Способ управления плавкой силикомарганца в прямоугольной рудовосстановительной электропечи

 

Изобретение относится к черной металлургии , конкретно к производству ферросплавов , преимущественно марганцевых Цель изобретения - повышение техникоэкономических показателей процесса выплавки ферросплавов за счет обеспечения оптимальной кратности шлака. Способ управления выплавкой силикомяргзнца в прямоугольной рудовосстановительной электропечи заключается в том, что в рабочем пространстве печи в определенных точках с помощью датчиков температуры и давления и измерительных устройств определяют и постоянно контролируют в процессе плавки отношение температуры к давлению t/p между парой электродов каждой фазы. Выпуск расплава производят при отношении t/p в точке замера, равном 40 - 60°С/мм вод.ст., из той летки, которая находится на оси точки замера. Заканчивают выпуск при достижении соотношения t/p, равном 15 - 25°С/мм вод ст 2 ил., 3 табл Ј

СОЮЗ COBFTCKMX сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (юм С 22 С 33/04

ГОСУДАР СТ В Е ННЫЙ KOMVIT ET пО изОБРетениям и ОткРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4475063/02 (22) 08.09.88 (46) 30.09.91. Бюл. М 36 (71) Днепропетровский металлургический институт им.Л.И. Брежнева (72) В.И,Нежурин, Г.Д.Ткач, Б.Ф,Величко, И.Г.Кучер, Э.С,Карманов, Н.В.Стеблянко, И.И.Люборец, А,П,Еремеев и А.В.НиколенКО (53) 669.168.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 943295, кл, С 21 С 5/52, 1979.

Авторское свидетельство СССР М 225225, кл. С 21 С 5/52, 1969. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЛАВКОЙ

СИЛИКОМАРГАНЦА В ПРЯМОУГОЛЬНОЙ

РУДОВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ (57) Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству ферроИзобретение относится к черной метуллургии, конкретно к производству ферросплавов, преимущественно марганцевых.

Цель изобретения — повышение технико-экономических показателей процесса выплавки ферросплавов за счет обеспечения оптимальной кратности шлака.

Способ управления выплавкой силикомарганца в прямоугольной рудовосстановительной электропечи заключается в том, что с помощью специально установленных в рабочем пространстве печи датчиков температуры и давления и соединенного с ними измерительного устройства определяют отношение температуры к давлению 1/р.

„, 5U 16 80791 Аl сплавов, преимущественно марганцевых.

Цель изобретения — повышение техникоэкономических показателей процесса выплавки ферросплавов за счет обеспечения оптимальной кратности шлака. Способ управления выплавкой силикомарганца в прямоугольной рудовосстановительной электропечи заключается в том, что в рабочем пространстве печи в определенных точках с помощью датчиков температуры и давления и измерительных устройств определяют и постоянно контролируют в процессе плавки отношение температуры к давлению t/р между парой электродов каждой фазы. Выпуск расплава производят при отношении t/p в точке замера, равном 40—

60 С/мм вод.ст., иэ той летки, которая находится на оси точки замера. Заканчивают выпуск при достижении соотношения t/р, равном 15.— 25 С/мм вод.ст, 2 ил., 3 табл.

Измерение проводят в приэлектродной зоне колошника между парой электродов каждой фазы, а при отношениях температуры к давлению t/р, равных 40 — 60 и 15—

25 С мм вод. ст, соответственно начинают и заканчивают выпуск расплава иэ летки, расположенной на оси замера.

На фиг.1 представлена ванна закрытой прямоугольной рудовосстановительной электропечи типа РП3-63, поперечный разрез; на фиг.2 — печь, вид в плане.

Устройство содержит (фиг.1) датчики температуры 1 и давления 2, установленные в рабочем пространстве ванны 3 электропечи 4, соединенные с измерительным устрой ством 5, определяющим отношение t/ð

1680791

50 фокус пятна дугового разряда подэлектродного промежутка (полости), интенсивность которого зависит от мощности дугового разряда, а значит и от активной мощности на

55 электроде. В подсводовое пространство закрытой рудовосстановительной печи образующие газы поступают преимущественно через приэлектродную зону, включающую для печей производства сплавов марганца зону рыхлых материалов (ЗРШ), зону перДатчики температуры 1 и давления 2 установлены вертикально по оси 6 леток 7 между парами электродов 8 каждой фазы на удалении от продольной оси 9 ванны (0,78 — 0,8)в, где в — длина большей стороны поперечного сечения электрода 8, и заглублены в рабочее пространство электропечи 4 на (0,45—

0,5)в от нижней крбмки 10 загрузочной воронки 11, Датчики 1 и 2 спецарматурой 12 соединены с устройством 5, а сами закреплены на своде 13.

