RU1770419C

RU1770419C - Direct current arc furnace

Info

Publication number: RU1770419C
Application number: SU894714880A
Authority: RU
Inventors: Георгий Николаевич Окороков; Андрей Игоревич Донец; Яков Львович Кац; Борис Леонидович Косов; Виктор Федорович Назаров; Владимир Ильич Олейчик; Валерий Федорович Корнеев; Николай Иванович Воробьев; Ильяз Юнусович Зинуров; Дмитрий Михайлович Улитин; Владимир Кузмич Ильин; Владимир Александрович Шутов
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина
Priority date: 1989-07-06
Filing date: 1989-07-06
Publication date: 1992-10-23

Abstract

Использование: область специальной электрометаллургии, в устройствах плаз- менно-дуговых печей посто нного тока с керамическим тиглем. Сущность изобретени : печь содержит корпус, свод, керамический тигель, подовый электрод, плазмотрон и механизм наклона печи. Печь дополнительно снабжена двум электродами, расположенными диаметрально противоположно на боковых стенках вне печи на оси, перпендикул рной ее плоскости наклона, выполненными в виде последовательно соединенных металлических проводников цилиндрической формы с вертикальными и горизонтальными участками, размещенными на высоте 0,5- 0,9 высоты керамического тигл в футерованном канале. Горизонтальный участок каждого из электродов выходит в полость в футеровке печи, имеющую форму усеченного конуса длиной 2-5 диаметра горизонтал ь- ного участка и расшир ющуюс в сторону ванны под углом 15-35&deg;. На печи емкостью 500 кг врем плавки снижаетс с 62 до 48 мин, расход электроэнергии - с 735 кВт.ч/т до 640 кВт.ч/т. 1 ил., 1 табл. (Л СUsage: area of special electrometallurgy, in devices of plasma-arc DC furnaces with a ceramic crucible. SUMMARY OF THE INVENTION: a furnace comprises a housing, a vault, a ceramic crucible, a hearth electrode, a plasma torch, and a furnace tilt mechanism. The furnace is additionally equipped with two electrodes located diametrically opposite on the side walls outside the furnace on an axis perpendicular to its plane of inclination, made in the form of series-connected metal cylindrical conductors with vertical and horizontal sections located at a height of 0.5-0.9 ceramic height crucible in the lined channel. The horizontal section of each of the electrodes extends into the cavity in the furnace lining, having the shape of a truncated cone with a length of 2-5 diameters of the horizontal section and expanding towards the bath at an angle of 15-35 °. On a 500 kg furnace, the melting time is reduced from 62 to 48 minutes, and the energy consumption is reduced from 735 kWh / t to 640 kWh / t. 1 ill., 1 tab. (L C

Description

Изобретение относитс к области специальной электрометаллургии, точнее, к устройствам плазменно-дуговых печей посто нного тока с керамическим тиглем.The invention relates to the field of special electrometallurgy, more specifically, to devices for direct-current plasma arc furnaces with a ceramic crucible.

Цель изобретени - сокращение времени плавки и расхода электроэнергии, а также повышение безопасности эксплуатации печи.The purpose of the invention is to reduce smelting time and energy consumption, as well as to increase the safe operation of the furnace.

Изобретение по сн етс чертежом, где на фиг. 1 дана дугова печь посто нного тока.The invention is illustrated in FIG. 1, a direct current arc furnace is given.

Печь имеет металлический корпус 1, плазмотрон 2, водоохлаждаемый металлический подовый электрод 3, огнеупорную футеровку 4 свод 5 Два дополнительных электрода 6. расположенных на стенках печи диаметрально противоположно друг другу и на оси, перпендикул рной плоскости наклона печи. Дополнительные электроды выполнены в виде последовательно соединенных металлических проводников цилиндрической формы с горизонтальным участком 7 и вертикальным участком 8. При этом металлические проводники размещены в стальных кожухах 9 и зафутерованы в них огнеупорной массой 10. Горизонтальные участки дополнительных электродов выход т в полости 11, расшир ющиес в форме усеченного конуса в сторону ванны, длина которых равна 2-5 диаметрам горизонтального участка. Угол расширени конической части составл ет 15-35°The furnace has a metal body 1, a plasma torch 2, a water-cooled metal hearth electrode 3, a refractory lining 4 vault 5, two additional electrodes 6. located on the walls of the furnace are diametrically opposite to each other and on an axis perpendicular to the plane of inclination of the furnace. The additional electrodes are made in the form of series-connected metal cylindrical conductors with a horizontal section 7 and a vertical section 8. In this case, the metal conductors are placed in steel casings 9 and lined with refractory mass 10. The horizontal sections of the additional electrodes exit into the cavity 11, expanding into the shape of a truncated cone in the direction of the bath, the length of which is 2-5 diameters of the horizontal section. The angle of expansion of the conical part is 15-35 °

