RU2114365C1

RU2114365C1 - Water-cooled arch of "furnace-ladle" plant

Info

Publication number: RU2114365C1
Application number: RU97114854A
Authority: RU
Inventors: О.М. Сосонкин; Ю.В. Луканин; Ю.Н. Кишкин; А.А. Смирнов; А.Н. Боровков
Original assignee: Московский государственный вечерний металлургический институт; Открытое акционерное общество "Северсталь"
Priority date: 1997-08-14
Filing date: 1997-08-14
Publication date: 1998-06-27

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy; steel making plants equipped with "furnace-ladle" units. SUBSTANCE: arch having form of trapezium in section includes circular header for delivery of carbon-containing gas which is located at a distance of 0.15 to 0.25 of height of arch from lower shear with nozzles for discharge of gas into under-arch space Nozzles are evenly distributed over circle at a pitch of 0.05 D, where is diameter of arch, m. Arch is provided with sealing member secured on lower portion of its outer surface; sealing member has cord on its lower edge. Sealing member may be from refractory material, for example, from asbestos fabric. Construction provides for creation of reducing atmosphere above surface of slag containing soot particles, thus reducing thermal flow by radiation from surface of slag to arch surface being cooled. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к производству стали и может быть использовано в сталеплавильных цехах, имеющих в своем составе установки печь - ковш. The invention relates to the production of steel and can be used in steelmaking workshops incorporating a ladle furnace.

Известна конструкция водоохлаждаемого свода электродуговой печи [1], в которой выполнена камера газовоздушной смеси над сводом, а футеровка выполнена из керамических призм с отверстиями, в которых установлены горелки, проходящие через водоохлаждаемую коробку, и соединены с камерой газовоздушной смеси. A known design of a water-cooled roof of an electric arc furnace [1], in which the gas-air mixture chamber is made above the arch, and the lining is made of ceramic prisms with holes in which burners are installed passing through the water-cooled box, and connected to the gas-air mixture chamber.

К недостаткам упомянутой конструкции следует отнести то, что сжигание газа в подсводовом пространстве малоэффективно из-за плохих условий смешения. Подача газа без кислорода воздуха в дуговую печь приведет к его сгоранию за счет прососа воздуха к дымососу через рабочее пространство печи. Избыток газа будет разлагаться с выделением сажистых частиц, но слой газов, содержащих эти частицы, будет постоянно отсасываться из печи и на его постоянное поддержание потребуется большой расход газа. В качестве наиболее близкого аналога выбрана конструкция водоохлаждаемого свода установки печь - ковш [2]. The disadvantages of this design include the fact that the combustion of gas in the underwater space is ineffective due to poor mixing conditions. The supply of gas without oxygen in the arc furnace will lead to its combustion due to air leakage to the exhaust fan through the working space of the furnace. The excess gas will decompose with the release of soot particles, but the layer of gases containing these particles will be constantly sucked out of the furnace and its constant maintenance will require a large gas flow rate. As the closest analogue, the design of the water-cooled arch of the furnace-ladle installation was chosen [2].

В сечении свод представляет собой трапецию, выполненную из труб, на которую крепятся водоохлаждаемые секции свода с отверстиями для пропуска электродов, подачи легирующих и шлакообразующих материалов, ввода фурмы для подачи аргона и отсоса дымовых газов. В рабочем положении свод висит на портале печи над ковшом с зазором. In cross section, the arch is a trapezoid made of pipes onto which water-cooled sections of the arch are fastened with holes for passing electrodes, supplying alloying and slag-forming materials, introducing tuyeres for supplying argon and exhausting flue gases. In the working position, the arch hangs on the portal of the furnace above the bucket with a gap.

У недостаткам прототипа относится то, что тепловые потери с охлаждающей водой неоправданно велики благодаря интенсивному отбору тепла от поверхности шлака излучением как в период горения дуг, так и в период, когда происходит перемешивание металла за счет продувки аргоном. Кроме того, через зазор между ковшом и сводом просасывается холодных воздух, что также увеличивает тепловые потери с уходящими газами и создает окислительную атмосферу в подсводовом пространстве. Последнее приводит к увеличению расхода раскислителей и других материалов, усвоение которых металлом снижается, и электродов за счет их интенсивного окисления в подсводовом пространстве. The disadvantages of the prototype include the fact that the heat loss with cooling water is unreasonably large due to the intense heat removal from the surface of the slag by radiation both during the burning of the arcs and during the period when the metal is mixed by blowing with argon. In addition, cold air is sucked in through the gap between the bucket and the roof, which also increases heat loss with flue gases and creates an oxidizing atmosphere in the underwater space. The latter leads to an increase in the consumption of deoxidizers and other materials, the absorption of which by metal is reduced, and electrodes due to their intense oxidation in the underwater space.

