EA013773B1 - Плавильная печь, прежде всего дуговая электрическая печь - Google Patents

Abstract

Для выполнения приёмного пространства кожуха плавильной печи изменяемым, так что оно является приспособляемым к различным объемам, которые необходимы при различных шихтовых материалах (лёгкий скрап, тяжёлый скрап, окатыши) для достижения предусмотренного для плавильной печи веса плавки при выпуске металла, цилиндрической верхней части (102) кожуха придают первый нижний (105) и второй верхний (106) цилиндрические участки, из которых один охватывает другой и посредством по меньшей мере одного подъёмного устройства (21/1; 21/2; 108) выполнен телескопически перемещаемым относительно него.

Description

Изобретение относится к плавильной печи, прежде всего дуговой электрической печи с кожухом печи, состоящим из нижней части кожуха и цилиндрической верхней части кожуха, для приёма подлежащего плавлению шихтового материала, прежде всего металлического скрапа, а также с крышкой кожуха печи, поддерживаемой несущей конструкцией крышки.

В обычных плавильных печах для достижения веса плавки плавильной печи, т.е. веса выплавляемого жидкого металла, при котором металл выпускается из печи, требуются две или три загрузки печи. Это означает, что процесс плавления по меньшей мере один раз прерывается, крышка кожуха снимается и должен быть загружен шихтовой материал следующей корзины со скрапом. Это обусловливает потери и увеличение продолжительности плавки от выпуска до выпуска.

У дуговых электрических печей высота кожуха определяется допустимой длиной погружаемых в кожух электродов. Если длина электродов превышает 3,0-3,5 м, то вследствие воздействующих на них сил Лоренца это часто приводит к поломке электродов, которая вынуждает прерывать процесс плавления. Так как прежде всего при процессе рафинирования электроды должны погружаться так глубоко, пока на поверхности ванны не загорится электрическая дуга, то у вводимых через крышку электродов в силу ограниченно допустимой длины электродов также ограничивается высота кожуха, если прерывания, как следствия поломки электродов, должны быть предотвращены.

Объём загружаемого шихтового материала зависит от его объёмного веса. Если необходимо переплавить лёгкий скрап (металлическая стружка), то для достижения веса плавки при выпуске металла из печи требуется больший объём плавки, чем у тяжёлого скрапа. Приёмное пространство кожуха должно быть приспосабливаемым под эти различные объёмы для того, чтобы иметь возможность приспособления условий эксплуатации плавильной печи к подачам шихтовых материалов.

Из документа X. Тренклер Энергосберегающая двухкорпусная дуговая электрическая печь постоянного тока для плавления лёгкого скарпа (ΤΚΕΝΚΕΕΚ Η.: ΕΝΕΚΟΥ 8ΑνΐΝΟ ИС ΤνΐΝ ЗНЕЬЬ АКС ΡυΚΝΑΟΕ РОК ΜΕΕΤΙΝΟ ΕΟν'-ΟιΚΑΙΙΕ 8СКАР. АВВ ΚΕνίΕν, АВВ ΑδΕΑ ΒΚΟνΝ ΒΟνΕΚΙ, /ЁК1СН. СН, № 9/10, 1996, ρ. 18-27, ХР000681512, ΙδδΝ: 1013-3119) известна плавильная печь согласно ограничительной части п.1. В нем описана оптимизированная по потреблению энергии печь постоянного тока, в которой для достижения веса плавки необходима одна единственная операция загрузки (однокузовная загрузка). Это достигается за счёт увеличения объёма кожуха печи. Для этой цели по сравнению с печами, в которых для достижения веса плавки процесса плавления необходимо прерывание в силу по меньшей мере одной операции загрузки, высота кожуха увеличена посредством цилиндрической верхней детали кожуха. В описываемой печи высота верхней детали кожуха и прирост общего объёма печи выбран так, что однокузовная загрузка возможна даже для лёгкого скрапа с плотностью примерно 0,6 т/м³. Увеличение высоты цилиндрической верхней детали кожуха обусловливает в описываемой печи постоянного тока подъём электрода на 8,5 м. Для предотвращения такого большого момента кронштейн электрода изготовлен из алюминия и выполнен самонесущим. Охлаждаемые водой панели цилиндрической верхней детали кожуха разделены в направлении оси цилиндра на два участка. Тем самым, помимо прочего, достигается большая оперативность, например, если при смене шихтового материала больший объём печи является неподходящим.