Способ осуществляют следующим образом.

К установленным вертикально на указанных расстояниях по оси 6 леток 7 зондам-датчикам температуры 1 и давления 2 посредством специальной арматуры подключены измерительные устройства 5, которые постоянно в процессе плавки и выпуска ферросплава контролируют отношение t/р в данной точке объема рабочего пространства ванны, т.е. в данном случае в трех точках в приэлектродной зоне колошника между парой электродов каждой фазы. Датчики давления 2 и температуры 1 имеют чехлы из жаростойких труб и закреплены в своде 13 электропередачи 4 в специальных гнездах. Выплавляют из печи марганцевый сплав, поддерживая требуемый технологический режим, Выпуск расплава производят при отношении t/р в одной из точек против леток 7, равном 40 — 60 С мм вод.ст., поскольку это свидетельствует о низкой скорости схода шихты, ее спекании, уменьшение давления печных газов в данной области реакционной зоны и повышении температуры, вследствие образования достаточного количества шлака и металла, Летку 7 закрывают при достижении отношения t/р, равном 15 — 25 С/мм вод.ст., что свидетельствует о заполнении освободившейся от расплава части реакционной эоны ванны 3 электропечи 4 свежей шихтой, обладающей высокой газопроницаемостью и относительно низкой температурой. Хотя злектроферросплавы, а том числе марганцевые, выплавляют на относительно стабильном фракционном составе шихты, отношения т/р при возможном отклонении фракции от нормы укладываются в приведенные интервалы. Более существенные отклонения отношений t/р от приведенных свидетельствуют о нарушениях в работе печи, причины которых указаны выше(зависание шихты, неудовлетворительный фракционный состав, наплавление шлака и т,д.), что требует корректировки в требуемую сторону. Серьезные нарушения технологического, электрического режимов (высокая посадка электродов вследствие избытка восстановителя и т.д.) практически не сказываются наработе устройства, поскольку отношения t/р существенно не изменяются. В ходе плановых ремонтов целесообразна очистка датчиков давления от возгонов газообразных продуктов реакций.

В качестве примера проведены сопоставительные плавки на электропечи экспериментального цеха НЗФ по предлагаемому и известному способам, Испытания проводились в идентичных условиях. Величины отношений t/р изменялись в заявляемых в формуле изобретения пределах, а также принимали запредельные значения, при этом выполнялась оценка технико-экономических результатов выплавки силикомарганца, В табл.1 — 3 приведены данные испытаний.

Как видно, при мощности на электроде

Рэ=7 МВтэкспериментальной печи оптимум кратности шлака и минимум удельного расхода электроэнергии наблюдается в случае начала выпуска при с/р=50 С мм вод.ст. и окончания его при с/р=20 С/мм вод,ст. При значениях заявляемых параметров, выходящих за указанные пределы, поставленная цель не достигается, В пределах параметров, указанных в формуле изобретения, наблюдается устойчивое улучшение технико-экономических показателей работы электропечи (см.таблицы).

Способ основан на том, что структура рабочего пространства ванны электропечи, например, выплавляющей сплавы марган ца, характеризуется наличием следующих зон (фиг.1): ЗРШ вЂ” зона рыхлой (сыпучей) шихты; ЗНШ вЂ” зона неподвижной(малоподвижной) шихты; ЗПШ вЂ” зона первичного шлака; ЗКС вЂ”; ЗКШ— зона конечного шлака; Гр — гарниссаж; Зф — зона металла, ПП вЂ” подэлектродная (у торца электрода) полость.

Согласно разработанной на основе экспериментальных исследований газодинамической модели содержимого ванны печи для выплавки сплавов марганца источником газовыделения является в первую очередь

1680791 стыке ЗРШ (ЗПШ) и ЗНШ почти у основания конуса рыхлой шихты, подаваемой в печь 5 через воронки. Столб шихты от труботечек и в воронках играет роль своего рода "затвора", свойства которого изменяются в случае спекания шихты, возникновения обвалов шихты и "свищей", приводящих к улету мар- 1.0 ганца. Для приэлектродной зоны характерно изменение давления газов в сторону увеличения по мере приближения к боковой поверхности, особенно к рабочему торцу электрода. Газодинамические харак- 15 теристики слоя ЗРШ колошника ванны печи обладают определенной однородностью, зависящей от грансостава подаваемой шихты. Изменениедавления влюбой точке ЗРШ . в достаточной степени отражает изменение 20 давления приэлектродной зоны печи.

