Установка і спосіб для отримання розплавів заліза

Фурми переважно встановлені з можливістю переміщення, зокрема, повороту та / або зсуву в поздовжніх напрямках.
Щоб забезпечити можливість повного розвантаження ємності печі навіть у випадку центрального розміщення донного анода, ємність печі переважно має дно, яке нахилене вниз в напрямку зціджують пристрою і зливається з практично горизонтальною донної частиною зціджують пристрою, при цьому найнижча точка дна знаходиться в зціджують пристрої, і в цій нижній точці дна зціджують пристрої переважно розміщується відвідне отвір.
Щоб забезпечити просте управління технологічним процесом, що протікає в установці, навіть при великій протяжності пристроїв для переплавки, пристрій для переплавки переважно оснащене принаймні одним отвором для огляду і ремонту.
Оскільки цегельна облицювання пристрої для переплавки піддається сильному хімічному впливу шлаку, збагаченого оксидами заліза, а також підвищеною термічною навантаженні, а отже, і підвищеного зносу в порівнянні з ємністю печі, пристрій для переплавки переважно виконано як конструкційний вузол, який може відділятися від ємності печі і замінюватися.
Рівень ванни металу в ємності печі і в пристрої для переплавки може бути однаковим або різним (наприклад, нижче у пристрої для переплавки, і в цьому випадку функціонування установки відбувається без утворення безперервної ванни між ємністю печі і пристроєм для переплаву).
Відповідно до модифікованим варіантом здійснення, пристрій для переплавки виконано у формі ковша, в області кришки якого розташований слив, розміщений між ємністю печі і пристроєм для переплавлення.
Щоб забезпечити ефективне регулювання шлаку, в області переходу від ємності печі до пристрою для переплавки розташований додатковий відвід для шлаку і знімний поріг для шлаку.
З метою полегшення ремонтних робіт шахта попереднього нагріву і / або завантажувальна шахта переважно виконані як конструкційні вузли, які можуть відокремлюватися від ємності печі і замінюватися.
Відповідно до кращим варіантом здійснення винаходи, спосіб отримання розплавів заліза, зокрема, розплавів сталі, таких як розплави нерафінованої сталі, відрізняється поєднанням наступних характерних особливостей: завантаження рідкого чушкового чавуну в ємність печі в кількості від 20 до 70% загальної кількості завантажуваних носіїв заліза , плавлення брухту та / або інших твердих носіїв заліза, містять частину окисного заліза (губчасті залізні, отримане прямим відновленням, губчасті залізні, піддане гарячому брикетуванню, карбід заліза, попередньо відновлена ​​руда, брикетована пил і т.д.), у ємності печі, у кількості, що доповнює завантажувальну частку чушкового чавуну до загального завантажувального кількості, де брухт спочатку завантажують в шахту попереднього нагріву і попередньо нагрівають за допомогою виводу відпрацьованих газів, що утворюються при виробництві розплаву заліза, і інжекції згаданих відпрацьованих газів в шахту попереднього нагрівання, що містить брухт, а потім завантажують в ємність печі, і де, крім того, тверді кускові носії заліза спочатку завантажують у завантажувальну шахту, а звідти подають в ємність печі без попереднього нагрівання, хоча, можливо, в гарячому стані, з одночасною подачею тонкоподрібнений носіїв заліза в ємність печі та / або пристрій для переплавки через фурми та / або сопла і / або порожні електроди, носії заліза, що завантажуються в ємність печі, плавлять при посередництві енергії електричної дуги, таким чином змішуючи їх з рідким чушковий чавун, що утворюється розплав заліза тече через пристрій для переплавки до відведення для розплаву заліза при посередництві зливу, піддаючись безперервному переплаву і одночасному нагріванню як в ємності печі, так і в пристрої для переплавки, а шлак тече до відведення для шлаку в напрямку, протилежному напрямку течії розплаву заліза, піддаючись безперервному відновленню щодо його FeO-компонента і одночасному охолодженню.
Переважно, технологічні гази допалюють шляхом подачі кислородсодержащего газу в шлак і / або на шлак і / або над ним в ємність для переплавки, в ємність печі та / або в шахту попереднього нагрівання.
Бажано, щоб плавлення брухту сприяло вдування кислородсодержащего газу.
Спосіб за винаходом може мати широке застосування завдяки наступним перевагам: подача завантажувальних речовин (носіїв заліза, носіїв вуглецю, флюсів, обробленої органічної легкої фракції і газів), плавлення, переплавку і нагрівання, а також розвантаження отриманих продуктів (нерафінована сталь, шлак та відпрацьовані гази ) у шахту попереднього нагріву і / або в завантажувальну шахту і / або в ємність печі та / або в зціджують ємність і / або в ємність для переплавки здійснюють безперервно або напівбеззупинним з періодичним відводом нерафінованої сталі з ємності для переплавки і без впливу на протікання процесу або його переривання в безпосередньо попередніх / наступних вузлах установки.
Переважно, рівень ванни металу в ємності для переплавки підтримують нижче, ніж в ємності печі, щоб уникнути зворотного примішування.
Далі винахід пояснюється більш докладно на кількох примірних варіантах здійснення, схематично показаних на кресленнях, де фіг. 1 являє собою вертикальний розріз установки відповідно з першим варіантом, а фіг. 2 показує перетин по лінії II-II фіг. 1. Фіг. 3 являє собою вид згори з частковим розрізом установки, представленої на фіг. 1. Кожен з фіг. 4 - 6 показує альтернативні варіанти здійснення винаходу, ілюструючи їх аналогічно фіг. 1.
Ємність печі 1 електродугової печі постійного струму з одного боку оснащена зціджують ємністю 2, а з іншого боку - ємністю для переплавки 3, тобто безпосередньо з'єднана з кожною з цих ємностей 2 і 3 таким чином, що утворюється єдина установка, яка містить три операційні зони. Ємність печі 1 електродугової печі служить зоною плавлення або плавлення з відновленням, ємність для переплавки 3 служить зоною переплаву та нагріву, а зціджуватися ємність 2 служить зоною зціджування. Посередині, тобто по центру ємності печі 1, на її кришці 4 розташована шахта попереднього нагрівання 5, що включає газопроникному і водоохолоджувальні изолирующее пристрій 6. У шахту попереднього нагрівання 5 можуть завантажуватися металеві завантажувальні речовини 7 - в першу чергу, сталевий брухт, можливо також, твердий чушковий чавун, але бажано - за допомогою стрічкового транспортера 8, через приймальний отвір 9. Паралельно з шахтою попереднього нагріву 5 є принаймні одна розташована безпосередньо збоку завантажувальна шахта 10 (краща конструкція з декількома завантажувальними шахтами), яка також відкривається в ємність печі 1 і включає газонепроникними і водоохолоджувальні изолирующее пристрій 11, орієнтоване всередину печі. Завантажувальна шахта може завантажуватися твердими кусковим носіями заліза 12 (залізо, отримане прямим відновленням, попередньо відновлена ​​залізна руда, агломерати, окалина, пил з фільтрів та / або брикети шламу, і т. д.) та / або носіями вуглецю 13 (кокс, пресовані частки органічної легкої фракції тощо) та / або шлакоутворювальні речовини 14 (вапно, флюорит, кварцовий пісок, боксит і т.д.) через стрічковий транспортер 15 або стрічкові транспортери. Вузол, що складається з ємності печі 1, ємності для переплавки 3, зціджують ємності 2, шахти попереднього нагрівання 5, розміщеної зверху, і бічних завантажувальних шахт 10, утворює ядро ​​установки за винаходом.
Ємність печі 1 оснащена декількома похилими графітовими електродами 16, підключеними в якості катодів, можливо, виконаними у вигляді порожнистих електродів, які переважно розміщені симетрично щодо електродугової печі і шахти попереднього нагрівання 5, розташованої зверху. Електроди 16 можуть повертатися в межах кута нахилу від 0 до 30o відносно вертикалі в напрямку до центру ємності печі 1, і до 10o в протилежному напрямку - до стінки ємності печі 1. Кут нахилу може по різному регулюватися і / або контролюватися для кожного окремого електроду 16. Під час операції плавлення цей кут зазвичай становить 15 - 20o. В окремих випадках поворотна здатність електродів 16, може бути усунена. Протилежним електродом 17 служить донний анод, розташований по центру дна 18 ємності печі 1.
