Способ управления процессом выплавки ферромарганца в прямоугольной рудовосстановительной электропечи

 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к выплавке ферросплавов, преимущественно к контролю за производством ферромарганца. Целью изобретения, является повышение производительностипечи и обеспечение о'птимальной кратности шлака. Предложено в качестве дополнительного физического параметра измерять давление печного газа. Измерение проводят в приэлектродной 3orfe колошника между парой электродов каждой фазы, причем датчики давления и температуры устанавливают вертикально по оси леток на удалении от продольной оси ванны Ov6-0,65 длины большей стороны поперечного сечения электрода bj и заглубляют в рабочее пространство печи на

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 С 5/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО-ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Е и

6д

О фь

Ь.Р .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4754104/02, (22) 30.10.89 (46) 23.02.92. Бюл. ¹ 7 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) В. И. Нвжурин, П. Ф. Мироненко, А. В.

Коваль, Г. Д. Ткач, И. Г. Кучер.,Э. С. Карманов, И. И. Люборец. А. П. Еремеев и С. В.

Стоян (53) 669.012(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 943295, кл, С 21 С5/52, 1980, Авторское свидетельства СССР

¹ 225225, кл. С 21 С 5/52, 1967. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ВЫПЛАВКИ ФЕРРОМАРГАНЦА В ПРЯМОУГОЛЬНОЙ РУДОВОССТАНОВИТЕЛ ЬНОЙ

ЭЛЕКТРОПЕЧИ (57) Изобретение относится к черной металлургии, а именйо к выплавке ферросплавов, . преимущественно к контролю за производством ферромарганца. Целью изобретения является повышение производительности

Изобретение относится к черной металлургии, а именно, к производству электроферросплавов, преимущественно ферромарганца.

Известен способ управления технолЬгическим процессом получения ферромарган, ца в рудовосстановительной печи изменением отношения массы углерода к массе. марганца, причем дополнительно измеряют температуру газов под сводом, содержание окиси и двуокиси углерода в отходящем газе, определяют отношение окиси и двуокиси углерода и по величине

542,„, 1713942 А1 печи и обеспечение оптимальной кратности шла ка. П редложено в качестве дополнительного физического параметра измерять давление печного газа. Измерение проводят в приэлектродной зоРе калошника между парой электродов каждой фазы; причем датчики давления.и температуры устанавливают вертикально по оси леток на удалении. ат продольной оси ванны 0,6-0,65 длины большей стороны поперечного сечения электрода Ь и заглубляют в рабочее ïðîстранство печи на (0.,5 — 0;6) b от нижней кромки загрузочной воронки, При отношениях температуры к давлению (t/Р) 20-30 и

2-3 С/Па соответственно начинают и заканчивают выпуск расплава из летки, расположенной-по оси замера, Информация по значениям t/P позволяет точно определять сроки выпуска расплава при оптимальной кратности шлака(1,4, вместо обычных 1,6 в известном способе), за счет чего достигается повышение производительности на

87; и снижение удельных расходов электроэнергии на 50 кВтч, 2 табл., 1 ил. температуры и отношения корректируют технологический режим работы печи.

Недостатком способа является то. что состав и температура газов подсводоваго пространства не в достаточной мере полно характеризуют ход технологического процесса выплавки сплава и недостаточно однозначно позволяют судить о его нарушении.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ управления и контроля за процессом плавки, согласно icoторому одновременно в одной и той же зоне

1713942 ванны замеряют температуру и плотность тока и по изменению параметров корректируют режим работы печи.

Однако в этом способе определяют характеристики содержимого ванны и в зонах, 5 которые не являются характерными для ванны электропечи в целом, Измерения параметров в двух и более точках ванны могут считаться представительными лишь в зонах, связанных с ведением технологическо- 10

ro процесса, причем практически невозможно непрерывное измерение указанных параметров в нижних слоях зоны первичного шлака и на уровне торца электрода, что не дает достаточной информации 15 о степени корректировки технологического режима и не позволяет судить об интенсивности, технологического процесса, а значит,, и о длительности плавки.

Цель изобретения — повышение произ- 20 водительности печи и обеспечение оптимальной кратности шлака при выплавке ферромарган ца.