Х|X |

| о| about

юYu

Дополнительные электроды так размещены относительно уровн расплавленного металла в печи, что верхн часть горизонтального участка до начала его конического расширени расходитс на уровне 0,5-0,9 высоты тигл . Вертикальный участок содержит в верхней части медную водоохлаждае- мую камеру 12, имеющую выводы дл подключени тока и приваренную к стальному проводнику 13.The additional electrodes are so arranged relative to the level of the molten metal in the furnace that the upper part of the horizontal section diverges at a level of 0.5-0.9 times the height of the crucible before it begins to conically expand. The vertical section contains in the upper part a copper water-cooled chamber 12, which has terminals for connecting current and is welded to a steel conductor 13.

В печь заваливали шихту, печь закрывали , подавали инертный или иной газ в плазмотрон и зажигали дугу. Ток к шихте при этом подводили через подовый электрод, а вынесенные электроды заземл ли.The charge was piled into the furnace, the furnace was closed, an inert or other gas was fed into the plasma torch, and the arc was ignited. The current was fed to the charge through the hearth electrode, and the remote electrodes were grounded.

По мере расплавлени шихты металл и покрывающий его слой шлака поднималс и затекал в футерованный канал горизонтального участка дополнительных электродов. В этом случае, когда горизонтальный участок не имеет на конце конусообразного расширени , направленного в сторону ванны, попадающий туда шлак не вытесн етс при дальнейшем подъеме металла и ухудшает контакт между расплавом и дополнительными электродами.As the charge melted, the metal and its slag layer rose and flowed into the lined channel of the horizontal portion of the additional electrodes. In this case, when the horizontal section does not have a cone-shaped extension directed towards the bath at the end of the slag, the slag entering there is not expelled with a further rise of the metal and worsens the contact between the melt and additional electrodes.

Наличие конического расширени на горизонтальном участке способствует полному сливу из него расплава при выпуске плавки, что предотвращает загр знение последующей плавки при смене сортамента. При этом, когда длина конического расширени на горизонтальном участке менее 2 его-диаметров, затекание шлака в его цилиндрический канал и нарушение контакта не предотвращаетс . В этом случае приходитс откладывать переключение печи на дополнительные электроды, что приводит к увеличению длительности плавки и расхода электроэнергии. Отсутствие хорошего контакта между металлом и дополнительными электродами определ етс по отключению источника в момент переключени с подового на дополнительные электроды или по по влению в этот момент напр жени между расплавом и дополнительным электродом выше фиксируемого при нормальной работе. Длина конического расширени горизонтального участка более 5 его диаметров в цилиндрической части нецелесообразна, так как металл проводника электрода на таком рассто нии от рабочей поверхности футеровки находитс посто нно в твердом состо нии.The presence of conical expansion in the horizontal section contributes to the complete drainage of the melt from it during the release of the melt, which prevents contamination of the subsequent melt when changing the assortment. Moreover, when the length of the conical expansion in the horizontal section is less than 2 of its diameters, slag flowing into its cylindrical channel and contact failure is not prevented. In this case, it is necessary to postpone the switching of the furnace to additional electrodes, which leads to an increase in the melting time and energy consumption. The lack of good contact between the metal and the additional electrodes is determined by switching off the source at the moment of switching from the hearth to the additional electrodes or by the appearance of a voltage between the melt and the additional electrode at that moment higher than that fixed during normal operation. The length of the conical expansion of the horizontal section of more than 5 diameters in the cylindrical part is impractical, since the metal of the electrode conductor at such a distance from the working surface of the lining is constantly in the solid state.