Металеві завантажувальні речовини 7, нагріті в шахті попереднього нагрівання 5 допомогою висхідних відпрацьованих газів 19, завантажують в ємність печі 1 установки безперервно або партіями, виключно при включеному струмі. Якщо це тягне за собою ризик поломки електродів, електроди 16 тимчасово розвертають у напрямку стінки ємності печі 1 при включеній електроенергії, або витягають вверх при вимкненій електроенергії. Завантаження брухту 8, що має велику вагу окремих шматків (відходи при виробництві заготовок, таких як сляби, сутункі або цвітіннп, пакетований брухт тощо), виробляють при короткочасному перериванні подачі струму і підйомі електродів 16.
Завантаження в електродугову піч твердих носіїв заліза 12, що містять окисну частина (губчасті залізні, попередньо відновлена ​​руда, брикетована пил і т.д.), і, якщо необхідно, носіїв вуглецю 13, таких як кокс, пресовані частки органічної легкої фракції і т. д., а також шлакоутворюючих речовин 14 (вапно, флюорит, кварцовий пісок, боксит і т.д.) здійснюють через бічні завантажувальні шахти 10 безперервно і / або партіями / періодично, незалежно від завантажувальних операцій, які здійснюють через шахту попереднього нагрівання 5.
Так само незалежно здійснюють подачу рідкого чушкового чавуну 20 в електродугову піч, безперервно або партіями / періодично, через пристрій подачі чушкового чавуну 21, виконаного у вигляді жолоба та відкривається в ємність печі 1. З одного боку ємності печі 1, яка розташована навпроти жолоби, є дверцята 22 для управління технологічним процесом, для введення додаткової маніпулятора для фурм 23 і для проведення робіт з обслуговування в ємності печі 1.
Формою установки обумовлений той факт, що завантаження і плавлення всередині ємності печі 1 завжди здійснюються з рідким відстоєм 24. Останній забезпечує можливість майже безперервної квазістаціонарних операції плавлення зі спіненим шлаком 25, який майже повністю оточує електричні дуги 26, що дає високу вихідну потужність перетворення і термічну ефективність при зниженні рівня шуму.
Щоб відповідати таким вимогам: переробка тонкоподрібнений носіїв заліза 12 '(зокрема, карбіду заліза, відходів при просіюванні губчастого заліза, пилу з фільтрів і т.д.); вироблення і контроль спіненого шлаку 25; прискорення процесу плавлення завантажувальних речовин 7, 12, 13, 14 шляхом підвищення споживання енергії електродугової піччю (включаючи допалювання CO і H2 у відпрацьованих газах 19 всередині або над спіненим шлаком 25) та урівноваження концентраційного та температурного градієнтів усередині ванни розплаву 24, а також заміна частини необхідної електроенергії більш дешевими видами первинної енергії, додатково тонкоподрібнені носії заліза 12 ', і / або тонкоподрібнений вугілля 13' або інші носії вуглецю (оброблена органічна легка фракція, зокрема, легка фракція з шредера), та / або тонкоподрібнені шлакоутворювальні речовини 14 '(вапно, флюорит і т.д.) , та / або газоподібний кисень і / або інші окислюють гази 27 (CO2, H2O і т.д.), а також вторинний повітря 28, та / або CH4 або інші вуглеводні 29, і / або інертні гази 30 (N2, Ar) подають в регульованих кількостях відповідно до вимог місця і часу, через один або кілька порожніх електродів 16 для вдування зверху принаймні одного з вищезазначених речовин 12 ', 13', 14 ', 29, 30 за винятком кисню і кисневмісних газів і / або захищених та / або незахищених сопів і / або фурм 32 (рухомих і / або фіксовано встановлених фурм, можливо, виконаних у вигляді комбінованих фурм / пальників) в різних точках кришки і стінок електродугової печі над і / або під поверхнею шлаку для вдування зверху або вдування всередину принаймні одного з вищезазначених речовин 12 ', 13', 14 ', 27, 28, 29, 30 і / або захищених підвал сопів 33 (переважно сопів високого тиску) та / або донних продувних цегли для продувки або підвал сопел для вдування всередину принаймні одного з вищезазначених речовин 12 ', 13', 14 ', 27-30, або продувних цегли для інертних газів 30.
Для ясності малюнка не всі з цих пристроїв показані на фіг. 1.
Певна кількість утворився рідкого відстою 24, розплав металу 24, що утворюється в ємності печі 1, проходить через злив 34 у ємність для переплавки 3 та там піддається переплаву і одночасному нагріванню до початку відведення. Для цієї мети ємність для переплавки 3 містить принаймні одне, переважно трохи сопів, а саме захищених (захищених природним газом, з можливістю застосування як захисних газів також Ar, CO2 і вищих вуглеводнів) та / або незахищених сопел (надванних сопел (для допалювання) або сопів високого тиску (підвал) та / або фурм 35 (рухомих і / або фіксовано встановлених фурм, можливо, виконаних у вигляді комбінованих фурм / пальників) в різних точках кришки і стінок ємності для переплавки над і / або під поверхнею шлаку для вдування зверху або вдування всередину принаймні однієї з речовин 12 ', 13', 14 ', 27 - 30, і / або захищених підвал сопів 36 (переважно сопів високого тиску) та / або донних продувних цегли для продувки або підвал сопел для вдування всередину принаймні однієї з речовин 12 ', 13', 14 ', 27 - 30, а також продувних цегли для інертних газів 30, і / або отворів для додавання кускових носіїв заліза 12, носіїв вуглецю 13 і шлакоутворюючих речовин 14 - індивідуально або в поєднанні один з одним, при цьому, відповідно до кращим варіантом конструкції ємності для переплавки 3, забезпечується таке: через кілька фурм 35 зверху вдувається виключно газоподібний кисень 27. Фурми 35 розміщені по центру кришки 37 ємності для переплавки 3 через приблизно рівні проміжки по всій довжині пристрої переплаву; вони можуть зміщуватися у вертикальному напрямку і одночасно обертатися в межах кута нахилу від 0 до 30o відносно вертикалі в бік течії або проти течії 38 металевого розплаву 24; через кілька захищених підвал сопів 36 і / або продувних цеглин, розташованих між фурмами 35, подається виключно інертний газ 30 (N2 та / або Ar в будь-яких співвідношеннях). підвал сопла 36 і / або продувні цеглини розміщені індивідуально або парами по центру в дні і / або в бічних стінках по всій довжині ємності для переплавки 3. У ємність для переплавки 3 виключно через отвір кришки 39 подаються виключно кускові сполучні речовини для шлаку 14 (вапно, флюорит, кварцовий пісок, боксит і т. д.) за допомогою стрічкового транспортера 40. На кожній з двох довгих сторін ємності для переплавки 3 виконаний отвір для контролю і ремонту 50. Два контрольних отвори 50 зміщені відносно один одного в подовжньому напрямі ємності для переплавки 3.
Шляхом додавання кускових шлакоутворюючих речовин 14 через отвір кришки 39 на ділянці фурми, яка розташована останньої у напрямі течії металу 24 всередині ємності для переплавки 3 - приблизно над відвідним отвором для нерафінованої сталі 41 - прискорюється розчинення вапна та освіта реакційноздатного шлаку для переплавки 25, так як вміст оксиду заліза в шлаку 25 в цій області ємності для переплавки 3 постійно підтримується високим за допомогою знаходиться поруч останньої кисневої фурми 35.
За рахунок власної ваги, а також імпульсу, що повідомляється фурмами 35, шлак для переплавки переміщається уздовж ємності для переплавки 3 проти течії розплаву металу 24 в напрямку стрілки 42 до ємності печі 1, повідомляючи розплаву металу 24 безперервне підвищення температури і підвищення вмісту супутніх елементів (C , Si, Mn, P, S і т.д.), таким чином здійснюючи його нагрівання і переплавку і при цьому зазнаючи охолодження і відновлення за його рахунок. При безперервній роботі, з безперервною ванній по всій довжині установки (як показано на фіг. 1), шлак 25 відводиться через люк для шлаку 43, розташований на вільному торці зціджують ємності 2. При такому способі кількість шлаку 25, наявне в ємності печі 1 і в зціджують ємності 2, може додатково регулюватися шляхом часткового вивантаження шлаку 25 при посередництві порогу для шлаку 44 через один або два бокових люка для шлаку 45, розташованих в ємності для переплавки - безпосередньо перед входом шлаку в електродугову піч.