Поставленная цель достигается тем, что допо. ительно с помощью датчиков изме - 25 ряют давление печного газа в приэлектродной зоне колошника между парой электродов каждой фазы, причем датчики давления и температуры устанавливают вертикально по оси леток на удалении от 30 продольной оси ванны 0,6 — 0,65 длины большей стороны поперечного сечения электрода (h) и заглубляют в рабочее пространство печи на (0,5 — О,б)Ь от нижней кромки загрузочной воронки, а выпуск расплава начина- 35 ют и заканчивают при отношениях температуры к давлению (т/Р), равных 2030 и 2 — 3 С/Па соответственно.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления поедлагаемого спо- 40 соба, Установлено, что структура рабочего и рост ра нства ван ны электропечи, например,выплавляющей ферромарганец, характеризуется наличием следующих зон (см. 45 чертеж); ЗРШ вЂ” зона рыхлой (сыпучей) шихты; ЗНШ вЂ” зона неподвижной(малоподвижной) шихта; 3ПШ вЂ” зона первичного шлака;

ЗКС вЂ” зона коксового слоя; ЗКШ вЂ” зона конечного шлака; Гр — гарниссаж; ЗМ вЂ” зона 50 металла; ПП вЂ” подзлектродная (у торца электрода) полость.

Согласно разработанной на основе экспериментал ьн ых исследований газодинамической модели содержимого ванны печи 55 для выплавки ферромарганца, источником газовыделений является, в первую очередь. фокус пятна дугового разряда подэлектродного промежутка (полости). Интенсивность газовыделения зависит от мощности дугового разряда, а значит, и от активной мощности на электроде, В подсводовое пространство закрытой рудовосстановительной печи образующиеся газы поступают преимуще- ственно.через приэлектродную зону, включающую для печей производства ферромарганца зону рыхлых матерйалов (ЗРШ), зону первичного шлака (ЗПШ), примыкающего к зоне коксового слоя (ЗКС).

Печные газы проходят в подсводовее пространство в основном на стыке ЗРШ (ЗПШ), и ЗНШ, почти у основания конуса рыхлой шихты, подаваемой в печь через воронки.

Столб шихты от трудотечек и в воронках играет роль своего рода "затвора", свойства которого изменяются в случае спекания шихты, возникновения обвалов шихты и

"свищей", приводящих к улету марганца.

Для приэлектродной зоны характерно изменение давления газов в сторону увеличения по мере приближения к боковой поверхности, особенно к рабочему торцу электрода.

Диапазон изменения отношения t/Ð в начале и конце выпуска определяется тем, что в процессе выплавки сплава мощность на электроде составляет Рэ=5-9 МВт и соответственно оказывает влияние на величину отношения t/P. Экспериментально установлено, что отношение t/Ð практически линейно зависит.от изменения мощности на электроде перед и после выпуска сплава из печи. Диапазон изменения отношения t/P соответствует диапазону изменения мощности на электроде. Естественно, что для каждого вида сплава отношение t/P индивидуально и определяется, в первую очередь, технологическими условиями его выплавки, составом шихты и т.д.

Представленные особенности изменения отношения t/Ð по ходу плавки ферромарганца получены экспериментально на действующей печи РПЗ-48(63) и целесообразными для управления процессом выплавки сплава. Эти закономерности и численные отношения t/Ð перед выпуском и после выпуска сплава воспроизводимы.

Технологический процесс выплавки углеродистого ферромарганца характеризуется следующими особенностями: шихта, кг; агломерат АМНВ-1 1440; коксик 220-240; известняк 500; газовый уголь 80; окатыши

120 (на 1 колошу). Электрический режим; активная мощность печи 40 — 41 МВт; мощность, например, на одном электроде 5,56,5 МВт; напряжение фазы 180 — 210 В; ток электрода 90-92 кА; сопротивление фазы (0,75-0,8) ° 10 з Ом., После выпуска сплава из печи температура в точке замера составляет 320-420 С, давление соответственно 160-140 Па. Ре. 5 1713942 6 зультаты, полученные при проведении исс- лов, используемых прйвыплавке ферромарледований газодинамики ванны печи, вы- ганца. На нее оказывает влияние и ширина .плавляющей ферромарганец, являются приэлектродной зоны, составляющая при достаточно представительными, поскольку измерении от. поверхности. электрода для измерения проводят неоднократйо в диапа- 5 ферромарганца 0,4-6,8 м(величина а на черзане рабочих мощностей. печи, результаты теже). . укладываются в указанную закономерность Устройство для: осуществления способа изменения t/Р.. управления процессом выплавки ферромарЭкспериментальноустановлено,что по- ганца в ванне закрытой прямоугольной руказания датчиков давления и температуры, 10 довосстановительной электропечи . установленных-: вертикально по оси леток содержит да чики температуры 1 и давлемежду парами электродов каждой фазы нз ния 2, установленные в рабочем простран удалении от продольной оси ванны (О;6= ствевзнны3электропечи4,соединенныес

