RU2645858C2 - Electric steel melting unit ladle-furnace (esu-lf) - Google Patents
Electric steel melting unit ladle-furnace (esu-lf) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2645858C2 RU2645858C2 RU2016119779A RU2016119779A RU2645858C2 RU 2645858 C2 RU2645858 C2 RU 2645858C2 RU 2016119779 A RU2016119779 A RU 2016119779A RU 2016119779 A RU2016119779 A RU 2016119779A RU 2645858 C2 RU2645858 C2 RU 2645858C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxygen
- unit
- electrodes
- lance
- tier
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/56—Manufacture of steel by other methods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/08—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и предназначено, в частности, для выплавки, рафинирования, раскисления, легирования и обработки стали. Агрегат предназначен для загрузки шихты (металлолома, металлизованного железорудного сырья, флюсующих и других сыпучих материалов), нагрева и переплава этой шихты электрическими дугами и топливно-кислородными горелками, а также для осуществления других теплотехнологических процессов по ходу электроплавки и внепечной обработки стали, при этом электросталеплавильный агрегат ковш - печь включает два основных конструктивных элемента (футерованные ковш и свод), характерные для дуговой сталеплавильной печи и агрегата ковш-печь, т.е. для агрегата комплексной обработки стали.The invention relates to the field of metallurgy and is intended, in particular, for the smelting, refining, deoxidation, alloying and processing of steel. The unit is designed to load a mixture (scrap metal, metallized iron ore, fluxing and other bulk materials), heat and re-melt this mixture with electric arcs and fuel-oxygen burners, as well as to carry out other heat-technological processes during electric melting and out-of-furnace steel processing, while electric steel the ladle-furnace assembly includes two main structural elements (lined ladle and arch), characteristic of an arc steelmaking furnace and a ladle-furnace assembly, i.e. for the integrated steel processing unit.
Известно изобретение [1 - Меркер Э.Э. и др. Патент РФ №2532243 от 27.10.2014. Бюл. №30] для агрегата комплексной обработки жидкой стали, содержащего ковш с жидким металлом и шлаком и установленные в своде ковша три полых электрода, а в днище ковша - устройство для продувки жидкого металла инертными газами (аргоном, азотом и др.). Нагрев металла осуществляется электрическими дугами по ходу внепечной обработки стали, т.е. в ковше при этом осуществляются процессы перемешивания металла газами, наводки шлака присадками сыпучих флюсующих материалов, раскисление, легирование и разливка стали в изложницы или на машинах непрерывного литья заготовок. При этом в агрегате комплексной обработки стали через полые электроды осуществляется подача извести, углеродистого порошка и других сыпучих материалов для наводки шлака и интенсификации процессов рафинирования жидкой стали.Known invention [1 - Merker E.E. and other RF Patent No. 2532243 of 10.27.2014. Bull. No. 30] for an integrated liquid steel processing unit containing a ladle with liquid metal and slag and three hollow electrodes installed in the bucket arch, and a device for purging liquid metal with inert gases (argon, nitrogen, etc.) installed in the bucket bottom. The metal is heated by electric arcs during the out-of-furnace steel treatment, i.e. In this case, the processes of mixing the metal with gases, slag induction with additives of bulk fluxing materials, deoxidation, alloying and casting of steel into molds or on continuous casting machines are carried out in the ladle. At the same time, lime, carbon powder and other bulk materials are fed through hollow electrodes in the integrated steel processing unit for slag guidance and intensification of liquid steel refining processes.
Недостатком изобретения является невозможность осуществления нагрева и расплавления металлошихты в ковше при данном конструктивном исполнении агрегата.The disadvantage of the invention is the inability to heat and melt the metal charge in the ladle with this design of the unit.