Переваги такого "протитоку металу / шлаку" такі:
1) низькі втрати тепла і заліза шлаком 25 при виході з зціджують ємності 2 через люк для шлаку 43, так як, з одного боку, шлак 25 виходить з установки з "холодної сторони", а з іншого боку, в зціджують ємності 2 з шлаку 25 випадає так званий "дощ" крапель металу, на додаток до відновлення оксиду заліза, спочатку здійснюється в ємності печі 1;
2) отримання бажаного сорти сталі при більш низькій витраті шлакоутворюючих речовин 14 і більше низькій питомій кількості шлаку 25, відповідно ("шлако-збіднене" переплав, можливе як варіант), і, отже, при зниженому зносі вогнетривкої облицювання обладнання.
У напівбеззупинним роботі установки, що включає періодичний відвід нерафінованої сталі 24 з ємності для переплавки 3, переливання шлаку 25 з ємності печі 1 в ємність для переплавки 3 обмежується або запобігається за допомогою бічних вставних порогів для шлаку 44.
Гарячі відпрацьовані гази 19, що утворюються в ємності для переплавки 3, спочатку потрапляють в ємність печі 1, змішуючись з відпрацьованими газами, що утворюються там, перед сходженням через шахту попереднього нагрівання 5 і виходом з установки через трубопровід відпрацьованих газів 46, розташований у верхній частині шахти попереднього нагрівання 5. Залежно від необхідних місцевих теплових умов у різних частинах установки, відпрацьовані гази по шляху частково допалюються в зростаючій мірі, переважно киснем 27, можливо, повітрям 28 або повітряно-кисневими сумішами, через фурми 32, 35 і / або сопла 47. При такому способі високі ступені допалювання, які складають більше 60%, технічно можливі при певних завантажувальних кількостях і певних умовах управління технологічним процесом. Таким чином, при застосуванні способу та установки за даним принципом набагато більшу кількість хімічного і досить відчутного тепла від відпрацьованих газів 19 передається ванні металу 24 або безпосередньо всередині ємності для переплавки 3 та ємності печі 1, або побічно шляхом попереднього нагріву завантажувальних речовин 7 в шахті попереднього нагрівання 5, тобто відразу ж використовується в технологічному процесі.
Установка і спосіб по цьому винаходу показують більш низьке споживання електроенергії в порівнянні із звичайними електродуговими печами, які не використовують попереднє нагрівання брухту (25-30%) і з електродуговими печами періодичної дії з вбудованим попереднім нагріванням брухту (10-15%), при використанні ідентичних завантажувальних речовин. Збільшення вихідний потужності в порівнянні зі звичайними електродуговими печами, які не використовують попереднє нагрівання брухту, за приблизно однакових розмірах та оснащенні електродугових печей (вихідна потужність перетворення, фурми, пальники і т.д.) становить до 50%.
Робота окремих вузлів установки, таких, як ємність печі 1, шахта попереднього нагрівання 5 і бічні завантажувальні шахти 10, ємність для переплавки 3 та зціджуватися ємність 2 здійснюється як функція використовуваних завантажувальних речовин, зокрема, носіїв заліза 7 (форма, розмір, склад, температура і стан агрегування) бажаного обсягу виробництва, вимог до якості сталі, бажаного режиму роботи установки (безперервного або напівбезперервного - з періодичним випуском), у тому числі з урахуванням бажаного об'єднання з попередніми чи наступними установками (зокрема, для виробництва чушкового чавуну, прямого відновлення, вторинної металургійної обробки, безперервного лиття і т.д.), типів і вартості наявних джерел енергії.
Головна мета описуваної концепції - здійснення окремих етапів технологічного процесу, а саме попереднього нагрівання, завантаження, плавлення або плавлення з відновленням, переплаву, нагрівання і відводу, всередині установки в один і той же час, але з локальним зсувом і тому незалежно, наскільки це можливо , в різних вузлах установки при контрольованому перебігу процесу у відносно сприятливих фізико-хімічних, реакційно-кінетичних умовах і умовах теплообміну, тобто таким чином, щоб отримати установку в цілому, що складається з майже скоєних (високоефективних) секційних реакторів для конкретного випадку застосування.
Конфігурація установки за винаходом дає можливість взаємно незалежної розвантаження зони установки, що включає ємність печі 1 і зціджують ємність 2 (через відвідне отвір 43), і ємності для переплавки 3 через відвідне отвір 41, що не вимагає нахилу всієї установки. Крім того, є також можливість почергового огляду і ремонту в гарячому стані будь-який з цих двох сусідніх зон, без переривання технологічного процесу. Відповідно до винаходом, всі частини установки жорстко зблоковані у вигляді окремих вузлів, і під час роботи не можуть переміщатися або нахилятися. Завдяки кращою секційної конфігурації нижніх ємностей і кришок 4 і 37 установки, окремі ємності, такі як ємність для переплавки 3, ємність печі 1 та / або зціджувати ємність 2, або інші частини установки, відповідно, при необхідності ремонту можуть бути замінені шляхом висунення убік ( це також відноситься до шахти попереднього нагрівання 5 і завантажувальним шахтам 10).
Відповідно до винаходом, конфігурація установки, представлена ​​на фіг. 1, є кращою при безперервному функціонуванні з безперервною ванній, що розміщається по всій довжині установки. Така безперервна ванна може регулюватися при високому вмісті вуглецевих носіїв заліза у завантаженні (зокрема, при завантаженні 30% сталевого брухту + 30% губчастого заліза + 40% рідкого чушкового чавуну). Проте можливо також і використання різних рівнів ванни металу в ємності печі і в ємності для переплавлення.
Деякі конфігурації установки, переважні за винаходом з точки зору змінних завантажувальних співвідношень, представлені на фіг. 4 - 6, де конфігурація установки по фіг. 4 - як альтернатива фіг. 1 - забезпечує безперервне функціонування з безперервною ванною при утриманні рідкого чушкового чавуну в завантаженні мінімум 30%; конфігурація установки по фіг. 5 призначена для безперервного або напівбезперервного функціонування при утриманні рідкого чушкового чавуну в завантаженні максимум 30%, при напівбеззупинним функціонуванні ємність для переплавки розвантажується партіями; при утриманні рідкого чушкового чавуну в завантаженні <15% і за відсутності прямої подачі твердих носіїв вуглецю 13, 13 'в ємність для переплавки 3 установка може містити (необов'язково) обогреваемую ємність, зокрема ковшові піч 29, після ємності для переплавки 3; конфігурація установки по фіг. 5 призначена для граничного випадку безперервного процесу плавлення без завантаження рідкого чушкового чавуну 20: обігрівається ємність, зокрема, ковшова піч 49, виконує функцію ємності для переплавки 3, оскільки виключається основна частина роботи по переплаву.
Як очевидно з фіг. 4 - 6, на форму і розмір ємності для переплавки 3 та зціджують ємності 2, в першу чергу, але також і на розмір шахти попереднього нагрівання 5, кількість, розмір, розташування і застосування бічних завантажувальних шахт 10, а крім того, на вихідну потужність перетворення, необхідну для електродугової печі, впливають співвідношення завантажувальних речовин. При підвищенні вмісту вуглецю в завантажуються носіях заліза 7 і збільшенні їх рідкої складової ємність для переплавки 3 та зціджуватися ємність 2, в принципі, стають більш вузькими і довгими (як труба), а питома вихідна потужність перетворення електродугової печі знижується, і навпаки. У граничному випадку 100%-ної завантаження твердих речовин зціджуватися ємність при проектуванні може бути сильно вкорочена.
Приблизний варіант здійснення винаходи
Завантаження складається з 40% рідкого чушкового чавуну 20, 30% змішаного брухту 7 та 30% гранул губчастого заліза 12. Хімічний склад цих завантажувальних речовин наведено в табл. 1.