Задачей изобретения является создание конструкции водоохлаждаемого свода установки печь - ковш, обеспечивающей гарантированную восстановительную атмосферу в подсводовом пространстве, обладающую высокой оптической плотностью, что позволяет снизить тепловые потери через свод и расход раскислителей. The objective of the invention is the creation of a design of a water-cooled roof of the furnace-ladle installation, which provides a guaranteed reducing atmosphere in the underwater space, which has a high optical density, which allows to reduce heat loss through the arch and deoxidizer consumption.

Решение задачи достигается тем, что свод снабжен кольцевым коллектором для подвода углесодержащего газа, расположенным на расстоянии 0,15-0,25 высоты свода от нижнего среза, с соплами для выхода газа в подсводовое пространство, расположенными равномерно по окружности с шагом, равным 0,05 диаметра свода, и уплотнительным элементом, закрепленным на нижней части наружной поверхности свода со стягивающим шнуром на его нижней кромке. The solution to the problem is achieved by the fact that the arch is equipped with an annular collector for supplying carbon-containing gas, located at a distance of 0.15-0.25 of the height of the arch from the lower cut, with nozzles for the exit of gas into the underwater space, arranged uniformly around the circle with a step equal to 0, 05 of the diameter of the arch, and a sealing element fixed to the lower part of the outer surface of the arch with a tightening cord at its lower edge.

Изобретение обладает новизной, что следует из сравнения с аналогами, изобретательским уровнем, так как явно не следует из существующего уровня техники, практически легко осуществимо без дополнительных энергетических и материальных затрат. The invention has novelty, which follows from a comparison with analogues, inventive step, since it obviously does not follow from the existing level of technology, it is almost easily feasible without additional energy and material costs.

На чертеже представлен подоохлаждаемый свод установки печь - ковш. The drawing shows a subcooled arch installation furnace - ladle.

Свод 1 представляет собой в сечении трапецию, выполненную из труб и охлаждаемых панелей. Arch 1 is a sectional trapezoid made of pipes and cooled panels.

В своде 1 выполнены отверстия для пропуска электродов 2 и соединения с патрубком газоотсоса 3. В рабочем положении между сводом 1 и ковшом 4 с металлом 5 и шлаком 6 имеется зазор 7. Свод снабжен кольцевым коллектором 8 с соплами 9 для ввода газа в подсводовое пространство 10. На нижней наружной части свода 1 закреплен уплотнительный элемент 11, из огнеупорного материала, например асбестовой ткани, нижняя часть которого снабжена стягивающим шнуром 12. In the vault 1, holes are made for passing the electrodes 2 and connections to the gas pump nozzle 3. In the working position, there is a gap 7 between the vault 1 and the bucket 4 with metal 5 and slag 6. The vault is equipped with an annular collector 8 with nozzles 9 for introducing gas into the underwater space 10 On the lower outer part of the arch 1, a sealing element 11 is fixed, made of refractory material, such as asbestos fabric, the lower part of which is provided with a tightening cord 12.

