RU182794U1

RU182794U1 - DC Arc Furnace

Info

Publication number: RU182794U1
Application number: RU2017136753U
Authority: RU
Inventors: Алексей Андреевич Давыдов; Марат Фазаилович Баянов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Промышленная группа "Металлургия благородных металлов"
Priority date: 2017-10-18
Filing date: 2017-10-18
Publication date: 2018-09-03

Abstract

Полезная модель может быть использована для плавки катализаторов нефтехимической промышленности, отработанных автомобильных нейтрализаторов, промпродуктов аффинажа драгметаллов и т.п., с целью выделения из них металлической фазы. Направлена на снижение износа футеровки, уменьшение толщины футеровки плавильного пояса и упрощение конструкции печи. Печь содержит футерованный корпус с ванной и подом, футерованный свод с электродами и подовый электрод, при этом корпус печи имеет металлические стенки с n-м числом ребер внутри ванны, в пространство между которыми вмонтированы графитовые блоки, футерующие ванну с подом, снаружи на стенках ванны смонтированы кессоны, расположенные напротив промежутков между ребрами. Корпус печи, под которого оснащен контактной пластиной, выполненной с возможностью прижатия к токоподводу, является подовым электродом.The utility model can be used for melting catalysts of the petrochemical industry, spent automotive converters, intermediate products of refining of precious metals, etc., in order to isolate the metal phase from them. It is aimed at reducing the wear of the lining, reducing the thickness of the lining of the melting belt and simplifying the design of the furnace. The furnace contains a lined body with a bathtub and a hearth, a lined arch with electrodes and a hearth electrode, while the furnace body has metal walls with an nth number of ribs inside the bath, in the space between which are mounted graphite blocks lining the bath with a hearth, and on the outside of the bath mounted caissons located opposite the gaps between the ribs. The furnace body, under which is equipped with a contact plate, made with the possibility of pressing to the current supply, is a hearth electrode.

Description

Полезная модель относится к конструкции печи постоянного тока (ДППТ), которая может быть использована для плавки катализаторов нефтехимической промышленности, отработанных автомобильных нейтрализаторов, промпродуктов аффинажа драгметаллов и т.п., с целью выделения из них металлической фазы.The utility model relates to the design of a direct current furnace (DPPT), which can be used for melting catalysts in the petrochemical industry, spent automotive converters, intermediate products of refining of precious metals, etc., in order to isolate a metal phase from them.

Наиболее близкой к заявляемой является конструкция дуговой печи постоянного тока с подовым электродом, описанная в источнике (В.П. Григорьев, Ю.М. Нечкин, А.В. Егоров, Л.Е. Никольский Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства, М.: МИСИС, 1995 г., с. 146-149, 184-189) [1].Closest to the claimed is the design of a direct current arc furnace with a hearth electrode described in the source (V.P. Grigoryev, Yu.M. Nechkin, A.V. Egorov, L.E. Nikolsky Designs and design of steelmaking units, M. : MISIS, 1995, pp. 146-149, 184-189) [1].

Печь содержит корпус с ванной, образованный футерованной металлической оболочкой, свод и один сводовый электрод, а также под с центральным подовым электродом, сливной желоб и рабочее окно. Согласно с. 188, 189 источника [1] на некоторых печах вместо огнеупорной кладки применяют водоохлаждаемые панели различной конструкции (кессоны). Это могут быть литые, сварные или трубчатые панели. Применяются, например, литые чугунные панели с залитыми в них змеевиками системы водяного охлаждения и вмонтированными в корпус блока огнеупорными кирпичами, или медные панели с большим числом ребер, пространство между которыми заполнено огнеупорным материалом. В случае изготовления панелей из толстого листа каналы системы охлаждения выполняют сверлением.The furnace contains a housing with a bath formed by a lined metal shell, a roof and one roof electrode, as well as underneath the center hearth electrode, a drain trough and a working window. According to. 188, 189 sources [1] on some furnaces instead of refractory masonry, water-cooled panels of various designs (caissons) are used. It can be cast, welded or tubular panels. For example, cast iron panels are used with water cooling system coils embedded in them and refractory bricks mounted in the block body, or copper panels with a large number of ribs, the space between which is filled with refractory material. In the case of manufacturing panels from a thick sheet, the channels of the cooling system are drilled.