Задачей изобретения является выполнение приёмного пространства кожуха в печи изменяемым. Приёмное пространство должно быть приспосабливаемым к различным объёмам, которые необходимы при различных шихтовых материалах (лёгкий скрап, тяжёлый скрап, окатыши) для достижения предусмотренного для плавильной печи веса плавки при выпуске металла. В дуговой электрической печи, в которой высота цилиндрической верхней детали кожуха является увеличенной, это должно быть возможным с сохранением длины электродов, при которой отсутствует опасность изломов электродов вследствие сил Лоренца.

Эти задачи решены посредством плавильной печи с признаками п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения могут быть почерпнуты из зависимых пунктов формулы изобретения.

В решении согласно изобретению цилиндрическая верхняя часть кожуха содержит первый нижний и второй верхний цилиндрические участки, из которых один охватывает другой и посредством по меньшей мере одного подъёмного устройства выполнен телескопически перемещаемым относительно него. Таким образом, размер приёмного пространства кожуха печи для шихтового материала можно выполнять переменным по высоте в зависимости от того, насколько далеко телескопически выдвигается верхний цилиндрический участок. Это позволяет увеличивать и приспосабливать приёмное пространство кожуха печи к шихтовому материалу и посредством изменчивости высоты у дуговой электрической печи, у которой электроды вводятся через крышку, достигать того преимущества, что при расплавлении, вследствие уменьшающейся высоты шихтового материала, происходящей из-за сползания шихтового материала в плавильный кратер, кронштейны электродов могут быть опущены вместе с крышкой, так что при ограниченной до допустимого размера длине электродов вершины электродов могут быть опущены до необходимого расстояния к поверхности расплава.

- 1 013773

Верхний цилиндрический участок верхней части кожуха, телескопически перемещаемый по отношению к нижнему цилиндрическому участку, может быть расположен либо внутри, либо снаружи нижнего участка. Предпочтительно он расположен снаружи нижнего участка, охватывая его.

Верхний участок может опираться на подъёмные устройства, распределённо расположенные вдоль окружности кожуха печи и, таким образом, приданные верхней части кожуха. Предпочтительно верхний цилиндрический участок верхней части кожуха прикреплён к краю крышки кожуха печи и посредством подъёмного устройства крышки выполнен с возможностью телескопического перемещения относительно нижнего цилиндрического участка верхней части кожуха.

Хотя в последнем случае подъёмное устройство крышки получает нагрузку за счёт дополнительного веса и длина хода подъёмного устройства крышки существенно увеличивается, так как она также должна воспринимать возможность телескопического перемещения и для этого требуется относительно точное вертикальное поднятие, это тем не менее достигается с помощью описанной в деталях несущей конструкции крышки с тремя определёнными опорами крышки и описанного подъёмного устройства для несущей конструкции крышки.

Вследствие возможности телескопического перемещения верхнего цилиндрического участка верхней части кожуха в дуговой электрической печи с отдельным подъёмным устройством электродов также необходимо выполнение этого устройства с более значительной, принимающей во внимание возможность телескопического перемещения длиной хода. Однако согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения несущая конструкция крышки, в конкретном случае горизонтальное плечо Ь-образного несущего элемента крышки, поддерживает подъёмное устройство электродов. Таким образом, не требуется увеличение длины хода подъёмного устройства электродов путём согласования с ходом возможности телескопического перемещения.

С учётом возможной глубины погружения электродов в кожух предпочтительно также, если крышка не является, как обычно, выпуклой вверх, а выполнена плоской. Необходимая жёсткость может быть улучшена за счёт рёбер жёсткости на крышке.