Установка слугує для здійснення технологічного процесу, який, відповідно до фіг. 1, для забезпечення продуктивності близько 150 т / год нерафінованої сталі, має такі характеристики:
а) місткість печі 1: діаметр близько 6 м, вихідна потужність перетворення 55 МВА, 4 комплекти графітових електродів 16 (діаметр 350 мм, можливість повороту у вертикальній площині в межах кута нахилу 0 - 30o), один донний анод 17, один жолоб 21 для безперервно подається рідкого чушкового чавуну 20, один люк для огляду і ремонту 22, 1 комплект маніпулятора для фурм 23 (через люк 22), 4 комплекти кисневих фурм 32 з расходующихся трубок, що входять через бічні стінки ємності печі 1 (діаметр фурми 1 дюйм, тиск всмоктування кисню на вході ≥ 5 бар), 4 комплекти донних продувних цеглин 33 для інертного газу 30 (суміш N2/Ar, регульована в будь-яких бажаних кількісних співвідношеннях), з максимальною швидкістю потоку газу близько 200 Нл / хв на продувний цегла 33 (максимальна швидкість потоку інертного газу в ємності печі 1 близько 800 Нл / хв), нахил дна у напрямку до запасного відвідному отвору 48 у зціджують ємності 2 близько 5-6o;
б) шахта попереднього нагрівання 5 для попереднього нагріву і подальшого завантаження змішаного брухту 7 в ємність печі 1, постійне восьмикутне поперечний переріз шахти (близько 2,5 м внутрішня ширина), висота шахти близько 4 м, загальний об'єм близько 25 м3, з них 17 , 5 м3 - робочий об'єм (місткість близько 12 т змішаного брухту 7), включаючи стрічкову завантаження 8, газопроникні водоохолоджувальні ізолюючі пристрої 6 (пристрій затримки подачі брухту) і трубопровід відпрацьованих газів 46, але без сопів допалювання 47;
в) 3 комплекту бічних завантажувальних шахт 10 для гранул губчастого заліза 12 і кускового вапна 14 (при відсутності завантажувальних шахт 10 у зціджують ємності 2 і в отвори 9 для завантаження шахти попереднього нагрівання змішаним ломом 7), прямокутний поперечний переріз 1200 х 600 мм, висота 3,5 м, робочий об'єм завантажувальної шахти 10 близько 2,2 м3 (місткість трьох завантажувальних шахт 10 - близько 12 т гранул губчастого заліза 12), водоохолоджувальні і газонепроникні ізолюючі пристрої 11 у входу в ємність печі 1, завантаження трьох завантажувальних шахт 10 допомогою загального стрічкового транспортера 15 і розподільного жолоби (розподільний жолоб не показаний на фіг. 1);
г) ємність для переплавки 3: ширина близько 1,9 м, довжина близько 6,0 м, нахил дна в напрямку відвідного отвори для нерафінованої сталі 41 - близько 8-9o (середня площа кутового поперечного перерізу ємності для переплавки 3 по цегляній облицюванні - близько 3 м2), 4 комплекти водоохолоджуваних кисневих фурм 35 (кожна з одним отвором у голівці, діаметр форсунки близько 1 дюйма, тиск кисню біля входу близько 10 бар), розташованих у центрі кришки 37 ємності для переплавки 3 на відстанях один від одного близько 1 , 5 м і на відстанях близько 0,75 м від коротких сторін ємності для переплавки, з можливістю індивідуального переміщення у вертикальному напрямку і, також індивідуально, повороту в межах кута нахилу від 0 до 30o у бік течії і проти течії металу 24, 6 комплектів донних продувних цеглин 36 для інертного газу 30 (суміш N2/Ar, регульована в будь-яких бажаних кількісних співвідношеннях), розташованих парами (3 пари) у проміжках між фурмами 35 у плоскій області дна ємності для переплавки 3, максимальна швидкість потоку газу близько 200 Нл / мін на продувний цегла 33 (максимальна швидкість потоку інертного газу в ємності для переплавки близько 1200 Нл / хв), одне відвідне отвір для нерафінованої сталі 41, два люки для шлаку 45, один поріг для шлаку 44, два люки для огляду / ремонту 50;
д) зціджуватися ємність 2: ширина близько 1,9 м, довжина близько 0,9 м, майже постійна площа кутового поперечного перерізу 2,5 м2 по цегляній облицюванні, 2 комплекти донних продувних цеглин 33 (1 пара) в плоскій області дна зціджують ємності 2, максимальна швидкість потоку газу близько 200 Нл / хв на продувний цегла 33 (максимальна швидкість потоку інертного газу в зціджують ємності близько 400 Нл / хв), одне відвідне отвір 48 (використовується лише для розвантаження ємності печі 1 і зціджують ємності 2), один люк 43 для відведення шлаку 12.
У описуваному випадку протікання процесу щодо винаходу здійснюється з безперервною ванній по всій довжині установки, при русі протитечією металу 24 і шлаку 25, зі спіненим шлаком 25 всередині ємності печі 1 і зціджують ємності 2, при безперервному відвід нерафінованої стали 24 через відвідне отвір 41 і шлаку 25 через люк для шлаку 43, в квазістаціонарних технологічних умов відносно профілів концентрації і температури, матеріальних і теплових потоків, а також ступенів заповнення та рівнів ванни в кожному окремому вузлі установки.
Здійснення безперервної вироблення близько 150 т / год (близько 2,5 т / хв) нерафінованої сталі в даній установці гарантується за допомогою такої системи управління.
Під час першої підготовчої фази у вузлах установки 1-3 виробляється безперервна ванна 24, як необхідна попередня умова для подальшого безперервного функціонування. Для цього близько 90 т рідкого чушкового чавуну 20 через жолоб чушкового чавуну 21 і близько 45 т змішаного брухту 7 через шахту попереднього нагріву 5 (змішаний брухт 7 завантажують чотирма партіями по 11-12 тонн кожна), завантажують в ємність печі 1, при цьому близько 2 / 3 рідкого чушкового чавуну, що містить лише кілька шматків брухту, переливається в сусідню ємність для переплавки 3 при закритому відвідної отворі 41. У наступні 40-45 хвилин ванну, що знаходиться в ємності для переплавки 3, піддають переплаву і нагрівання за допомогою кисневих фурм 35, з одночасним плавленням, переплавом і нагріванням в ємності печі 1 при подачі електроенергії та застосуванні кисневих фурм 32. Рафінований шлак 25, що утворюється в ємності для переплавки 3, безперервно відводять при посередництві порогу для шлаку 44 виключно через два люки для шлаку 45. Шлаки 25, що утворюється в ємності печі 1 і в зціджують ємності 2, відводять через люк для шлаку 43.
Підготовча фаза завершується тоді, коли безперервна ванна в двох принципових зонах вздовж установки набуває такі характеристики:
а) в ємності печі 1 і зціджують ємності 2 близько 60 т напівфабрикату сталі (близько 50 т - в ємності печі 1 і близько 10 т - в зціджують ємності 2), що має склад і температуру:
близько 1,40% C близько 1550oC
близько 0,12% Mn
сліди Si
б) в районі ємності для переплавки 3 близько 60 т напівфабрикату стали має склад і температуру:
близько 0,05% C близько 1650oC
близько 0,13% Mn
сліди Si
З цього моменту встановлення перемикають на безперервну роботу. На цьому етапі поріг для шлаку 44 повністю висунутий з ємності для переплавки 3, а два люки для шлаку 45 закриті. Починається безперервна і / або напівбеззупинним подача матеріалів і енергії в таких кількостях в хвилину (див. табл. 2).
Деякі важливі технологічні дані на тонну нерафінованої сталі наведені нижче:
а) завантажувальні речовини (ємність печі 1 + ємність для переплавки 3)
рідкий чушковий чавун - 439 кг / т
змішаний брухт - 329 кг / т
гранули губчастого заліза - 329 кг / т
кисень (фурми) - 40,5 м3 / т
інертний газ (N2/Ar) - 0,8 м3 / т
цегляна облицювання (знос) - 7,0 кг / т
вапно (92,8% CaO) - 31,5 кг / т
кварцовий пісок - 5,9 кг / т
кокс (спінений шлак) - 3,3 кг / т
графітові електроди - 1,0 кг / т
б) шлак (% CaO /% SiO2 = 1,55) - 81 кг / т
в) відпрацьований газ (неочищений газ, що включає помилковий повітря - 66 м3 / т
г) ступінь допалювання відпрацьованого газу (неочищений газ при температурі, близько 800oC)
CO - у CO2 - 0,50
H2 - в H2O - 0,54
д) електроенергія - 230 кВт · ч/т3
Формула винаходу:
1. Установка для отримання розплавів заліза, зокрема розплавів стали, таких, як розплави нерафінованої сталі, що включає ємність електродуговій печі з бічними стінками, кришкою і дном, всередині якої містяться електроди, ємність для переплавки, розташовану за ємністю печі і сполучену з нею зливом, дно ємності для переплавки нахилене вниз від зливу і переходить в горизонтальну площину у далекого кінця ємності для переплавки, де розташований відведення для розплаву заліза, причому ємність для переплавки забезпечена засобом для подачі кисню, ємність для зціджування, розташовану за ємністю печі і має з нею спільну дно , причому ємність для зціджування має відвід для шлаку, розміщений у її кінця, далекого від ємності печі, пристрій для подачі рідкого чушкового чавуну, шахту попереднього нагрівання і завантажувальну шахту, причому як шахта попереднього нагрівання, так і завантажувальна шахта розташовані над ємністю печі і повідомляються з нею, що відрізняється тим, що з шахти попереднього нагрівання подаються тверді залізовмісні матеріали, шахта попереднього нагрівання з'єднана з ємністю печі через її кришку допомогою газопроникного охолоджуваного ізолюючого пристрою, що відкривається в ємність печі, а пристрій для подачі рідкого чушкового чавуну з'єднане з ємністю електродугової печі.