Стены с кессонами имеют высокую стойкость, позволяющую сократить простои оборудования и затраты на ремонт. Однако водоохлаждаемые стены повышают мощность тепловых потерь в систему водяного охлаждения. Из-за снижения температуры теплоизлучающих поверхностей свободного пространства они могут нарушать также условия направленного косвенного теплообмена, не исключают и соприкосновение жидкого металла с медными кессонами при барботаже ванны в окислительный период и при сливе металла из печи. Исходя из этих недостатков, кессоны устанавливают на некоторой высоте над откосами ванны, уступами поднимая их вблизи выпускного отверстия. Это уменьшает поверхность охлаждения до 65..75% от величины площади внутренней поверхности стен и снижает эффективность применения кессонов.Walls with caissons have high resistance, which reduces downtime and repair costs. However, water-cooled walls increase the heat loss power to the water cooling system. Due to a decrease in the temperature of the heat-emitting surfaces of the free space, they can also violate the conditions of directional indirect heat exchange, and they do not exclude the contact of liquid metal with copper caissons during bubble bathing during the oxidation period and when the metal is drained from the furnace. Based on these shortcomings, the caissons are installed at a certain height above the slopes of the bath, raising them near the outlet. This reduces the cooling surface to 65..75% of the internal surface area of the walls and reduces the efficiency of the caissons.

Неполное кессонирование стен ванны, применяемое в описанных в источнике [1] конструкциях печи, приводит к тому, что плавильный пояс выкладывается в несколько слоев огнеупорного кирпича, что увеличивает габарит и массу печи, а отсутствие охлаждения не позволяет образовываться гарнисажу, что приводит к быстрому износу футеровки печи.The incomplete coffering of the bath walls used in the furnace designs described in the source [1] leads to the fact that the melting belt is laid out in several layers of refractory bricks, which increases the size and weight of the furnace, and the lack of cooling does not allow the formation of a skull, which leads to rapid wear furnace linings.

Подовые электроды, приведенные в источнике [1], крепят к днищу печи съемным кольцом через электрическую изоляцию, а токоподвод к ним осуществляют гибкими кабелями (стр. 148-149), при этом все, приведенные в источнике [1] конструкции подовых электродов имеют сложную конструкцию, требуют дополнительного крепления к поду. Подовые электроды штырькового и стержневого типа непосредственно контактируют с расплавом, что приводит их быстрому износу и требуют частой замены, которая происходит при остановке печи. Пластинчатые подовые электроды имеют большой размер до 80% диаметра кожуха и при протекании дуги через такую пластину происходит значительная теплогенерация, что требует интенсивного охлаждения.The bottom electrodes shown in the source [1] are attached to the furnace bottom with a removable ring through electrical insulation, and the current lead to them is carried out using flexible cables (p. 148-149), while all the designs of the bottom electrodes given in the source [1] are complicated design, require additional fastening to the hearth. Bottom electrodes of pin and rod type directly contact with the melt, which leads to their rapid wear and require frequent replacement, which occurs when the furnace is stopped. Lamellar hearth electrodes are large in size up to 80% of the diameter of the casing, and when the arc flows through such a plate, significant heat generation occurs, which requires intensive cooling.

Задача заявленной полезной модели заключается в снижении габарита и массы печи при увеличении срока ее службы.The objective of the claimed utility model is to reduce the size and weight of the furnace while increasing its service life.

Для этого предложена дуговая печь постоянного тока, содержащая, как и прототип, футерованный корпус с ванной и подом, имеющий стены с кессонами, при этом печь содержит футерованный свод с электродами и подовый электрод, выполненный с возможностью присоединения к токоподводу. Печь отличается тем, что корпус печи имеет металлические стенки с n-м числом ребер внутри ванны, в пространство между которыми вмонтированы графитовые блоки, футерующие ванну с подом, снаружи на стенках ванны смонтированы кессоны, расположенные напротив промежутков между ребрами, при этом подовым электродом является корпус, под которого оснащен контактной пластиной, выполненной с возможностью прижатия к токоподводу.For this purpose, a direct current arc furnace is proposed, containing, like the prototype, a lined body with a bathtub and a hearth, having walls with caissons, the furnace containing a lined arch with electrodes and a hearth electrode made with the possibility of attaching to the current lead. The furnace is characterized in that the furnace body has metal walls with an nth number of ribs inside the bathtub, graphite blocks lining the bathtub with a hearth are mounted between them, caissons are located on the outside of the bathtub, located opposite the gaps between the ribs, while the hearth electrode is a housing under which is equipped with a contact plate made with the possibility of pressing to the current lead.