Далее изобретение более подробно поясняется посредством примеров осуществления с помощью фигур, на которых показано:

фиг. 1 - вид в перспективе в частичном разрезе первой конструктивной формы изобретения, которая изображает телескопически перемещаемый верхний участок верхней части кожуха в опущенном состоянии;

фиг. 2 - вид сбоку этой конструктивной формы вдоль линии разреза ΙΙ-ΙΙ фиг. 3;

фиг. 3 - вид сверху этой конструктивной формы;

фиг. 4 - вид, соответствующий фиг. 2 конструктивной формы, в поднятом состоянии телескопически перемещаемого верхнего участка верхней части кожуха;

фиг. 5 и 6 - участки, обозначенные на фиг. 2 или на фиг. 4 кружками V и VI;

фиг. 7 - вид сбоку другой конструктивной формы изобретения, частично в разрезе вдоль линии VIIVII фиг. 8;

фиг. 8 - вид сверху этой конструктивной формы и фиг. 9 - вид, соответствующий фиг. 7 конструктивной формы, с поднятым верхним участком верхней части кожуха.

Плавильная печь для расплавления железосодержащих материалов, таких как стальной скрап, содержит кожух 1 печи, который закрывается крышкой 2. У дуговой электрической печи один электрод (дуговая электрическая печь постоянного тока) или три электрода 3, 4, 5 (трёхфазная печь) выполнены с возможностью введения соответственно через отверстия 6, 7 или через другое, не изображённое третье отверстие во внутреннюю часть кожуха печи для осуществления процесса плавления и рафинирования. В общем случае в крышке предусмотрено присоединяемое к газоотводному трубопроводу отверстие 9 для отработанных газов. Помимо этого, в днище или выступе 10 кожуха находится лётка 11 и на противоположной стенке кожуха - рабочее отверстие 12. Кожух 1 печи обычно выполнен опрокидываемым. Эти признаки плавильной печи или дуговой электрической печи в целом известны, так что они не описаны более подробно или не отображены более детально.

Если подлежащий плавлению шихтовой материал должен вводиться сверху в кожух, то для этого процесса загрузки крышка, а в случае дуговой электрической печи также и электроды должны удаляться из кожуха. Для этой цели в данном случае предусмотрены подъёмное и поворотное устройство 13 крышки, а также подъёмное устройство 14 электродов, которое в данном случае интегрировано в подъёмное и поворотное устройство 13 крышки.

Подъёмное и поворотное устройство для поднятия, опускания и поворота расположенной на кожухе 1 печи крышки 2 содержит расположенный сбоку кожуха 1 поворотный портал 15, который установлен с возможностью вращения посредством поворотной опоры 18 на ведущей оси 17, ориентированной параллельно центральной вертикальной оси 16 кожуха 1 печи, и с возможностью поворота вокруг ведущей оси 17 с помощью не изображённого привода. Поворотный портал на виде сбоку (см. фиг. 2) выполнен Ь-образным с горизонтальным плечом 15/1, которое поддерживает поворотную опору 18, и вертикальным плечом 15/2, которое опирается на ролики 19.

- 2 013773

Подъёмное и поворотное устройство 13 крышки в данном случае содержит выполненную в виде Ь-образной несущей части 20 несущую конструкцию крышки с горизонтальным плечом 20/1 и вертикальным плечом 20/2. Несущая часть 20 имеет возможность поднимания и опускания посредством по меньшей мере одного подъёмного устройства. В изображённой конструктивной форме им являются два подъёмных устройства, а именно заднее подъёмное устройство 21/1 (см. фиг. 2) и переднее подъёмное устройство 21/2 (см. фиг. 1). Каждое из подъёмных устройств 21/1 и 21/2 расположено между поворотным порталом 15 и несущей конструкцией крышки 13 на горизонтальном расстоянии друг от друга. В конкретном случае каждое из них расположено между консолью 15/22 вертикального плеча 15/2 поворотного портала 15 и консолью 20/13 горизонтального плеча 20/1 Ь-образной несущей детали 20. Не изображённые на фигурах консоли для заднего подъёмного устройства 21/1, видимого на фиг. 2, являются аналогичными и выполнены в зеркальном отображении к изображённым консолям 15/22 и 20/13 для переднего подъёмного устройства 21/2.