Аналогичной закономерности для зоны . ЗНШ не установлено. Температуры ЗРШ колошника ванны электропечи косвенным образом отражает изменение температуры 25

ЗПШ, а также важнейших технологических зой. Размеры реакционной эоны у электродов печи, включающей в первую очередь часть зоны ЗРШ, ЗПШ и участок основных технологических зон, зависят от мощности 30 на электроде, что сказывается на толщине

ЗНШ. Температура и давление этой зоны являются косвенными параметрами, характеризующими технологический процесс выплавки ферросплавов. 35

Экспериментально установлено, что показания датчиков давления и температуры, установленных вертикально по оси леток между парами электродов каждой. фазы на удалении от продольной оси ванны (0,75 — 40

0,8)в, где в — длина большей стороны поперечного сечения электрода, и заглубленных в рабочее пространство печи на (0,45 — 0,5)в от нижней кромки загрузочной воронки, т.е. на глубине (0,5 — 0,6) м от поверхности ко- 45 лошника в зоне ЗРШ, косвенным образом характеризуют ход технологического процесса и могут быть использованы для управления выплавкой ферросплавов в электропечи. 50

При отношениях температуры к давлеwe t/р, равных 40 — 60 и 15 — 25 С/мм вод.ст., соответственно начинают и заканчивают выпуск расплава из летки, располовичного шлака (ЗПШ), примыкающую к зоне коксового слоя (3КС), Печные газы проходят в подсводовоепространство в основном на женной по оси замера, Диапазон изменения отношений t/ð в начале и конце выпуска определяется тем обстоятельством, что в процессе выплавки сплава мощность на электроде составляет Рэ=5 — 9 МВт, что, соответственно, оказывает влияние на величину отношения. Экспериментально установлено, что отношение t/р практически линейно изменяется при изменении мощности на электроде как перед, так и после выпуска сплава из печи. Диапазон изменения отношений соответствует диапазону изменения мощности на электроде.

Шихтовые материалы в ванну печи после выпуска подают через воронки у электродов. Шихта формирует достаточной толщины зону ЗРШ. Шихта имеет температуру около 100 — 150 С (на уровне точки замера), ее частички разобщены, образующиеся у торца электрода печные газы беспрепятственно покидают рабочее пространство печи, просачиваясь по всему сечению зоны ЗПШ и ЗРШ, т.е. шихта обладает высокой газопроницаемостью и измеряемое давление достаточно высоко. По мере проплавления шихты и получения силикомарганца идет постепенный сход шихты, Наступает такой момент, когда ванна печи заполнена жидким металлом и шлаком, сход шихты прекращается. При этом шихта зоны ЗРШ на уровне точки замера и выше за счет теплопередачи от нижних слоев содержимого ванны и электрической мощности на электроде спекается, т.е. частицы шихты оплавляются и промежутки между ними уменьшаются и прекрываются, Температура шихты при этом может составлять величину 550 — 700 С, давление в точке замера падает, так как ухудшается газопроницаемость шихты, Печные газы покидают рабочее пространство печи на границе зоны

ЗПШ (ЗРШ), и ЗНШ т.е. в обход приэлектродной реакционной зоны печи (в ряде случаев по границе зон и боковой поверхности электрода). Эти явления определяют начало и конец выпуска сплава из.печи. Выпуск начинают при t/р=40 — 60 С/мм вод,ст., при этом температуры высока, давление низкое.

При отношении t/ð< 40 — 60ОС/мм вод,ст. процесс выплавки силикомарганца не завершен, на подине не скопилось достаточного количества металла и шлака, При

t/р>40 — 60 С/мм вод.ст, частицы шихты в контролируемых зонах печи претерпевают гораздо более существенные физические превращения, образуется "настыль", колошник печи становится "горячим", температура под сводом растет, нарушается электротехнологический режим работы печи. Такая работа печи затрудняет последующий активный сход

5 шихты и нормальное ведение процесса, Получаемые при этом незначительные выходы не компенсируются последствиями нарушения режима работы печи. Выпуск расплава из летки заканчивают при t/р=15—

25 С/мм вод.ст. При t/р < 15 — 25 С/м вод.ст.