При угле конического расширени , меньшем 15°, не обеспечиваетс вытеснение шлака из этого расширени при подъеме уровн металла, а при угле, большем 35°. не предотвращаетс попадание шлака в цилиндрический канал горизонтальногоIf the angle of conical expansion is less than 15 °, the slag cannot be displaced from this expansion when the metal level rises, and at an angle greater than 35 °. slag is not prevented from entering the horizontal cylindrical channel

участка. В обоих случа х может нарушатьс контакт между металлом и дополнительным электродом. При этом откладываетс переключение на дополнительные электроды иplot. In both cases, contact between the metal and the auxiliary electrode may be disturbed. In this case, delayed switching to additional electrodes and

соответственно увеличиваетс врем плавки и расход электроэнергии.accordingly, the smelting time and power consumption are increased.

Когда в ходе плавлени шихты металл поднимаетс до уровн , обеспечивающего погружение в него горизонтальных участковWhen during the melting of the charge the metal rises to a level that ensures the immersion of horizontal sections

0 дополнительных электродов до начала их конического расширени , производили переключение подвода тока от источника к ванне с подового электрода на дополнительные . Подовый электрод при этом зазем5 л ли.0 additional electrodes before their conical expansion began, the current supply from the source to the bath was switched from the bottom electrode to additional ones. In this case, the bottom electrode is grounded5 l.

Уровень ванны при расплавлении 65- 70% шихты поднимаетс на высоту, составл ющую не менее 90% от высоты тигл после его полного расплавлени . Этим оп0 редел етс верхн граница уровн размещени горизонтальной части электродов. Опускать дополнительные электроды ниже, чем за влено, нецелесообразно, так как не обеспечива технологических преиму5 ществ, это приводит к конструктивным неудобствам с их размещением на печи, Расположение дополнительных электродов диаметрально противоположно друг другу и на оси, перпендикул рной плоскости накло0 на печи, выбрано исход из условий равномерного перемешивани ванны и полного слива металла из конических участков при наклоне печи.The level of the bath when melting 65-70% of the charge rises to a height of at least 90% of the height of the crucible after it is completely melted. This determines the upper limit of the level of placement of the horizontal part of the electrodes. Lowering the additional electrodes lower than stated is impractical because it does not provide technological advantages, this leads to structural inconvenience with their placement on the furnace. The location of the additional electrodes is diametrically opposite to each other and on an axis perpendicular to the plane inclined to the furnace, the outcome is chosen from conditions of uniform mixing of the bath and complete discharge of metal from the conical sections when the furnace is tilted.

По окончании плавлени шихты в печиAfter melting the mixture in the furnace

5 провод т необходимые технологические операции, при этом ток к ванне подвод т как по дополнительным электродам, так и через подовый электрод, в зависимости от необходимости интенсивного перемешива0 ни ванны.5, the necessary technological operations are carried out, while the current to the bath is supplied both via additional electrodes and through a hearth electrode, depending on the need for intensive mixing of the bath.

В плазменной печи проводили выплавку стали ШХ15. В печь через рабочее окно загружали шихту (500 кг): железо, отходы, феррохром и шлакообразующие, агрегатShKh15 steel was smelted in a plasma furnace. A charge (500 kg) was loaded into the furnace through the working window: iron, waste, ferrochrome and slag-forming aggregates

5 герметизировали, подавали аргон в плазмотрон и зажигали плазменный разр д. Расплавление вели на токе 2,5 кА и напр жении 200 В. При включении и в первый период плавки ток к ванне подводилс через5 were sealed, argon was supplied to the plasmatron and the plasma discharge was ignited. The melting was carried out at a current of 2.5 kA and a voltage of 200 V. When turned on and during the first period of melting, the current was supplied to the bath through

0 подовый электрод, а дополнительные электроды заземл ли. Через 20 мин, когда весь канал, в котором размещен горизонтальный участок дополнительного электрода до начала конического расширени , оказывалс 0 bottom electrode, and additional electrodes grounded. After 20 minutes, when the entire channel in which the horizontal section of the additional electrode was placed before the conical expansion began, it turned out

