концов газоотборных зондов обоснованы вьппе. Концы зондов 5 и 6, выходящие на свод печи, посредством газовой арматуры соединяют с датчиками 9 и 10 давления.

Далее зонды 3, 5 и 6 через датчики 4, 9 и 10 давления и блоки 11-13 умножения подсоединяют к блокам 14 и 1 5 вычитания, к первым входам которых подключены первый 4 и второй 9 датчики давления, а к вторьм — третий датчик 10 давления, а выходы подсоединяют к входам блока 16 деления, выход которого через блок 17 умножения-коррекции связан с входом механизма перемещения электрода или указателем положения рабочего конца электрода 18.

Для учета влияния газодинамических свойств приэлектродной зоны на определение положения рабочего конца электрода 2 определяют величину коэффициента k которую затем вводят в блок

17 умножения-коррекции. Для этого известным методом определяют положение торца электрода 2 в ванне печи и устанавливают его на уровень конца газоотборного зонда 5, т.е. на уровне P., Выплавляют на. печи марганцевый сплав „ поддерживая требуемый технологический режим, определяют величины давления

P), P, Р . Подставляя значение давления Р,, Р, Р>, величины а и длины электрода L = а в расчетную Формулу, определяют значение коэффициента k, Для каждого вида сплава характерно определенное значение k, определяемое экспериментально. Изменение гранулометрического состава шихты существенным образом сказывается на значении коэффициента k. Марганцевые ферросплавы выплавляют на относитель-

1566189 но стабильном фракционном составе шихты, однако необходимо экспериментально определять значение коэффициента k для всех применяющихся на практике фракций шихты.

В дальнейшем опускают электрод в положение, необходимое для поддержания требуемого электрического и технологического режима выплавки сплава, и непрерывно контролируют положение рабочего конца электрода 2 по указателю )8 положения для выбора оптимального режима работы электропечи.

При наращивании секций газоотборного зонда 3, размещенного в канале 1 электрода 2, контроль положения рабочего конца электрода не осуществляется, а после завершения монтажа зонда 3 возобновляется без дополнительных техни-20 ческих мероприятий. Нарушение технологического процесса (избыток или недостаток восстановителя) практически не сказывается на работе устройства.

В ходе IUIP целесообразна очистка зон-25 дов от возгонов газообразных продуктов реакций.

В идентичных лабораторных условиях экспериментального цеха завода ферросплавов проведен сопоставительный Зр анализ результатов применения предлагаемого способа определения положения рабочего конца электрода со. сквоз-. ным каналом в ванне закрытой руднотермической электропечи H устройства для его осуществления с результатами применения известных способа и устройства. При значениях параметров, выходящих за предлагаемые пределы, поставленная цель не достигалась или 4р достигалась с весьма большой ошибкой измерения. В пределах предлагаемых параметров наблюдалась устойчивая работа устройства для определения рабочего конца электрода. 45

Формула изобретения

1 . Способ определения пЬложения рабочего конца электрода со сквозным каналом в ванне закрытой руднотермической электропечи, вклкчающий контролирование давления газа в канале электрода и с учетом изменения давления определение расстояния от выб- 55 раиного фиксированного уровня до рабочего конца электрода по эмпирической зависимости, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения технико-экономических показателей работы электропечи за счет непрерывного контроля положения рабочего конца электрода, исключения отрицательного влияния замеров на ход технологического процесса, давление газа в сквозном канале электрода контролируют не-! прерывно и одновременно дополнительно контролируют давление в подсводовом пространстве у электрода и давление газа в произвольной точке обьема шихтовых материалов приэлектродной зоны, ограниченной сверху зоной сыпучих материалов и снизу — участком зоны первичного шлака, примыкающего к зоне коксового слоя, а в качестве фиксированного уровня принимают нижнюю кромку загрузочной воронки, и положение рабочего конца электрода определяют по зависимости

P, — Ру

1=аи

Рэ где L — расстояние от фиксированного уровня — нижней кромки загрузочной воронки — до рабочего конца электрода длина зашихтованной части электрода а — расстояние от фиксированного уровня до торца газоотборного зонда слоя шихтовых материалов приэлектродной зоны; коэффициент, учитывающий гаэодинамические свойства слоя шихтовых материалов приэлектродной зоны;

P — давление газа в сквозном ка< нале электрода

P — давление газа в отборном зонде

2 приэлектродной зоны;

Р— давление газа подсводового пространства на фиксированном уровне.

2. Устройство для определения положения рабочего конца электрода со сквозным каналом в ванне закрытой руднотермической электропечи, содержащее загрузочные воронки, размещенный в сквозном канале электрода газоотборный зонд, соединенный с датчиком давления, механизм перемещения электрода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения техникоэкономических показателей работы электропечи sa счет непрерывного контроля положения рабочего конца электрода, исключения отрицательного влия12

1566189

Составитель В. Гринберг

Техред М.Дидык Корректор И.Иуска .

Редактор Н. Тупица

Заказ 1214 Тираж 517 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 ния замеров на ход технологического процесса, оно дополнительно снабжено системой автоматического контроля положения рабочего конца электрода, содержащей блоки умножения, вычита5 ния, деления, умножения-коррекции, указатель положения рабочего конца электрода, а также гаэоотборными зондами, установленными последовательно от боковой поверхности электрода на расстоянии, соответственно равном

0,5-1,0 и 0,7-1,2 ширины электрода и на расстоянии, равном 1,5-2,0 ширины электрода от нижней кромки загрузочной воронки и вровень с нею соответственно, подсоединенными через датчики давления и блоки умножения к блокам вычитания, к первым входам которых подключены 1- и 2-N датчики давления, а к вторым — третий датчик давления, а выходы подсоединены к входам блока деления, выход которого через блок умножения-коррекции связан с входом механизма перемещения электрода или указателем положения рабочего конца электрода.