Кроме того, известно другое устройство, основанное на применении способа [2 - Араки Тосихико и др. Способ рафинирования стали в дуговой печи. Заявка №6425938, Япония. Заявл. 20.07.1987, №62 - 180596. от 27.10.1989. МКИ С22С 33/04] рафинирования жидкой стали в дуговой сталеплавильной печи, заключающийся в том, что в жидкую ванну вдувают через полые электроды в токе - газа-носителя, например, в токе аргона оксиды металла, такие как Cr2O3, NiO, МоО3, WO3 и одновременно через погружную в расплав фурму вдувают реагенты - восстановители, такие как угольный порошок, порошкообразные Si, Al и т.п., а в качестве шлакообразующих добавок, например через полые электроды в своде дуговой сталеплавильной печи, вдуваются в потоке аргона известь и плавиковый шпат, которые служат, к тому же, и десульфураторами.In addition, another device is known based on the application of the method [2 - Araki Toshihiko et al. Method for the refinement of steel in an arc furnace. Application No. 6425938, Japan. Claim 07/20/1987, No. 62 - 180596. of 10/27/1989. MKI
К недостатку этого изобретения можно отнести то, что в самой дуговой сталеплавильной печи не предусмотрена внепечная обработка жидкой стали с эффективным использованием тепла отходящих из агрегата газов, т.е., например, отсутствием устройств и методов дожигания горючих газов в потоке отходящих газов.The disadvantage of this invention is that in the arc steel furnace itself, there is no extra-furnace treatment of liquid steel with efficient use of heat from the exhaust gases from the unit, i.e., for example, the absence of devices and methods for burning off combustible gases in the exhaust gas stream.
Известно изобретение [3 - Меркер Э.Э. и др. Патент РФ №2374582 от 27.11.2009], в котором при электроплавке стали используется после завалки шихты (металлолома и др.) в агрегат подача через полые электроды металлизованных окатышей и других сыпучих материалов. При этом в своде дуговой сталеплавильной печи в пространстве между полыми электродами размещается водоохлаждаемая кислородная фурма с двумя ярусами сопел, измерительной штангой и датчиком температуры. В данной фурме сопла верхнего яруса на ее корпусе предназначены для подачи кислорода в виде струй на дожигание горючих газов над шлаком, а сопла нижнего яруса фурмы предназначены для продувки металла кислородом по ходу подачи металлизованных окатышей в ванну дуговой сталеплавильной печи.Known invention [3 - Merker E.E. et al. RF Patent No. 2374582 of 11/27/2009], in which steel is used for electric charge after filling the charge (scrap metal, etc.) into the unit by feeding metallized pellets and other bulk materials through hollow electrodes. At the same time, a water-cooled oxygen lance with two tiers of nozzles, a measuring rod and a temperature sensor is placed in the arch of the steelmaking furnace in the space between the hollow electrodes. In this tuyere, the nozzles of the upper tier on its body are designed to supply oxygen in the form of jets to burn combustible gases above the slag, and the nozzles of the lower tier of the tuyere are used to purge metal with oxygen in the direction of supply of metallized pellets to the bath of the arc steel furnace.
Недостатком данного изобретения является то, что в нем не предусмотрены процессы технологии внепечной обработки стали в самом агрегате.The disadvantage of this invention is that it does not include processes for the technology of secondary furnace processing of steel in the unit itself.
Известно также изобретение [4 - Меркер Э.Э. и др. Способ дожигания окиси углерода над зоной продувки в конвертере. Заявка №2005127991/02 (031435). Заявл. 07.09.2005 МПК С21С 5/52 (2006.01)] по способу дожигания горючих газов над зоной продувки металла в агрегате при использовании двухъярусной кислородной фурмы. В данной фурме струи кислородного дутья через сопла верхнего яруса создают над зоной продувки металла конусообразную многоструйную систему, что существенно повышает эффективность локального дожигания горючих газов в агрегате. При этом датчик температуры, установленный в корпусе фурмы, обеспечивает контроль режима нагрева металла по ходу электроплавки стали в дуговой сталеплавильной печи.The invention is also known [4 - Merker E.E. and others. A method of afterburning carbon monoxide over the purge zone in the converter. Application No. 2005127991/02 (031435). Claim 09/07/2005 IPC С21С 5/52 (2006.01)] according to the method of afterburning of combustible gases over the metal purge zone in an aggregate using a two-tier oxygen lance. In this lance, jets of oxygen blast through the nozzles of the upper tier create a cone-shaped multi-jet system above the metal purge zone, which significantly increases the efficiency of local afterburning of combustible gases in the unit. At the same time, a temperature sensor installed in the lance body provides control of the mode of heating the metal along the course of steel smelting in an arc steel furnace.