5 погруженным в расплав, т.е. при подъеме зеркала ванны на 0,7 пысоты тигл , проводили переключение подвода тока к ванне с подового электрода на дополнительные электроды. По окончании плавлени (длительность около 38 мин) мощность печи снижали путем уменьшени напр жени на дуге с 200 В до 100 В, присаживали шлэкооб- раэующие - известь и шпат 20 кг/т в соотношении 1:1, металл раскисл ли алюминием 0,5 кг/т и ферросилицием 2,0 кг/т и начинали рафинировочный период. Конец плавлени фиксировали по отсутствию шихты на подине и нагреву ванны до 1550°С. Длительность рафинировки устанавливали, исход из снижени содержани серы в вы- плавл емом металле до 0,01 %. Анализ проб металла по ходу плавки показал, что требуема десульфураци достигаетс через 10 мин, По окончании рафинировочного периода плавку выпускали в ковш при темпера- туре 1560-1570°С. Затем металл разливали в изложницы на слитки весом 50 кг.5 immersed in the melt, i.e. when the bath mirror was raised by 0.7 pys, the crucible switched the current supply to the bath from the bottom electrode to additional electrodes. At the end of melting (about 38 minutes), the furnace power was reduced by reducing the arc voltage from 200 V to 100 V, slag dressing was added - lime and spar 20 kg / t in a ratio of 1: 1, the metal was oxidized with aluminum 0.5 kg / t and ferrosilicon 2.0 kg / t and began the refining period. The end of melting was fixed by the absence of a charge on the hearth and by heating the bath to 1550 ° C. The refining duration was set based on a decrease in the sulfur content in the smelted metal to 0.01%. Analysis of metal samples during melting showed that the required desulfurization is achieved after 10 minutes. At the end of the refining period, the melting was released into the ladle at a temperature of 1560-1570 ° C. Then the metal was poured into ingot molds on ingots weighing 50 kg.

Результаты плавки стали в дуговой печи посто нного тока в сравнении с плавкой в известном устройстве приведены ниже. The results of steel melting in a DC arc furnace in comparison with melting in a known device are given below.

Как видно из приведенных данных, в результате более интенсивного перемешивани металла в печи врем плавлени сни- зилось с 44 до 38 мин, врем рафинировани с 28 мин до 10 мин. заметно уменьшилс расход электроэнергии на расплавление и плавку В результате использовани за вл емого технического решени повысилась также безопасность эксплуатации подового электрода, так как он стал As can be seen from the above data, as a result of more intensive mixing of the metal in the furnace, the melting time decreased from 44 to 38 minutes, the refining time from 28 minutes to 10 minutes. significantly reduced the energy consumption for melting and melting. As a result of using the claimed technical solution, the operational safety of the bottom electrode was also increased, since it became

находитьс под нагрузкой только 20 мин. т.е. около половины времени плавки.only 20 minutes under load. those. about half the melting time.

После установки вынесенных электродов повысилась электробезопасность обслуживани печи, так как расплав все врем плавки заземлен.After the installation of the remote electrodes, the electrical safety of the furnace was increased, since the melt was grounded all the time during melting.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A DC arc furnace comprising a housing, a vault, a ceramic crucible, a baking electrode, a plasma torch and a furnace tilt mechanism, characterized in that, in order to reduce the melting time and energy consumption, as well as to increase operational safety, it is further provided two electrodes located diametrically opposite on the side walls outside the furnace on an axis perpendicular to its plane of inclination, made in the form of series-connected metal conductors of cylindrical frames with vertical and horizontal sections located at a height of 0.5-0.9 of the height of the ceramic crucible in the lined channel, and the horizontal section of each of the electrodes goes into the cavity and the lining of the furnace, having the shape of a truncated cone with a length of 2-5 diameters of the horizontal section and expanding to the side bathtubs at an angle of 15-35 °.

0.5 g plasma oven performance

With remote electrodes

640

tgz

735

885

38

10

43

44

eighteen

62

ЈJ ° o5Q