2. Установка по п.1, що відрізняється тим, що шахта попереднього нагрівання розташована по центру над ємністю електродугової печі, кришка якої виконана кільцеподібної форми з можливістю охоплення шахти попереднього нагріву і з'єднання її з бічними стінками ємності печі, в якій розміщені, переважно, графітові електроди, похило введені всередину ємності печі через її кришку.
3. Установка по п.2, що відрізняється тим, що електроди встановлені з можливістю повороту і зсуву в поздовжньому напрямку щодо їх поздовжніх осей і зміни кута нахилу між вертикаллю і центральною віссю електродів, переважно, в межах від 0 до 30o у напрямку до центру ємності печі і до 10o в протилежному напрямку, до стінки ємності печі.
4. Установка по п.3, яка відрізняється тим, що електроди підключені в якості катодів, а в центрі дна ємності печі розташований анод.
5. Установка по одному або декільком пп.1 - 4, що відрізняється тим, що електроди виконані у вигляді порожнистих електродів і приєднані до пристрою подачі залізовмісних матеріалів, пристрою подачі вугілля або вуглецевмісних матеріалів, пристрою подачі обробленої органічної легкої фракції, пристрою подачі шлакоутворюючих речовин, пристрою подачі вуглеводнів та / або до пристрою подачі інертних газів.
6. Установка по одному або декільком пп.1 і 5, що відрізняється тим, що вона забезпечена соплами та / або фурмами, що відкриваються всередину ємності печі і приєднаними до пристрою подачі залізовмісних матеріалів, пристрою подачі вугілля або вуглецевмісних матеріалів, пристрою подачі обробленої органічної легкої фракції, пристрою подачі шлакоутворюючих речовин, пристрою подачі кисню або кислородсодержащего газу, пристрою подачі вуглеводнів та / або до пристрою подачі інертних газів.
7. Установка по п.6, що відрізняється тим, що відкриваються всередину ємності печі фурми встановлені з можливістю переміщення, зокрема повороту та / або зсуву в поздовжніх напрямках.
8. Установка по одному або декільком пп.1 - 7, яка відрізняється тим, що пристрої для подачі кисню, розташовані в ємності для переплавки, виконані у вигляді сопів і / або фурм з можливістю їх приєднання до пристрою подачі носіїв заліза, пристрою подачі вугілля або вуглецевмісних матеріалів , пристрою подачі обробленої органічної легкої фракції, пристрою подачі шлакоутворюючих речовин, влаштуванню кислородсодержащего газу, пристрою подачі вуглеводнів та / або до пристрою подачі інертних газів.
9. Установка по п.8, що відрізняється тим, що сопла виконані у вигляді розташованих під рівнем розплаву сопів і / або донних продувних цеглин.
10. Установка з будь-якого з пп.8 і 9, що відрізняється тим, що фурми встановлені в ємності для переплавки з можливістю переміщення, зокрема повороту та / або зсуву в поздовжніх напрямках.
11. Установка по одному або декільком пп.1 - 10, відрізняється тим, що місткість печі виконана з дном, яке нахилене вниз в напрямку зціджують ємності і зливається з практично горизонтальною донної частиною зціджують ємності, при цьому найнижча точка дна знаходиться в зціджують ємності.
12. Установка по п.11, що відрізняється тим, що в самій нижній точці дна зціджують ємності виконано відвідне отвір.
13. Установка по одному або декільком пп.1 - 12, відрізняється тим, що ємність для переплавки оснащена, принаймні, одним отвором для огляду та / або ремонту.
14. Установка по одному або декільком пп.1 - 13, відрізняється тим, що ємність для переплавки виконана у вигляді конструкційного вузла, що відділяються від ємності печі і замінюються.
15. Установка з будь-якого з пп.1 - 13, відрізняється тим, що ємність для переплавки виконана у вигляді ковша, в області кришки якого розташований слив, розміщений між ємністю печі і ємністю для переплавлення.
16. Установка по одному або декільком пп.1 - 15, відрізняється тим, що в області переходу від ємності печі до ємності для переплавки розташований додатковий відвід для шлаку і знімний поріг для шлаку.
17. Установка по одному або декільком пп.1 - 16, відрізняється тим, що шахта попереднього нагріву і / або завантажувальна шахта виконані у вигляді конструкційних вузлів з можливістю їх відділення від ємності печі і їх заміни.
18. Спосіб отримання розплаву заліза, зокрема розплавів стали, таких, як розплави нерафінованої сталі з використанням установки по одному або декільком пп.1 - 17, що включає завантаження рідкого чушкового чавуну і брухту, а також твердих кускових носіїв заліза, містять частину окисного заліза, в ємність електродугової печі через завантажувальну шахту, наступний попередній нагрів і плавлення брухту та інших твердих носіїв заліза тепловою енергією електричної дуги і змішування їх з рідким чушковий чавун, напрямок потоку утворюється розплаву заліза через злив для зціджування в ємність для переплавки і далі через неї в відвід для розплаву заліза, причому розплав заліза піддають безперервному переплаву, напрямок потоку утворюється шлаку в бік, протилежний напрямку течії розплаву заліза, з наступним його відведенням і випуск відпрацьованих газів, що утворюються в результаті здійснення способу отримання розплавів заліза, що відрізняється тим, що рідкий чушковий чавун завантажують у ємність печі в кількості від 20 до 70% від загальної кількості завантажуваних носіїв заліза, як твердих кускових носіїв заліза, містять частину окисного заліза, використовують отримане прямим відновленням губчасті залізні, губчасті залізні, піддане гарячому брикетуванню, карбід заліза, попередньо відновлену руду, брикетовані пил і т.д. в кількості, разом з брухтом доповнюючому загальну завантажувальну частку, причому брухт спочатку завантажують в шахту попереднього нагріву і підлягають попередньому нагріванню допомогою подачі в неї гарячих газів, що відходять, а тверді кускові носії заліза спочатку завантажують в ємність печі без попереднього нагрівання або в гарячому стані з одночасною подачею тонкоподрібнений носіїв заліза в ємність печі, і / або пристрій для переплавки через фурму, та / або сопла, та / або порожні електроди, розплав заліза, поточний через ємність для переплавки до відведення для розплаву, піддають безперервному переплаву і одночасному нагріванню як в ємності печі, так і в ємності для переплавки, а шлак, поточний в напрямку, протилежному напрямку потоку розплаву заліза, піддають безперервному відновленню щодо його FеО-компонента і одночасному охолодженню.
19. Спосіб за п. 18, відрізняється тим, що відпрацьовані гази допалюють шляхом подачі кислородсодержащего газу в шлак, та / або на шлак, та / або над ним в ємність для переплавки, в ємність печі та / або в шахту попереднього нагрівання.
20. Спосіб за будь-якого з пп.18 і 19, що відрізняється тим, що для плавлення брухту додатково вдувають кисневмісних газ в шахту попереднього нагрівання.
21. Спосіб за п. 18, відрізняється тим, що додаткову подачу вугілля або містять вуглець речовин обробленої органічної легкої фракції, шлакоутворюючих речовин, що містить кисень газу, вуглеводнів, інертних газів в ємність печі та / або в ємність для переплавки, завантаження всіх речовин, їх плавлення , переплав, нагрів в ємності печі і в ємності для переплавки, а також подачу відпрацьованих газів в шахту попереднього нагрівання, відвід сталі і шлаку та їх подачу в ємність печі, та / або в зціджують ємність, та / або в ємність для переплавки здійснюють безперервно або напівбеззупинним з періодичним відводом нерафінованої сталі з ємності для переплавки і без впливу на протікання процесу або його переривання в безпосередньо передують / наступних вузлах установки.