После подачи ковша 4 с металлом 5 и шлаком 6 на обработку свод 1 опускается на ковш 4 и устанавливается в нижнем положении с зазором 7 между ковшом 4 и сводом 1. Шнуром 12 стягивается уплотнительный элемент 11. Включается подача природного газа через кольцевой коллектор 8 и сопла 9. Подается напряжение, зажигается дуга и включается отсос газов через патрубок газоотсоса 3. Уплотнительный элемент 11, стянутый шнуром 12, препятствует прососу воздуха через зазор 7 в подсводовое пространство 10. В то же время подача газа через сопло 9 от коллектора 8 обеспечивает его частичное сжигание за счет остаточного кислорода воздуха и разложение остальной части газа с выделением сажистого углерода. Таким образом в подсводовом пространстве 10 гарантируется восстановительная атмосфера. Кроме того, в этой атмосфере содержатся взвешенные частицы сажи. При определенной концентрации сажистых частиц (около 30 мг/м³) атмосфера под сводом становится оптически плотной, т.е. нелучепрозрачной. Тепловой поток от зеркала шлака 6 к внутренней поверхности водоохлаждаемого свода 1 резко снижается. Снижение тепловых потерь через свод 1 эквивалентно уменьшению удельного расхода электроэнергии на обработку стали. Кольцевой коллектор 8 и сопла 9 расположены на расстоянии 0,15-0,25 высоты свода от нижнего среза. Более низкое положение сопел не обеспечит полное связывание кислорода воздуха, просачивающегося через зазор 7, а при положении сопел выше 0,25 высоты свода от нижнего среза нижняя часть внутренней поверхности свода окажется без защитного экрана газов, содержащих сажистые частицы. Это приведет к росту тепловых потерь через часть поверхности водоохлаждаемого свода.After supplying the bucket 4 with metal 5 and slag 6 for processing, the arch 1 is lowered onto the bucket 4 and installed in the lower position with a gap 7 between the bucket 4 and the arch 1. The sealing element 11 is pulled together by the cord 12. The natural gas supply through the annular manifold 8 and nozzles is turned on. 9. A voltage is applied, the arc is ignited, and the gas suction is turned on through the gas suction nozzle 3. The sealing element 11, tightened by the cord 12, prevents the air from flowing through the gap 7 into the underwater space 10. At the same time, the gas supply through the nozzle 9 from the manifold 8 ensures flushes its partial combustion air due to residual oxygen and the decomposition of the rest of the gas with separation of black carbon. In this way, a reducing atmosphere is guaranteed in the underwater space 10. In addition, suspended soot particles are contained in this atmosphere. At a certain concentration of soot particles (about 30 mg / m ³ ), the atmosphere under the arch becomes optically dense, i.e. non-transparent. The heat flux from the mirror of the slag 6 to the inner surface of the water-cooled arch 1 is sharply reduced. Reducing heat loss through vault 1 is equivalent to reducing the specific energy consumption for steel processing. The annular collector 8 and the nozzle 9 are located at a distance of 0.15-0.25 of the height of the arch from the lower cut. The lower position of the nozzles will not ensure complete binding of the oxygen of the air seeping through the gap 7, and if the nozzles are above 0.25 of the height of the arch from the lower cut, the lower part of the inner surface of the arch will be without a protective screen for gases containing soot particles. This will lead to an increase in heat loss through part of the surface of the water-cooled arch.

Сопла 9 расположены равномерно по окружности стен, чтобы накрыть экраном всю внутреннюю поверхность свода. Шаг между соседними соплами составляет 0,05 диаметра свода, м. При меньшем шаге получим малый диаметр сопла, которое будет засоряться брызгами шлака и металла, при большем шаге между соплами будут свободны от экранирующего слоя газов участки внутренней поверхности свода. Nozzles 9 are evenly spaced around the circumference of the walls to cover the entire inner surface of the roof with a screen. The step between adjacent nozzles is 0.05 of the diameter of the arch, m. With a smaller step, we get a small diameter of the nozzle, which will become clogged with slag and metal splashes, with a larger step between the nozzles, sections of the inner surface of the arch are free from the screening gas layer.

Создание гарантированной восстановительной атмосферы в подсводовом пространстве 10 способствует уменьшению угара металла в зоне дуги, снижению окисленности шлака и уменьшению расхода легирующих материалов и раскислителей, а также снижению расхода электродов. Creating a guaranteed reducing atmosphere in the underwater space 10 helps to reduce the burning of metal in the arc zone, reduce the oxidation of slag and reduce the consumption of alloying materials and deoxidizers, as well as reduce the consumption of electrodes.

Claims

1. The water-cooled arch of the furnace-ladle installation, having a trapezoidal cross-section, with holes for the passage of electrodes and exhaust gas stoves, characterized in that the arch is provided with an annular collector for supplying carbon-containing gas located at a distance of 0.15 - 0.25 of the height of the arch from the lower edge, with gas outlet nozzles in podsvodnoe space disposed uniformly circumferentially with a pitch equal to 0,05 D, where D - diameter of the arch, m ₂ and a sealing member attached to the lower portion of the outer surface of the roof, with a tightening cord m at its bottom edge.

2. The body according to claim 1, characterized in that the sealing element is made of refractory material, such as asbestos fabric.