Для переноса поворотного движения поворотного портала 15 на выполненную в виде Ь-образной несущей детали 20 несущую конструкцию вертикальное плечо 20/2 несущей детали 20 соединено с возможностью передачи вращения с вертикальным плечом 15/2 поворотного портала 15 посредством устройства 22 захвата. Устройство 22 захвата в данном случае образовано вертикальной канавкой 23 в вертикальном плече 20/2 Ь-образной несущей детали 20 и поводковым выступом 24, который закреплён на вертикальном плече 15/2 поворотного портала 15 и входит в зацепление с вертикальной канавкой 23. Вертикальная проводка при поднятии и опускании несущей конструкции 20 проходит через закреплённую внизу на плече 20/2 опору 25, которая соединяет несущую конструкцию 20 с возможностью поворота и возможностью аксиального перемещения с ведущей осью 17.

Подъёмное устройство 14 электродов содержит три подъёмные колонны 26, 27, 28, которые поддерживают кронштейны 29, 30 или 31 для электродов 3, 4 и 5 дуговой электрической печи и которые установлены в опорах в несущей конструкции 13 крышки, прежде всего в горизонтальном плече 20/1 Ь-образной несущей части 20. Подъёмное устройство 14 электродов выполнено известным образом, так что оно не требует дальнейшего пояснения.

Так как подъёмные устройства 21/1, 21/2 воздействуют не на конце несущей конструкции крышки, как у известных конструкций, а на расстоянии от опоры 25 Ь-образной несущей детали 20 на горизонтальном плече 20/1 той же самой несущей детали и рядом с местами опоры подъёмных колонн 26, 27, 28, можно при поднятии несущей конструкции 13 крышки существенно снизить её напряжение при изгибе по сравнению с известными конструкциями. При таком решении участок несущей детали 20, который лежит на обращённой от крышки печи стороне, по существу, - это вертикальное плечо 20/2 и опора 25 несущей детали, образует относительно точек приложения силы подъёмных устройств 21/1, 21/2 противовес весовой нагрузке посредством крышки печи и, если имеется, расположенному в несущей части подъёмному устройству электродов.

Горизонтальное плечо 20/1 Ь-образной несущей части 20 в изображённом примере осуществления выполнено в виде сверху И-образным, с двумя соединёнными базисной частью 20/10 кронштейнами 20/11 и 20/12 (ср. фиг. 1 и 3), которые расположены симметрично первой диаметральной оси 32 крышки 2 на расстоянии друг от друга.

Крышка 2 только частично перекрыта за счёт кронштейнов 20/11 и 20/12 несущей части 20, в данном случае не полностью до второй диаметральной оси 33, перпендикулярной первой диаметральной оси 32, и имеет рядом со свободными концами кронштейнов 20/11 и 20/12 несущей детали 20 в каждом случае одно устройство 34 или же 35 для подвешивания крышки, которые выполнены предпочтительно разборными. В данном случае на крышке предусмотрены проушины, в которые вставляются приводимые в действие, например, исполнительными элементами пальцы, которые закреплены на свободных концах кронштейнов 20/11 и 20/12 несущей детали 20. Из-за несимметричного подвешивания крышки 2 в области края крышки необходимо предусмотреть ещё прижимное устройство крышки, которое в данном случае образовано закреплённым внизу на базисной части 20/10 горизонтального плеча 20/1 несущей детали 20 опорным выступом 36, который вместе с устройствами 34 и 35 подвешивания крышки образует стабильную трёхточечную опору крышки. Таким образом, становится возможным точное вертикальное поднятие крышки.

Для замены крышки пальцы устройств 34 и 35 подвешивания крышки при прилегающей к краю кожуха крышке 2 освобождаются, несущая часть 20 с помощью подъёмных устройств 21/1 и 21/2 приподнимается и затем поворачивается в сторону с помощью поворотного портала 15.