22. Спосіб по одному або декільком пп.18 - 21, відрізняється тим, що рівень ванни металу в ємності для переплавки підтримують нижче, ніж в ємності печі.

Електрометалургія. Пристрої печей. Виробництво сталі в електричних печах
У електоропечі можна отримувати леговану сталь з низьким вмістом сірки і фосфору, неметалевих включень, при цьому втрати легуючих елементів значно менше.
У процесі електроплавки можна точно регулювати температуру металу і його склад, виплавляти сплави майже будь-якого складу.
Електричні печі мають суттєвими перевагами в порівнянні з іншими сталеплавильними агрегатами, тому високолеговані інструментальні сплави, нержавіючі шарикопідшипникові, жаростійкі та жароміцні, а також багато конструкційні стали виплавляють лише у цих печах.
Потужні електропечі успішно застосовують для отримання низьколегованих і високовуглецевих сталей мартенівського сортаменту. Крім того, в електропечах одержують різноманітні феросплави, які становлять сплави заліза з елементами, які необхідно виводити в сталь для легування і розкислення.
Пристрій дугових електропечей.
Перша дугова електропіч в Росії була встановлена ​​в 1910 р. на Обухівському заводі. За роки п'ятирічок були побудовані сотні різних печей.
Місткість найбільш великої печі в СРСР 200 т. Піч складається з залізного кожуха циліндричною форми зі сферичним днищем. Усередині кожух має вогнетривку футеровку. Плавильний простір печі закривається знімним склепінням.
Пекти має робоче вікно і випускне отвір зі зливним жолобом. Харчування печі здійснюється трифазним змінним струмом. Нагрівання і плавлення металу здійснюються електричними потужними дугами, палаючими між кінцями трьох електродів і металом, що знаходяться в печі. Піч спирається на два опорних сектора, перекочуються по станині. Нахил печі у бік випуску та робочого вікна здійснюється за допомогою рейкового механізму. Перед завантаженням печі звід, підвішений на ланцюгах, піднімають до порталу, потім портал зі склепінням і електродами відвертається убік зливного жолоба і піч завантажують цебром.
Механічне обладнання дугового печі
Кожух печі повинен витримувати навантаження від маси вогнетривів і металу.
Його роблять зварним з листового заліза товщиною 16-50 мм в залежності від розмірів печі. Форма кожуха визначає профіль робочого простору дугової електропечі. Найбільш поширеним в даний час є кожух конічної форми. Нижня частина кожуха має форму циліндра, верхня частина-конусоподібна з розширенням догори. Така форма кожуха полегшує заправку печі вогнетривким матеріалом, похилі стіни збільшують стійкість кладки, так як вона далі розташована від електричних дуг. Використовують також кожухи циліндричної форми з водоохолоджуваними панелями. Для збереження правильної циліндричної форми кожух посилюється ребрами і кільцями жорсткості. Днище кожуха зазвичай виконується сферичним, що забезпечує найбільшу міцність кожуха і мінімальну масу кладки. Днище виконують з немагнітної стали для установки під піччю електромагнітного перемішують.
Зверху піч закрита склепінням. Звід набирають з вогнетривкої цегли в металевому водоохолоджуваному сводовой кільці, яке витримує розпираючий зусилля аркового сферичного зводу У нижній частині кільця є виступ - ніж, який входить у піщаний затвор кожуха печі. У цегляній кладці зводу залишають три отвори для електродів. Діаметр отворів більше діаметра електрода, тому під час плавки в зазор кидаються гарячі гази, які руйнують електрод і виносять тепло з печі. Для запобігання цьому на зведенні встановлюють холодильники або економайзери, службовці для ущільнення електродних отворів і для охолодження кладки зводу. Газодинамічні економайзери забезпечують ущільнення за допомогою повітряної завіси навколо електрода. У зведенні є також отвір для отсоса запилених газів і отвір для кисневої фурми.
Для завантаження шихти в печі невеликої ємності і підвантаження легуючих і флюсів у великі, печі скачування шлаку, огляду, заправки і ремонту печі є завантажувальне вікно, обрамлене литої рамою. До рами кріпляться напрямні, по яких ковзає заслінка. Заслінку футерують вогнетривкою цеглою. Для підйому заслінки використовують пневматичний, гідравлічний або електромеханічний привід.
З протилежного боку кожух має вікно для випуску сталі з печі. До вікна приварений зливний жолоб. Отвір для випуску стали може бути круглим діаметром 120-150 мм або квадратним 150 на 250 мм. Зливний жолоб має коритоподібні перетин і приварений до кожуха під кутом 10-12 ° до горизонталі. Зсередини жолоб футерують шамотним цеглою, довжина його становить 1-2 м.
Електродотримачі служать для підведення струму до електродів і для затиску електродів. Головки електрододер-жателей роблять з бронзи або сталі і охолоджують водою, так як вони сильно нагріваються як теплом з печі, так і контактними струмами. Електродотримач повинен щільно затискати електрод і мати невелике контактний опір. Найбільш поширеним в даний час є пружинно-пневматичний електродотримач. Затиск електрода здійснюється за допомогою нерухомого кільця і ​​затискної плити, яка притискається до електрода пружиною. Ог-жатіе плити від електрода і стиснення пружини відбуваються за допомогою стиснутого повітря. Електродотримач кріпиться на металевому рукаві - консолі, який скріплюється з Г-образної рухомий стійкою в одну жорстку конструкцію. Стійка може переміщатися вгору або вниз всередині нерухомій коробчатої стійки. Три нерухомі стійки жорстко пов'язані в одну загальну конструкцію, яка спочиває на платформі опорною колиски печі. Переміщення рухливих телескопічних стійок відбувається або за допомогою системи тросів і противаг, що приводяться в рух електродвигунами, або за допомогою гідравлічних пристроїв. Механізми переміщення електродів повинні забезпечити швидкий підйом електродів у разі обвалу шихти у процесі плавлення, а також плавне опускання електродів, щоб уникнути їх занурення на метал чи ударів про нерасплавівшіеся шматки шихти. Швидкість підйому електродів складає 2,5-6,0 м / хв, швидкість опускання 1,0 - 2,0 м / хв.
Механізм нахилу печі повинен плавно нахиляти піч убік випускного отвори на кут 40-45 ° для випуску сталі і на кут 10-15 градусів у бік робочого вікна для спуску шлаку. Станина печі, або люлька, на якій встановлений корпус, спирається на два - чотири опорних сектора, які перекочуються по горизонтальним направляють. У секторах є отвори, а в напрямних - зубці, за допомогою яких не допускається прослизання секторів при нахилі печі. Нахил печі здійснюється за допомогою рейки і зубчастого механізму або гідравлічним приводом. Два циліндра укріплені на нерухомих опорах фундаменту, а штоки шарнірно пов'язані з опорними секторами колиски печі.
Система завантаження печі буває двох видів: через завалочне вікно мульдозавалочной машиною і через верх за допомогою бадді. Завантаження через вікно застосовують тільки на невеликих печах.
При завантаженні печі зверху в один-два прийоми протягом 5 хв менше охолоджується футеровка, скорочується час плавки; зменшується витрата електроенергії; ефективніше використовується обсяг печі. Для завантаження печі звід піднімають на 150-200 мм над кожухом печі і повертають убік разом з електродами, повністю відкриваючи робоче простір печі для введення бадді з шихтою. Звід печі підвішений до рами. Вона з'єднана з нерухомими стійками електродотримачів в одну жорстку конструкцію, що спочивають на поворотній консолі, яка укріплена на опорному підшипнику. Великі печі мають поворотну вежу, в якій зосереджені всі механізми одворота зводу. Вежа обертається навколо шарніра на ковзанках по дугоподібному рейці. Бадья являє собою сталевий циліндр, діаметр якого менше діаметра робочого простору печі. Знизу циліндра є рухливі гнучкі сектора, кінці яких стягуються через кільця тросом. Зважування і завантаження шихти виробляються на шихтовому дворі електросталеплавильного цеху.