В заявленной конструкции печи кессонирование стенок корпуса печи является полным, однако в отличие от печей с полным кессонированием стен корпусов печей, описанных в источнике [1], в предложенной дуговой печи стенки корпуса печи выполнены с оребрением внутри ванны, которое улучшает теплоотвод от графитовых блоков к находящимся снаружи кессонам, что позволяет быстро наращивать гарнисаж и этим значительно снижать износ футеровки корпуса печи с подом. Кроме того, такое полное кессонирование позволяет уменьшить толщину футеровки плавильного пояса, чем уменьшить габарит и вес печи.In the claimed design of the furnace, casing of the walls of the furnace body is complete, however, in contrast to furnaces with full casing of the walls of the furnace bodies described in the source [1], in the proposed arc furnace, the walls of the furnace body are made with ribbing inside the bath, which improves heat transfer from graphite blocks to external caissons, which allows you to quickly build up the skull and thereby significantly reduce the wear of the lining of the furnace body with the hearth. In addition, such a complete coffering allows to reduce the thickness of the lining of the melting belt, than to reduce the size and weight of the furnace.

Заявленная конструкция дуговой печи характеризуется отсутствием подового электрода, как такового, т.к. графитовые блоки, футерующие ванну с подом, являясь токопроводящим материалом, позволяют проводить ток через контактную пластину, которой оснащен под, и использовать корпус печи в качестве подового электрода, что значительно упрощает конструкцию печи, притом, что печь при этом позволяет поддерживать температуру пода печи на глубине 200 мм футеровки пода от кожуха не более 600°С.The claimed design of the arc furnace is characterized by the absence of a hearth electrode, as such, because graphite blocks lining the hearth bath, being a conductive material, allow current to flow through the contact plate that the hearth is equipped with and use the furnace body as a hearth electrode, which greatly simplifies the design of the furnace, while the furnace allows you to maintain the hearth temperature of the furnace at a depth of 200 mm of the hearth lining from the casing is not more than 600 ° C.

Таким образом, новый технический результат, достигаемый заявленным решением, заключается в снижении износа футеровки, уменьшении толщины футеровки плавильного пояса и упрощении конструкции печи.Thus, a new technical result achieved by the claimed solution is to reduce lining wear, reduce the thickness of the lining of the melting belt and simplify the design of the furnace.

Полезная модель иллюстрируется рисунком, на котором схематично представлена заявленная дуговая печь.The utility model is illustrated in the figure, which schematically shows the claimed arc furnace.

Дуговая печь постоянного тока содержит основание 1, на котором размещены несущие боковые стойки 2 и корпус с ванной 3, выполненный из стали. Изнутри стенки корпуса печи выполнены с ребрами 4, в пространство между ребрами вмонтированы графитовые блоки 5, футерующие ванну с подом. Снаружи на стенках корпуса печи смонтированы кессоны 6 по всей высоте корпуса печи. Корпус печи снабжен сливным носиком 7 и шпуровым отверстием 8 для выпуска расплавленных продуктов. Под корпуса печи имеет контактную пластину 9, предназначенную для подвода тока к корпусу печи, кожух 10, предназначенный для нагнетания в него воздуха для охлаждения пода корпуса печи посредством отдельно стоящего вентилятора 11.The DC arc furnace contains a base 1, on which are placed the load-bearing side posts 2 and the housing with a bath 3 made of steel. Inside the walls of the furnace body are made with ribs 4, graphite blocks 5, lining the bath with a hearth, are mounted in the space between the ribs. Outside, caissons 6 are mounted on the walls of the furnace body over the entire height of the furnace body. The furnace body is equipped with a drain nose 7 and a hole 8 for the release of molten products. Under the furnace body has a contact plate 9, designed to supply current to the furnace body, a casing 10, designed to inject air into it to cool the hearth of the furnace body through a separate fan 11.