Недостатком данного изобретения является то, что в дуговой сталеплавильной печи не осуществляется полное дожигание горючих газов на выходе из агрегата, а также в нем не предусмотрена технология внепечной обработки стали.The disadvantage of this invention is that in an arc steelmaking furnace there is no complete afterburning of combustible gases at the outlet of the unit, and also it does not provide for the technology of out-of-furnace steel processing.
Этот существенный недостаток в указанном изобретении, как и в других ранее перечисленных, в определенной мере устраняется в другом известном изобретении [5 - Меркер Э.Э. и др. Патент РФ №2520883 от 27.06.2014. Бюл. №18]. Особенностью данного изобретения является то, что при электроплавке в дуговой сталеплавильной печи металлизованных окатышей окончательное дожигание горючих газов осуществляется над ванной вблизи зоны отсоса отходящих газов из агрегата, т.е. дожигание горючих газов в данном агрегате осуществляется устройством в виде фурмы перед патрубком в своде струями кислорода, которые направлены навстречу потоку отходящих из дуговой сталеплавильной печи газов. Однако по данному известному изобретению при электроплавке стали в дуговой сталеплавильной печи осуществляются все необходимые технологические операции, кроме применения в нем внепечной обработки стали инертными газами.This significant drawback in the specified invention, as in other previously listed, is to some extent eliminated in another well-known invention [5 - Merker E.E. and other RF Patent No. 2520883 dated 06/27/2014. Bull. No. 18]. A feature of this invention is that during electric melting in an arc steelmaking furnace of metallized pellets, the final burning of combustible gases is carried out above the bathtub near the zone of exhaust gas exhaust from the unit, i.e. the burning of combustible gases in this unit is carried out by a device in the form of a tuyere in front of a branch pipe in a set of oxygen jets that are directed towards the flow of gases leaving the arc steel-smelting furnace. However, according to this well-known invention, when electrically melting steel in an electric arc furnace, all the necessary technological operations are carried out, except for the use of out-of-furnace treatment of steel with inert gases in it.
Таким образом, все перечисленные недостатки в известных изобретениях не позволяют осуществлять единый комплекс технологических операций (процессы выплавки и внепечной обработки стали) в агрегате, конструктивно совмещающий дуговую сталеплавильную печь и ковш со сводом.Thus, all of the above disadvantages in the known inventions do not allow a single set of technological operations (processes of steel smelting and after furnace treatment) in the unit, which structurally combines an arc steelmaking furnace and a ladle with a vault.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является изобретение [6 - Кашакашвили Г.В. и др. Патент РФ №2405046 от 27.11.2010. Бюл. №33], основанное на способе выплавки стали в ковше-печи, включающее загрузку шихты в виде металлического лома и флюсов, подачу под давлением снизу природного газа и воздуха или кислорода с расплавлением шихты газокислородным факелом от топливно-кислородных горелок и электрическими дугами от электродов, выравнивание температуры и химического состава расплава по объему, присадку шлакообразующих реагентов, прекращение подачи природного газа и воздуха (кислорода) через топливно-кислородные горелки и последующую продувку расплава снизу инертными газами, при этом в процессе плавления наклоном ковша-печи осуществляют скачивание первичного шлака, причем природный газ и воздух (кислород) подают через неводоохлаждаемую топливно-кислородную горелку, т.