Бадья на візку подається в цех, піднімається краном і опускається в піч. За допомогою допоміжного підйому крана трос висмикують з вушок секторів і при підйомі цебра сектора розкриваються, і шихта вивалюється в піч у тому порядку, в якому вона була укладена в цебрі.
При використанні в якості шихти металізованої окатишів завантаження може здійснюватися безперервно по трубопроводу, який проходить в отвір в зведенні печі.
Під час плавлення електроди прорізають в шихті три криниці, на дні яких накопичується рідкий метал. Для прискорення розплавлювання печі обладнуються поворотним пристроєм, який повертає корпус в одну й іншу сторону на кут в 80 °. При цьому електроди прорізають в шихті вже дев'ять криниць. Для повороту корпусу піднімають звід, піднімають електроди вище рівня шихти і повертають корпус за допомогою зубчастого вінця, прикріпленого до корпусу, і шестерень. Корпус печі спирається на ролики.
Очищення газів, що відходять
Сучасні великі сталеплавильні дугові печі під час роботи виділяють в атмосферу велику кількість запилених газів. Застосування кисню і порошкоподібних матеріалів ще більше сприяє цьому. Вміст пилу в газах електродугових печей досягає 10 г / м 3 і значно перевищує норму. Для уловлювання пилу виробляють відсмоктування газів з робочого простору печей потужним вентилятором. Для цього в зведенні печі роблять четверте отвір з патрубком для газоотсоса. Патрубок через зазор, що дозволяє нахиляти або обертати піч, підходить до стаціонарного трубопроводу. По дорозі гази розбавляються повітрям, необхідним для допалювання СО. Потім гази охолоджуються водяними форсунками в теплообміннику і направляються в систему труб Вентурі, в яких пил затримується в результаті зволоження. Застосовують також тканинні фільтри, дезінтегратори і електрофільтри. Використовують системи газоочищення, що включають повністю весь електросталеплавильний цех, з установкою парасольок димоотсоса під дахом цеху над електропечами.
Футеровка печей
Більшість дугових печей має основну футеровку, що складається з матеріалів на основі MgO. Футеровка печі створює ванну для металу і відіграє роль теплоізолюючого шару, що зменшує втрати тепла. Основні частини футеровки - Подина печі, стіни, склепіння. Температура в зоні електричних дуг сягає кількох тисяч градусів. Хоча футеровка електропечі відділена від дуг, вона все ж повинна витримувати температуру до температури 1700 ° С. У зв'язку з цим застосовувані для футерівки матеріали повинні мати високу вогнетривкістю, механічною міцністю, термо-і хімічну стійкість. Подину сталеплавильної печі набирають у наступному порядку. На сталевий кожух укладають листовий азбест, на азбест-шар шамотного порошку, два шари шамотної цегли і основний шар з магнезитової цегли. На магнезитової цегляної подині набивають робочий шар з магнезитової порошку зі смолою і пеком - продуктом нафтопереробки. Товщина набивного шару становить 200 мм. Загальна товщина подини дорівнює приблизно глибині ванни і може досягати 1 м для великих печей. Стіни печі викладають після відповідної прокладки азбесту і шамотної цегли з габаритного безвипалювального магнезітохромітового цегли завдовжки до 430 мм. Кладка стін може виконуватися з цеглин в залізних касетах, які забезпечують зварювання цеглин в один монолітний блок. Стійкість стін сягає 100-150 плавок. Стійкість подини становить один-два роки. У важких умовах працює футеровка склепіння печі. Вона витримує великі теплові навантаження від палаючих дуг і тепла, відбиваного шлаком. Склепіння великих печей набирають з магнезітохромітового цегли. При наборі зводу використовують нормальний і фасонний цегла. У поперечному перерізі склепіння має форму арки, що забезпечує щільне зчеплення цеглин між собою. Стійкість зводу становить 50 - 100 плавок. Вона залежить від електричного режиму плавки, від тривалості перебування у печі рідкого металу, складу виплавлюваних стали, шлаку. В даний час широке поширення набувають водоохолоджувальні склепіння та стінові панелі. Ці елементи полегшують службу футеровки.
Струм в плавильний простір печі подається через електроди, зібрані з секцій, кожна з яких представляє собою круглу заготівлю діаметром від 100 до 610 мм і довжиною до 1500 мм. У малих електропечах використовують вугільні електроди, у великих - графитированні. Графитированні електроди виготовляють з малозольних вуглецевих матеріалів: нафтового коксу, смоли, пеку. Електродний масу змішують і пресують, після чого сира заготівля обпалюється в газових печах при 1300 градусах і піддається додатковому графітірующему випалу при температурі 2600 - 2800 градусах в електричних печах опору. У процесі експлуатації в результаті окислення пічними газами і розпорошення при горінні дуги електроди згоряють. У міру укорочування електрод опускають в піч. При цьому електродотримач наближається до склепіння. Настає момент, коли електрод стає настільки коротким, що не може підтримувати дугу, і його необхідно нарощувати. Для нарощування електродів в кінцях секцій зроблені отвори з різьбленням, куди угвинчується перехідник-ніпель, за допомогою якого з'єднуються окремі секції. Витрата електродів складає 5-9 кг на тонну виплавленої сталі. Електрична дуга-один з видів електричного розряду, при якому струм проходить через іонізовані гази, пари металів. При короткочасному зближення електродів з шихтою або один з одним виникає коротке замикання. Йде струм великої сили. Кінці електродів розжарюються до білого. При раздвіганіі електродів між ними виникає електрична дуга. З розжареного катода відбувається термоелектронна емісія електронів, які, прямуючи до аноду, зіштовхуються з нейтральними молекулами газу і іонізують їх. Негативні іони направляються до аноду, позитивні до катоду. Простір між анодом і катодом стає іонізованим, струмопровідних. Бомбардування анода електронами і іонами викликає сильний його розігрів. Температура анода може становити 4000 градусів. Дуга може горіти на постійному і на змінному струмі. Дугові печі працюють на змінному струмі. Останнім часом у ФРН побудована електродугова піч на постійному струмі.
У першу половину періоду, коли катодом є електрод, дуга горить. При зміні полярності, коли катодом стає шихта - метал, дуга гасне, позаяк у початковий період плавки метал ще не нагрітий і його температура недостатня для емісії електронів. Тому в початковий період плавки дуга горить неспокійно, уривчасто. Після того як ванна покривається шаром шлаку, дуга стабілізується і горить більш рівно.
Електрообладнання
Робоча напруга електродугових печей становить 100 - 800 В, а сила струму вимірюється десятками тисяч ампер. Потужність окремої установки може досягати 50 - 140 МВ * А. До підстанції електросталеплавильного цеху подають струм напругою до 110 кВ. Високою напругою харчуються первинні обмотки пічних трансформаторів. На показана спрощена схема електричного живлення печі. У електричне обладнання дугового печі входять виробництва ремонтних робіт на печі. такі прилади:
1. Повітряний роз'єднувач, призначений для відключення всієї електропічний установки від лінії високої напруги під час
2. Головний автоматичний вимикач, служить для відключення під навантаженням електричного кола, по якій протікає струм високої напруги.
При нещільної укладанні шихти в печі на початку плавки, коли шихта ще холодна, дуги горять нестійке, відбуваються обвали шихти і виникають короткі замикання між електродами. При цьому сила струму різко зростає. Це призводить до великих перевантажень трансформатора, який може вийти з ладу. Коли сила струму перевищить встановлену межу, вимикач автоматично відключає установку, для чого є реле максимальної сили струму.
3. Пічний трансформатор необхідний для перетворення високої напруги в низьке (з 6-10 кВ до 100-800 В). Обмотки високої і низької напруги і магнітопроводи, на яких вони розміщені, розташовуються в баку з маслом, що служить для охолодження обмоток. Охолодження створюється примусовим перекачуванням олії з трансформаторного кожуха в бак теплообмінника, в якому масло охолоджується водою. Трансформатор встановлюють поруч з електропіччю в спеціальному приміщенні. Він має пристрій, що дозволяє перемикати обмотки по східцях і таким чином східчасто регулювати подається в піч напругу. Так, наприклад, трансформатор для 200-т вітчизняної печі потужністю 65 МВ * А має 23 ступені напруги, які перемикаються під навантаженням, без відключення печі.