0,65)b, где b — длина большей стороны попе- измерительным устройством 5, опредеяяюречного сечения. электрода, и заглубленных 15 щим отношение t/Ð, йричем датчйки.темпеврабочеепространствопечина(05-06)Ьот ратуры 1 l4 давления 2 установлены нижней кромки загрузочной воронкй, т, е; вертикальнапоосиблеток7,междупарами на глубине 0,65-0,75 м от поверхности ко- электродов 8 каждой фазы нз удалении от лошника,-в зоне ЗРШ, косвенным образом: - продольной осц9 ванны 3(0;6-0,65)Ь(длины характеризуют ход технологического про- 20 большей стороны поперечного сечения цессз-и могут быть использованы для управ- . электрода 8) и заглублены в. рабочее про-, ления процессом выплавки ферросплавов в странство электройечи 4.нз (0.5-0,6)Ь от электропечи. После выпуска сплава из летки: . нижней кромки 10 загрузочной воронки 11„ температура в точке замера невысока и on- . Датчики 1:и 2.спецармзтурой 12 соединены ределяется температурой поступившей 25 с устройством 5, асами закреплены нз своде порции холодной шихты. Скорость ее схода 13. в конце выпуска снижается, газопроницае- . Способосущестеляютследующимобрамость шихты в холодном состоянии сравни- -: зом.

: тельно высока, определяемое в,указанной - К установленным вертикально на укаточке давление тоже достаточно высоко. 30 занных расстояниях-по оси 6 леток 7.зонКонцу выпуска соответствует отношение .. дам-датчикам температуры 1. и давления 2: ., t/P, равное 2-3 С/Па. Большое значейие посредством специальной.арматуры подэтого: соотношения для шихты постоянного.:, ключены измерительные устройства 5, кото-. фракционного состава свидетельствует о рые постоянно е процессе плавки и выпуска нарушенииеестабильности,увеличениидо-- 35 ферросплава контролируют отношейие t/Ð ли мелких фракций, зависании шихты и воз- . в. данной точке объема рабочего пространможности возникновения "свища"-, При .. ства ванны, т. е. в даннбм случае Ь, по меньt/P>3 следуег скорректировать фрзкцион- шей.:мере, трех.точках в приэлектродной ный состав шихты. При t/Р<2 шихта характе- зоне колошника между парой электродов ризуется .повышенным содержанием 40 каждой фазы. Датчики давления 2 и темпе-. крупных фракций и нуждается в корректи- . ратуры 1. имеют чехлы из жаростойких труб розке, Кроме того, это может свидетельство- и закреплены в своде 13 печи 4 в специаль. взть о недостаточной мощности на — ных гнездах. Выплавляют на печи ферро-. электроде; йри.t/Ð>3 зона.ЗПШ.минималь- марганец,: поддерживая требуемый на, шихтз "ззви ла", при t/P<2 зона 3ПШ 45 технологический режим. Выпуск расплава минимальна, возможно образование "сзи-.::производят при отношении t/Ð в одйой из ща", холодная шихта вытесняет расплав из точек против леток 7,равном 20-30 (ОС/Щт летки; ПридР-2- 3 ("С/Ba) реакционйзя зо - - поскольку это свидетельствует о низкой ско- .

-" на печи подготовленз к проведению плавки;:рости схода шихты. ее спекании. уменьшеНзчало.вывщкзопределяется отношениеМ 50 нии давления печйых газов в данной

t/P=20-ЗО (С/Па); При t/Ð <20. технологи- области. реакционной зоны и повышении ческий процесс выплавки очередной температуры вследствие образовзния до поРции шихты не окончен (окислительно- статочного количества шлака и металла. восстзновительные реакции не закончены). Летку 7 закрывают при достижении отношеПри й/Р>ЗО- урОвень шлака. в ванне подни- 55 ноя t/Ð,.равного 2 — 3 (C/Па),,что свидетельмзется,т.е.рзстеткратность,ноколичество ствует о Заполнении освободившейся от металлз не увеличивается. Величина отно-: расплава части реакционной зоны ванны 3 шения t/P в указанном диапазоне для начз- электропечи 4 свежей шихтой, обладающей лз и конца зы пуска определяется. высокой гззопроницаемостью и относитель:фрвкционнмм составом шиктовик матерна- но низкой тем пературои. Хотя электроФер7

