RU1803698C - Способ повышени стойкости огнеупорной футеровки металлургических агрегатов - Google Patents

Abstract

Использование: в черной металлургии, а именно в способах повышени  стойкости футеровки (Ф), позвол ет снизить расход электроэнергии (Э) на защиту (Ф). Сущность изобретени : пропускание электрического тока через электропроводную футеровку производ т импульсами (И) с амплитудой изменени  напр жени  100-500% от его величины , достаточной дл  создани  электрохимической защиты с частотой (И) 01-100 Гц. Подача (Э) осуществл етс  проводниками с электронной проводимостью, а разр дка (Ф) - ионами со скоростью значительно меньшей, чем скорость подачи. После окончани  (И) (Ф) сохран ет свой зар д до следующего (И), что дает возможность зар жать конденсаторную батарею малым током, 3 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , а именно к способам повышени  стойкости футеровки металлургических агрегатов , процесс производства в которых св зан с воздействием агрессивных шлаков .

Цель изобретени  - снижение расхода электроэнергии;

Поставленна  цель достигаетс  тем, что по способу повышени  стойкости огнеупорной футеровки металлургических агрегатов, включающему пропускание электрического тока через электропроводную огнеупорную футеровку с напр жением не меньше достаточной дл  создани  электрохимической защиты , электрический ток пропускают импульсами с амплитудой изменени  напр жени  100-500% от достаточного дл  создани  электрохимической защиты, а

частоту импульсов поддерживают в пределах 0,1-100 Гц.

Процесс электрохимического взаимодействи  футеровки и шлакового расплава носит преимущественно ионный характер. Поэтому дл  достижени  заметных изменений в системе необходимо приложить к ней значительную разницу потенциалов. После того, как под действием высокого напр жени  произойдет пол ризаци , возвращение в исходное состо ние потребует заметного промежутка времени вследствие того, что перенос электричества в системе осуществл етс  ионами. В течение этого времени, необходимого дл  возвращени  системы в исходное состо ние или изменени  параметров до значений, при которых эффект электрохимической защиты исчезает, нет необходимости в подводе дополнительной энергии. Энерги  извне подаетс  проводни00

о

Сл

о чэ

00

ком с электронной проводимостью, т.е. скорость передачи энергии близка к скорости света, что дает возможность подвести энергию к системе в нужный момент, т.е. в момент снижени  разности потенциалов между шлаком и футеровкой нижеуровн , необходимого дл  электрохимической защиты.

Изложенна  схема процесса иллюстрируетс  графиком на фиг. 1.

Крива  1 характеризует разность потенциалов на источнике напр жени  в услови х импульсной подачи электричества, крива  2 - разность потенциалов между футеровкой и шлаком, крива  3 - уровень разности потенциалов , необходимый дл  электрохимической защиты, крива  4 - разность потенциалов на источнике напр жени  при непрерывной подаче электроэнергии, необходима  дл  создани  уровн  3.

При амплитуде изменени  напр жени  меньшей, чем 100% от разности потенциалов на источнике напр жени  при непрерывной подаче электроэнергии, необходимой дл  создани  разности потенциалов, достаточной дл  электрохимической защиты, не достигаетс  достаточной пол ризации шлака, т.е. в системе за врем  импульса не происходит перестройка ионной структуры, обеспечивающа  повышение стойкости футеровки. При амплитуде изменени  напр жени  большей , чем 500%, резко повышаетс  дол  электронной проводимости шлака, что приводит к прекращению миграции ионов, т.к. ток переноситс  электронами, а следовательно , - эффект электрохимической защиты перестает про вл тьс .

При частоте импульсов менее 0,1 Гц разность потенциалов между футеровкой и шлаком снижаетс  ниже уровн , обеспечивающего эффект электрохимической защиты , при этом некоторое врем  футеровка оказываетс  незащищенной, что ведет к снижению ее стойкости.

При частоте импульсов более 100 Гц ионы компонентов шлака не успевают получить сколько-нибудь значительное перемещение в пространстве, что не обеспечивает повышений стойкости футеровки.

Во всех рассматриваемых случа х стойкость футеровки не повышаетс , т.е. коэффициент полезного использований электричества приближаетс  к нулю, а расход электроэнергии - к бесконечности.

Предложенн ый. способ осуществлен следующим образом. Дл  оценки эффективности способа были созданы две экспериментальные установки, схемы которых представлены на фиг.2 - установка, реализующа  за вл емый способ; на фиг.З -установка дл  реализации технологии

прототипа. Магнезитопековый тигель 1, заполненный конечным конвертерным шлаком 2, устанавливали в печь Таммана в момент разогрева ее рабочей зоны до

5 1650°С. При реализации за вл емо го способа в шлак погружали платиновый электрод 3. К тиглю электроэнергию подводили через кольцевой графитовый электрод 4, напр жение к которому подавали молибденовым

0 стержнем 5 через лунку 6, заполненную жидкой медью. Дл  создани  импульсного разр да использовали конденсаторную батарею переменной емкости 7. Зар дка конденсаторной батареи и ее разр д осуществ лись с

5 помощью автоматического переключател  8, обеспечивающего широкий диапазон изменени  частоты разр дов. Измерение разности потенциалов между шлаком и тиглем осуществл ли вольтметром 9. Напр жение,

0 возникающее при разр де конденсатора, фиксировали вольтметром 10, напр жение источника питани  - вольтметром 11, ток - амперметром 12.