Ділянка електричної мережі від трансформатора до електродів називається короткою мережею. Вихідні з стіни трансформаторної підстанції фідери за допомогою гнучких, водоохолоджуваних кабелів подають напругу на електродотримач. Довжина гнучкого ділянки повинна дозволяти проводити потрібний нахил печі і відвертати звід для завантаження. Гнучкі кабелі з'єднуються з мідними водоохолоджуваними шинами, встановленими на рукавах електродотримачів. Трубошіни безпосередньо приєднані до голівки електрододер-жателя, затисної електрод. Крім зазначених основних вузлів електричної мережі в неї входить різна вимірювальна апаратура, приєднується до ліній струму через трансформатори струму або напруги, а також прилади автоматичного регулювання процесу плавки.
Автоматичне регулювання
По ходу плавки в електродугову пекти потрібно подавати різну кількість енергії. Міняти подачу потужності можна зміною напруги або сили струму дуги. Регулювання напруги проводиться перемиканням обмоток трансформатора. Регулювання сили струму здійснюється зміною відстані між електродом і шихтою шляхом підйому або опускання електродів. При цьому напруга дуги не змінюється. Опускання або підйом електродів проводяться автоматично за допомогою автоматичних регуляторів, встановлених на кожній фазі печі. У сучасних печах задана програма електричного режиму може бути встановлена ​​на весь період плавки.
Пристрій для електромагнітного перемішування металу
Для перемішування металу у великих дугових печах, для прискорення і полегшення проведення технологічних операцій скачування шлаку під днищем печі в коробці встановлюється електрична обмотка, яка охолоджується водою або стисненим повітрям. Обмотки статора харчуються від двофазного генератора струмом низької частоти, що створює біжить магнітне поле, яке захоплює ванну рідкого металу і викликає рух нижніх шарів металу вздовж подини печі в напрямку руху поля. Верхні шари металу разом з прилеглим до нього шлаком рухаються у зворотний бік. Таким чином можна спрямувати рух або у бік робочого вікна, що буде полегшувати вихід шлаку з печі, або в бік зливного отвору, що буде сприяти рівномірному розподілу легуючих і розкислювачів і усереднення складу металу і його температури. Цей метод останнім часом має обмежене застосування, тому що в надпотужних печах метал активно перемішується дугами.
Плавка сталі в основній дуговій електропечі
Сирі матеріали
Основним матеріалом для електроплавки є сталевий брухт. Лом ні бути надто окисленим, так як наявність великої кількості іржі вносить в сталь значну кількість водню. У залежності від хімічного складу брухт необхідно розсортувати на відповідні групи. Основна кількість брухту, призначене для плавки в електропечах, повинно бути компактним і великоваговим. При малій насипної масі брухту вся порція для плавки не поміщається в піч. Доводиться переривати процес плавки і довантажувати шихту. Це збільшує тривалість плавки, призводить до підвищеної витрати електроенергії, знижує продуктивність електропечей. Останнім часом в електропечах використовують металізованої окатиші, отримані методом прямого відновлення. Перевагою цього виду сировини, що містить 85 - 93% заліза, є те, що воно не забруднене міддю та іншими домішками. Окатиші доцільно застосовувати для виплавки висо-копрочних конструкційних легованих сталей, електротехнічних, шарикопідшипникових сталей.
Леговані відходи утворюються в електросталеплавильному цеху у вигляді недолиті злитків, літників; в обдирного відділенні у вигляді стружки, в прокатних цехах як обрізків і браку і т, д.; крім того багато легованого брухту надходить від машинобудівних заводів. Використання легованих металовідходів дозволяє економити цінні легуючі, підвищує економічну ефективність електроплавок.
М'яке залізо спеціально виплавляють у мартенівських печах і конвертерах і застосовують для регулювання вмісту вуглецю в процесі електроплавки. У залозі міститься 0,01-0,15% С і <0,020% Р. Оскільки в електропечах виплавляють основна кількість легованих сталей, то для їх виробництва використовують різні легуючі добавки; електролітичний нікель або МЮ, ферохром, феросиліцій, феромарганець, ферромолібден, ферровольфрам та ін Як розкислювача крім феромарганцю і феросиліцію застосовують чистий алюміній. Для науглероживания використовують передільний чавун, електродний бій; для наведення шлаку застосовують свежеобожженную вапно, плавиковий шпат, шамотний бій, доломіт і MgO у вигляді магнезиту.
Підготовка матеріалів до плавки
Всі присадки в дугові печі необхідно прожарювати для видалення слідів масла і вологи. Це запобігає насичення стали воднем. Феросплави підігрівають для прискорення їх проплавляя-ня. Присадка легуючих, розкислювачів і шлакоутворюючих в сучасній печі багато в чому механізована. На бункерній естакаді за допомогою конвеєрів відбувається зважування і роздача матеріалів по мульд, що завантажуються в піч мульдових машинами. Сипучі для наведення шлаку вводять в електропечі бросательного машинами.
Технологія плавки
Плавка в дуговій печі починається з заправки печі. Рідкорухові нагріті шлаки сильно роз'їдають футеровку, яка може бути пошкоджена і при завантаженні. Якщо Подина печі під час не буде закрита шаром рідкого металу і шлаку, то вона може бути пошкоджена дугами. Тому перед початком плавки проводять ремонт - заправку подини. Перед заправкою з поверхні подини видаляють залишки шлаку та металу. На пошкоджені місця подини і укосів - місця переходу подини в стіни печі - закидають сухий магнезитовий порошок, а в разі великих пошкоджень - порошок з добавкою пеку чи смоли.
Заправку виробляють заправної машиною, викидає через. насадку за допомогою стиснутого повітря заправні матеріали, або, розкидає матеріали по колу з швидко обертового диска, який опускається у відкриту піч зверху.
Завантаження печі
Для найбільш повного використання робочого простору печі в центральну її частину ближче до електродів завантажують великі шматки (40%), ближче до косяків середній брухт (45%), на подину і на верх завантаження дрібний брухт (15%). Дрібні шматки повинні заповнювати проміжки між великими шматками.
Період плавлення
Розплавлювання шихти в печі займає основний час плавки. В даний час багато операцій легування і розкислення металу переносять в ківш. Тому тривалість розплавлення шихти в основному визначає продуктивність печі. Після закінчення завалки опускають електроди і включають струм. Метал під електродами розігрівається, плавиться і стікає вниз, збираючись у центральній частині подини. Електроди прорізають в шихті колодязі, в яких ховаються електричні дуги. Під електроди закидають вапно для наведення шлаку, який закриває оголений метал, оберігаючи його від окиснення. Поступово озеро металу під електродами стає все більше. Воно подплавляет шматки шихти, які падають у рідкий метал і розплавляються в ньому. Рівень металу в печі підвищується, а електроди під дією автоматичного регулятора піднімаються вгору.
Тривалість періоду розплавлювання металу дорівнює 1-3 год залежно від розміру печі та потужності встановленого трансформатора. У період розплавлення »трансформатор працює з повним навантаженням і навіть з 15% перевантаженням, що допускається паспортом, на найвищому ступені напруги. У цей період потужні дуги не небезпечні для футеровки склепіння та стін, так як вони закриті шихтою. Остившая під час завантаження футеровка може прийняти велику кількість тепла без небезпеки її перегріву. Для прискорення розплавлювання шихти використовують різні методи. Найбільш ефективним є застосування потужних трансформаторів. Так, на печах місткістю 100 т будуть встановлені трансформатори потужністю 75,0 МВ-А, на 150-т печах трансформатори 90-125 МВ * А і вище. Тривалість плавлення при використанні потужних трансформаторів зменшується до 1-1,5 ч. Крім того, для прискорення розплавлювання застосовують паливні мазутні або газові пальники, які вводять у піч або через робоче вікно, або через спеціальний пристрій в стінах. Застосування пальників прискорює нагрівання і розплавлення шихти, особливо в холодних зонах печі. Тривалість плавлення скорочується на 15-20 хв.
Ефективним методом є застосування газоподібного кисню. Кисень подають в піч як через сталеві футеровані трубки у вікно печі, так і за допомогою фурми, що опускається в піч зверху через отвір у склепінні. Завдяки екзотермічним реакцій окислення домішок і заліза виділяється додатково велику кількість тепла, яке нагріває шихту, прискорює її повне розплавлення. Використання кисню зменшує тривалість нагрівання ванни. Період розплавлення скорочується на 20-30 хв, а витрата електроенергії на 60-70 кВт-год на 1 т сталі.