1713942 росплавы, в том числе ферромарганец, выплавляют на относительно стабильном фракционном составе шихты, отношения"

t/Ð при возможном отклонении фракции от нормы укладываются в приведенные интервалы.

Между окончанием и началом следующего выпуска значение t/Ð изменяется .от величины 20-30 до 2-ЗОС/Па, причем зави симость эта,. как правило, четко выражена.

Более существенные отклонения отношения t/Ð от приведенных, свидетельствуют о нарушениях в работе печи, причины которых указаны (зависании шихты. неудовлетворительном фракционном составе, увеличении кратности шлака и т. д.), что требует корректировки в требуемую сторону.

Серьезные нарушения технологического и электрического режима (высокая посадка электродов вследствие, избытка восстанови,теля и т. д.) практически не сказываются нд рабств устройства, поскольку отношения

t/Р существенно не изменяются. В ходе плановых ремонтов целесообразна очистка датчиков давления от возгонов газообразных продуктов реакции.

В идентичных условиях экспериментальногоо цеха проводят сопоставительный анализ результатов. использования предлагаемого способа управления процессом выплавки ферромарганца а рудовосстзновительной элсктропечи с результатами при использовании известного способа.

При испытаниях величины отношений

t/Ð варьируются как а предлагаемых пределах, так и принимают запредельные значения. При этом выполняется оценка технико-экономических результатов выплавки сплава. При значениях параметров, выходящих за предлагаемые пределы, поставленная цель не достигается или достигается со значительными отклонениями от существующих покззателей работы, В пределах параметров, укаэанных в формуле изобретения. наблюдалось устойчивое улучшение технико-экономических показателей работы электропечи.

3" счет обеспечения оптимальной кратности шлака суммарный среднегодовой прирост объема производства на одной печи составляет около 0,75$, т.е. большое ко личество марганцевого сырья будет использовано для получения ферромарганца, повышается степень извлечения марганца в сплав, снижается удельный расход электро5 энергии при выплавке ферромарганца.

Предлагаемый способ управления процессом выплавки ферромарганца прямоугольной рудовосстановительной электропечи по сравнению с известным обеспечивает воз-.

10 можность непрерывного управления газодинамическим и тепловым режимом работы электропечи, что обеспечивает оптимальные условия ведения технологического ïðîцесса выплавки ферромарганца.

15 Повышаются технико-эконрмические показатели процесса, обеспечивается оптимальная кратность шлака. Кроме того, обеспечивается воэможность дополнительной информации об отклонениях технологи20 ческого режима работы печи, возможность включения газодинамических параметров печи s систему АСУ. ТП.

8 табл. 1 приведены кратность шлака и удельный расход электроэнергии при вы25 плавке ферромарганца; в табл. 2 — измене-, we среднесуточной производительности . при выплавке ферромарганца известным и предлагаемым сйособами.

Формула изобретения

30:. Способ управления процессом выплавки ферромарганца s прямоугольной рудовосстановительной электропечи, . включающий одновременное измерение rio меньшей мере а трех точках ванны ее тем35. перзтуры с; помощью датчиков контроля ре-. жима работы электропечи, выпуск расплава,: о т л и ч а ю щ и. и с я тем, что, с целью повышения производительности печи и

„обеспечения оптимальной кратности шлака, 40.: дополнительно с помощью датчиков измеряют давление печного газа в приэлектродной зоне колошника между парой электродов каждой фазы, причем датчики давления и температуры устанавливают

45 вертикально по оси леток нз удалении от. продольной оси ванны 0,6-0,65 длины большей сторанМ поперечного сечения электрода Ь и ззглублают в рабочее пространство печи нз (0,5-6,6)b от йижией кромки загру60 зочной воронки, а выпуск расплзвз начинают и заканчивают при отношениях температуры к давлению, равных 20-30 и

2-3 С/Пз соответственно.

Шихта

1713942

Таблица 1

Таблица 2