Печь имеет также механизм наклона корпуса печи 12, механизм зажима контактной пластины 13, съемный футерованный свод 14 с двумя сводовыми электродами 15, а также механизм их перемещения 16.The furnace also has a tilting mechanism of the furnace body 12, a clamping mechanism for the contact plate 13, a removable lined arch 14 with two arch electrodes 15, and also a mechanism for moving them 16.

Футерованный свод 14 представляет собой полый внутри корпус, сваренный из стального листа. В полости свода стальными перегородками выполнены лабиринты водоохлаждения (не показаны). На нижней, обращенной к расплаву, поверхности свода, наварены ребра из металла, которые улучшают охлаждение футеровки свода (не показаны). В своде имеется водоохлаждаемая труботечка 17 для загрузки в печь переплавляемого материала, два посадочных места для огнеупорных вставок герметизации электродов 15 и газоотвод 18.The lined arch 14 is a hollow body, welded from a steel sheet. Labyrinths of water cooling (not shown) are made in the cavity of the arch with steel partitions. On the lower surface of the vault facing the melt, metal ribs are welded, which improve cooling of the vault lining (not shown). In the arch there is a water-cooled tube 17 for loading remelted material into the furnace, two seats for refractory inserts for sealing the electrodes 15 and a gas outlet 18.

Перед началом плавки на под печи насыпается графитовый порошок или крошка, опускаются электроды и зажигается дуга. После того как зажглась дуга, в печь подается материал (шихта). Загрузка ведется до тех пор, пока ванна печи не наполнится расплавом. После того как печь наполнится расплавом, он прогревается и происходит слив продуктов плавки. Плавку можно вести как в электродном режиме, когда ток подается на сводовые электроды, так и подовом режиме, когда нагрузка подается на электроды и корпус печи. Шлак выпускается через шпуровое отверстие при работающей печи. В связи с тем, что выпуск шлака осуществляется через шпур, без наклона печи, то захват металла шлаком при сливе исключен, что позволяет получить более бедные шлаки. А выпуск при работающей печи позволяет поддерживать оптимальную температуру расплава и вязкость шлака, что также снижает содержание металлов в шлаке. Расплавленный металл сливается через сливной носик по мере накопления.Before starting melting, graphite powder or crumb is poured on under the furnace, electrodes are lowered and the arc is ignited. After the arc is ignited, material (charge) is fed into the furnace. Loading is carried out until the bathtub of the furnace is filled with melt. After the furnace is filled with the melt, it warms up and the melting products are drained. Melting can be carried out both in the electrode mode, when current is supplied to the vault electrodes, and in the hearth mode, when the load is supplied to the electrodes and the furnace body. Slag is discharged through a borehole while the furnace is operating. Due to the fact that the slag is discharged through a hole without tilting the furnace, metal capture by the slag during discharge is excluded, which makes it possible to obtain poorer slags. And the output when the furnace is running allows you to maintain optimal melt temperature and slag viscosity, which also reduces the content of metals in the slag. The molten metal merges through the drain spout as it accumulates.

В процессе плавки на поверхности графитовых блоков корпуса печи и графитовых плит образуется гарнисаж, представляющий собой застывший шлаковый расплав на поверхности графитовой футеровки, который является огнеупорной и теплоизолирующим слоем. Применение графитовой футеровки позволяет быстро наращивать гарнисаж, так как графит обладает хорошей теплопроводностью. Применение кессонированния и графитовых блоков для футеровки позволяет достигать температуры до 2000°С.During the melting process, a skull is formed on the surface of the graphite blocks of the furnace body and graphite plates, which is a frozen slag melt on the surface of the graphite lining, which is a refractory and heat-insulating layer. The use of graphite lining allows you to quickly build up the skull, as graphite has good thermal conductivity. The use of casing and graphite blocks for lining can reach temperatures up to 2000 ° C.

Claims

DC arc furnace containing a lined body with a hearth and metal walls forming the furnace bath, a drain nose to drain molten metal as it accumulates, a hole for starting slag and a removable lining vault with vault electrodes and a mechanism for moving them, characterized in that it equipped with caissons and a contact plate located in the hearth for supplying current to the hearth of the furnace body, made with the possibility of pressing to the current supply, while the lining of the furnace body is made in the form of a graph tovyh blocks mounted in the space between fins located on the furnace walls inside the tank body, and caissons disposed on the outside walls of the furnace body along its entire height.