У плавильной печи согласно изобретению кожух печи, образованный из нижней части 101 кожуха и цилиндрической верхней части 102 кожуха, выполнен с увеличиваемым, изменяемым приёмным пространством 103 для подлежащего плавлению шихтового материала. Для этой цели цилиндрическая верхняя часть 102 кожуха, наряду с обычным, надетым на нижнюю часть 101 кожуха, при необходимости жидкостно охлаждаемым участком 104 стенки, содержит первый нижний участок 105 и охватывающий этот участок верхний цилиндрический участок 106, который выполнен с возможностью телескопического перемещения относительно нижнего цилиндрического участка. Для этой цели верхний цилиндрический участок 106 верхней части 102 кожуха прикреплён к краю крышки 2 кожуха печи и с помощью

- 3 013773 подъёмного устройства крышки, воздействующего на несущую конструкцию 20 крышки, а именно посредством подъёмных устройств 21/1 и 21/2, телескопически перемещается относительно нижнего цилиндрического участка 105 верхней части 102 кожуха. Вследствие этого подъёмные устройства 15/1 и 15/2 крышки должны быть выполнены с соответственно большой длиной хода. Длина хода должна быть настолько большой, чтобы прикреплённый к краю крышки верхний участок 106 верхней части 102 кожуха мог быть поднят выше верхнего края нижней части 105 кожуха, для того чтобы крышка могла быть повёрнутой в сторону для загрузки шихтового материала. Принимая во внимание заполнение кожуха, прежде всего при плоской конструкции крышки 2, является предпочтительным, если нижний край верхнего цилиндрического участка 106 верхней крышки 102 кожуха является поднимаемым от 0,3 до 0,8 м над верхним краем нижнего цилиндрического участка 105.

На фиг. 4 изображена плавильная печь в поднятом состоянии верхнего цилиндрического участка 106. Фиг. 5 и 6, которые являются увеличенными вырезами V и VI фиг. 2 и 4, позволяют ещё чётче распознать оба положения. Здесь также видно, что верхний край нижнего участка 105 снабжён кольцевым фланцем 107, который служит одновременно в качестве направляющей для возможности телескопического перемещения. На этом месте или также на других местах могут также предусматриваться направляющие утолщения или схожие направляющие элементы.

Хотя в данном случае верхняя часть 102 кожуха образована из трёх цилиндрических участков 104, 105 и 106 стенки, оба неподвижных участка 104 и 105 стенки могут быть объединены в один неподвижный участок стенки так, как, например, во второй конструктивной форме согласно фиг. 7-9.

Далее, возможность телескопического перемещения между верхним участком 106 стенки и нижним участком 105 стенки может быть выполнена таким образом, что верхний участок 106 стенки телескопически перемещается не как в изображённом примере осуществления снаружи нижнего участка 105 стенки, т.е. охватывая его, а внутри него. Этот вариант не изображён.

После загрузки кожуха печи при увеличенном приёмном пространстве, т.е. при поднятом верхнем участке 206 согласно фиг. 4, при процессе плавления посредством обжига электродов в шихтовом материале образуются кратеры, в которые падает шихтовой материал, так что крышка может быть опущена и тем самым возможно опускание электродов. Таким образом, вертикальное расстояние между оконечностями электродов и (не изображённой) ванной расплавленного металла в нижней части кожуха можно уменьшить до положения, которое изображено на фиг. 2.

В изображённом на фиг. 7-9 примере осуществления верхняя часть 106 кожуха прикреплена не к краю крышки 2, а опирается на четыре подъёмных устройства 108, которые распределённо расположены по окружности кожуха 1. В остальном конструкция соответствует первому примеру осуществления, так что для разъяснения может быть приведена ссылка на эту форму осуществления.

Claims (15)

1. Плавильная печь с кожухом (1) печи, состоящим из нижней части (101) кожуха и цилиндрической верхней части (102) кожуха, для приёма подлежащего плавлению шихтового материала, прежде всего металлического скрапа, а также с крышкой (2) кожуха печи, поддерживаемой несущей конструкцией (13, 20) крышки, отличающаяся тем, что цилиндрическая верхняя часть (102) кожуха содержит первый нижний (105) и второй верхний (106) цилиндрические участки, из которых один охватывает другой и посредством по меньшей мере одного подъёмного устройства (21/1, 21/2; 108) выполнен телескопически перемещаемым относительно него.