При реализации способа прототипа ток

5 пропускали вдоль футеровки с использованием верхнего кольцевого электрода 13.

Подача электричества осуществл етс  благодар  электропроводности материала футеровки. Электрохимическа  схема взаи0 модействи  по описываемому способу следующа .

К футеровке ток подаетс  кольцевым

графитовым электродом, к которому подво: дитс  молибденовый стержень. Дл  создани 

5 надежного контакта между стержнем и графитовым электродом, последний содержал лунку заполненную жидкой медью в которую и был погружен конец молибденового электрода . Далее ток проходил через электро0 проводную футеровку тигл  к рабочей зоне, котора  была обезуглерожена в результате взаимодействи  с окислами железа шлака. Перенос тока в обезуглероженной зоне осуществл етс  за счет ионной проводимости

5 создаваемой теми же окислами железа диффундирующими в материал тигл . Благодар  тому, что на материал тигл  подавалс  положительный потенциал, а на шлак, с помощью платинового электрода, отрицатель0 ный, процесс миграции положительно зар женных окислов железа (точнее ионов Fe и существенно замедл лс , т.к. положительно зар женные ионы железа ( вл ющиес  главными компонентами раствор ющими

5 футеровку) имеют тенденцию отталкиватьс  от положительно зар женного электрода и прит гиватьс  к отрицательному электроду.

Платиновый электрод погружают в расплав шлака дл  того, чтобы создать цепь, по которой течет ток от положительного зар женного тигл  через шлак (ионна  проходимость ) к отрицательно зар женному платиновому электроду.

Описываемый способ характеризуетс  тем, что ток направл ют перпендикул рно поверхности футеровки вглубь расплава. По технологии прототипа ток направл ют вдоль поверхности футеровки от дна (нижний кольцевой электрод) к вершине верхний кольцевой электрод..

Технологи  реализации способа заключалась в том, что, начина  с момента установки тигл  в печь Таммана осуществл лась подача электроэнергии в различных режимах . Врем  расплавлени  шлака составило 30 с, после чего в течение 10-15 с температура шлака стабилизировалась на уровне 1620°С. При этой температуре производили выдержку в течение 1200 с, после чего тигель извлекали, разрезали вдоль вертикаль- ной оси и определ ли среднюю остаточную толщину стенок и дна, по которым судили об эффективности защиты. Расход электроэнергии определ ли по показани м вольтметра (11) и амперметра (12), а также времени подачи электроэнергии.

Результаты опытных плавок представлены в таблице.

Анализ приведенных в таблице данных свидетельствует о том, что применение за в- л емого способа при рекомендуемых значени х режимных параметров обеспечивает существенное снижение расхода электроэнергии .

Пример. Способ был опробован при работе 160-тонного конвертера. При этом форму электрически изолировали от металлоконструкций цеха путем применени  эбонитовых прокладок в местах ее креплени  в каретке и применени  специальных прокла- док в местах подсоединени  магистралей воды и кислорода, Технологи  электрической изол ции фурмы была вз та из книги Марков В.Л. Методы продувки мартеновской ванны. - М.: Металлурги . На фурму подавали отрицательный потенциал от сварочного генератора, а положительный электрод через выходы в броне конвертера подавали к смолодоломитовой футеровке конвертера.

Электрическа  схема установки не отличалась от использованной в лабораторных услови х. Мощность сварочного генератора была достаточной дл  создани  разности потенциалов между футеровкой и шлакометаллической эмульсией 70 В. Батаре  конденсаторов создавала импульсное напр жение в момент разр да 350 В. Частота импульсов составл ла 50 Гц. На кампании работы с электрохимической защитой стойкость футеровки составила 1480 плавок (при работе без электрохимической защиты максимальна  стойкость футеровки составл ла 878 плавок). Расход электроэнергии составл л 0,01 кВт/т стали. Опробование технологии прототипа на реальном конвертере не производилось, т.к. при этом расход электроэнергии должен был составить 0,2 кВт/т стали, а данный завод не располагает возможностью такого увеличени  расхода электроэнергии на нужды конвертерного цеха. Ф о р м у л а и з о б р е те н и   Способ повышени  стойкости огнеупорной футеровки металлургических агрегатрв, включающий пропускание электрического тока через электропроводную огнеупорную футеровку с напр жением не меньше достаточного дл  создани  электрохимической защиты, отличающийс  тем, что, с целью снижени  расхода электроэнергии, электрический ток пропускают импульсами с амплитудой изменени  напр жени  100- 500% от достаточного дл  создани  электрохимической защиты, а частоту импульсов поддерживают в пределах 0,1-100 Гц.

Продолжение таблицы

-W 9Ъ

869С081

5

-13

-2 Л

Ш

4

Фиг.З