1680791

Таблица

Показатели выплавки силикомарганце в печи с использованием предлагаемого способа

Предлегеемый способ

Поквзетель звестный пособ овец

ыпуса,t/p

С/мм од.ст

Выплавке метелле, кг/сут «107

10 780 785 787

814

820

770

792 770 770

790 803

795 8!2

818

815 812

820 816

806

804

802

800 806 810 8!5

810 806

79I 785

30 795 796 798 796

780! 095

Выплевке шлака, кг/сут"10

1130 1!30

1105 !142

1120 1125 1130

1115 1105 1105!

1105

112О

1135

30

Таблице 2

Изменение кратности шлака при выппевке силикомзргвнца с использовением предлегеемого способа

Предлегеемьз! способ

ИзвестньЗ! способ

Начало выпуске р, .Сlмм вод.ст.

40 45 50 55 онец

ыпуске>

/р.

Cl»N од.ст.

60 65

35. 1 ° 415

1, 394

1,34

1,4

1 41

1,41

1>398

1,39

1 ° 35

1,397

1 ° 408

1>4

1,39

1,41

1,38

1, 408

1>4 1 39

1>392

1,399

1,38

1 ° 41

10 1,385

15 1,417

1,422 20 1,4

25 1,4

30 1,4

1, 386

1 ° 34

1,388

1,408

1,4

1,36

1,389

1,396 выпуск заканчивать не следует, поскольку при это8ьв связи с черезмерным выпуском расплава свежая шихта перемещается слишком глубоко в подэлектродное пространство печи. Для ее расплавления требуется повышенная активная мощность электрода, что негативно сказывается на показателях. процесса. При t/ð>15 — 25ОС/мм вод.ст. расплав выйдет из ванны печи не в полной мере и нагретая шихта верхних зон не опустится к подине печи. В этом случае показатели работы печи, в том числе выход годного, невысоки.

Величина отношения t/ð в указанном диапазоне для начала и конца выпуска определяется фракционным составом шихтовых материалов, используемых при выплавке ферросплавов, в частности марганцевых. На нее оказывает влияние также. ширина приэлектродной зоны, составляющая при измерении от поверхности электрода, например, для силикомарганца 0,8 — 1,4 м, для ферромарганца — 0,4 — 0,8 м, для малофосфористого шлака — 0,25 — 0,4 м(при

Рэ=5 — 9 МВт) (величина на фиг.1). .с

Формула изобретения

5 Способ управления плавкой силикомарганца в прямоугольной рудовосстанови-. тельной электропечи, включающий загрузку шихты через воронки, расплавление и периодический выпуск расплава из летки, изме10 рение температуры в двух и .более точках ванны, регулирование технологического режима,отл ичающийсятем,что,сцелью повышения технико-экономических показателей процесса плавки за счет обеспечения

15: оптимальной кратности шлака, дополнительно измеряют давление печного газа в приэлектродной зоне колошника между парой электродов каждой фазы и определяют отношение температуры к давлению t/р, 20 при этом выпуск расплава начинают при отношении температуры к давлению, равном 40-600С/мм вод.ст., а заканчивают при отношении, равном 15 — 25 С вод.ст.

ЛЫ ..

5, 40 45 50 55 60 65

1080 1100 1100 1118 1! 20 1070 1080

1120 . 1120 1132 1141 1125 1112 1103

1115 1112 1124 1125 1114 1108 1098

1680791

Таблица 3

Изменение удельного расхода электроэнергии при выплавке силикомарганца с использованием предлагаемого способа

Известный способ

Предлагаемый способ

15

4140

25

Шихта

Конец выпуска

t/р, С/мм вод.ст. б

Начало выпуска, t/р, С/мм вод.ст.

35 40 45 50 55 60 65

4040 4075 4070 4120 4110 4060 4078

4130 4070 4055 4060 4040 4050 4060

4080 3960 3935 3910 3910 4070 4100

4085 4050 4060 4070 4080 4080 4085

4095 4065 4100 4110 4105,4105 4 110

1680791

ЮПй7

Составитель В. Гранберг

Техред М.Моргентал Корректор М. Кучерявая

Редактор М. Петрова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3287 Тиражф761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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