2. Плавильная печь по п.1, отличающаяся тем, что верхний участок (106) верхней части (102) кожуха охватывает нижний участок (105) верхней части (102) кожуха.

3. Плавильная печь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что для поднятия и опускания верхнего участка (106) верхней части (102) кожуха на окружности кожуха (1) печи предусмотрены распределённо расположенные подъёмные устройства (108).

4. Плавильная печь по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что верхний цилиндрический участок (106) верхней части (102) кожуха прикреплён к краю крышки (2) кожуха печи и с помощью воздействующего на несущую конструкцию (20) крышки подъёмного устройства (21/1, 21/2) крышки выполнен с возможностью телескопического перемещения относительно нижнего цилиндрического участка (105) верхней части (102) кожуха.

5. Плавильная печь по п.4, отличающаяся тем, что нижний край верхнего цилиндрического участка (106) верхней части (102) кожуха выполнен с возможностью приподнимания от 0,3 до 0,8 м над верхним краем нижнего цилиндрического участка (105).

6. Плавильная печь по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что на верхнем краю нижнего участка (105) верхней части (102) кожуха предусмотрен по меньшей мере один направляющий элемент (107) для телескопического направления верхнего участка (106) верхней части (102) кожуха.

7. Плавильная печь по одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что крышка кожуха выполнена плоской с рёбрами (110) жёсткости.

8. Плавильная печь по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что поддерживающая крышку (2) не

- 4 013773 сущая конструкция (13, 20) установлена в опорах на расположенной сбоку кожуха (1) печи, ориентированной параллельно вертикальной центральной оси (16) кожуха (1) печи ведущей оси (17) с возможностью аксиального перемещения, и выполнена с возможностью поднимания и опускания посредством по меньшей мере одного подъёмного устройства (21/1, 21/2).

9. Плавильная печь по п.8, отличающаяся тем, что подъёмное устройство (21/1, 21/2) несущей конструкции (13, 20) крышки опирается на расположенный сбоку кожуха (1) печи поворотный портал (15, 15/1, 15/2), который установлен в опорах на ведущей оси (16) несущей конструкции (13, 20) крышки с возможностью вращения и посредством привода с возможностью поворота вокруг ведущей оси (17), а поддерживающая крышку (2) несущая конструкция (13, 20) выполнена с возможностью вращения на указанной ведущей оси и посредством устройства (22, 23, 24) захвата соединена с возможностью передачи вращения с поворотным порталом (15, 15/1, 15/2).

10. Плавильная печь по п.8 или 9, отличающаяся тем, что на несущей конструкции (13, 20) крышки закреплён полый цилиндр, который установлен с возможностью вращения на указанной ведущей оси (17).

11. Плавильная печь по одному из пп.8-10, отличающаяся тем, что несущая конструкция (13) крышки содержит Ь-образную несущую деталь (20, 20/1, 20/2) по меньшей мере с одним горизонтальным плечом (20/1), частично перекрывающим крышку (2).

12. Плавильная печь по п.11, отличающаяся тем, что на Ь-образной несущей детали (20), рядом со свободным концом горизонтального плеча (20/1), по обеим сторонам диаметральной оси (32) крышки предусмотрено в каждом случае одно устройство (34, 35) для подвешивания крышки, а в области выше края крышки предусмотрено прижимное устройство (36) крышки.

13. Плавильная печь по одному из пп.8-12, отличающаяся тем, что устройство (34, 35) подвешивания крышки выполнено в виде соединения палец-проушина, приводимого в действие посредством исполнительного элемента.

14. Плавильная печь по одному из пп.8-13, отличающаяся тем, что несущая конструкция (13, 20) крышки поддерживает по меньшей мере одно подъёмное устройство (14) электродов.

15. Плавильная печь по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что она выполнена в виде дуговой электрической печи по меньшей мере с одним проходящим насквозь через крышку (2) кожуха печи электродом (3, 4, 5) электрической печи.