е. газовоздушную форсунку, выполненную в виде концентрически вставленных одна в другую труб, размещенную в отверстии разливочного стакана шиберного затвора ковша-печи с обсыпкой вокруг сухим огнеупорным песком.The closest analogue of the invention is the invention [6 - G. Kashakashvili and other RF Patent No. 2405046 from 11/27/2010. Bull. No. 33], based on the method of steel smelting in a ladle furnace, which includes loading the charge in the form of scrap metal and fluxes, supplying natural gas and air or oxygen under pressure from the bottom, melting the charge with an oxygen-oxygen torch from fuel-oxygen burners and electric arcs from electrodes, equalization of the temperature and chemical composition of the melt by volume, the addition of slag-forming reagents, the cessation of the supply of natural gas and air (oxygen) through fuel-oxygen burners and the subsequent blowing of the melt from below in rtnymi gases, wherein in the process of melting ladle furnace tilting carried download primary slag, and natural gas and air (oxygen) supplied through nevodoohlazhdaemuyu fuel-oxygen burner, i.e. a gas-air nozzle made in the form of tubes concentrically inserted one into the other, placed in the opening of the pouring cup of the slide gate of the ladle-furnace with dusting around it with dry refractory sand.
При этом ковш-печь накрывают сверху присоединенной к газоочистке футерованной крышкой (сводом) с электродами, которые обеспечивают от трансформатора электрические дуги для нагрева и расплавления сверху металлошихты и других материалов. После расплавления металлошихты в ковше подают в него флюсующие и другие реагенты для наводки вторичного шлака и осуществляют продувку жидкой стали инертными газами снизу со шлакообразующими реагентами (известь, шпат, угольная пыль и др.), совмещая этот процесс с кипением металла, раскислением, легированием, глубокой десульфурацией, дефосфорацией, гомогенизацией состава и температуры жидкой стали с последующей ее разливкой через стакан в шиберном отверстии в днище ковша.In this case, the ladle furnace is covered from above with a lined lid (vault) connected to the gas purification with electrodes that provide electric arcs from the transformer for heating and melting the metal charge and other materials from above. After the metal charge is melted in the ladle, fluxing and other reagents are fed to it for inducing secondary slag and the liquid steel is purged with inert gases from below with slag-forming reagents (lime, spar, coal dust, etc.), combining this process with metal boiling, deoxidation, alloying, deep desulfurization, dephosphorization, homogenization of the composition and temperature of the molten steel, followed by pouring it through a glass in the slide hole in the bottom of the bucket.
К положительному эффекту по аналогу, т.е. по данному прототипу, можно отнести то, что совмещение технологических процессов, характерных для дуговой сталеплавильной печи, с процессами в агрегате ковш-печь позволяет сокращать капитальные затраты [7 - Кашакашвили Г.В. и др. Сталь. №7. 2013. с. 14-16; Металлург. №7. 2013. С. 23-24.] за счет переноса энергоемкого технологического цикла из дуговой сталеплавильной печи в агрегат комплексной обработки стали, т.е. загрузка и плавление шихты, шлакообразование, доводка - рафинирование, раскисление и легирование, а также нагрев металла электрическими дугами, а это обстоятельство уменьшает расход электроэнергии и огнеупорных материалов, выводится из технологического цикла основной агрегат и его сверхмощный трансформатор, значительно сокращается время поточного технологического цикла в цехе за счет сокращения времени выплавки, раскисления и внепечной обработки стали, а также сокращается время на транспортировку ковшей и уменьшаются тепловые потери при переходе от дуплекс процесса дуговая сталеплавильная печь - агрегат комплексной обработки стали к совмещенным процессам в агрегат комплексной обработки стали.To a positive effect by analogue, i.e. according to this prototype, we can attribute the fact that the combination of technological processes characteristic of an arc steel-smelting furnace with processes in a ladle-furnace assembly allows to reduce capital costs [7 - G.V. Kashakashvili and other steel.
Однако, несмотря на отмеченные существенные преимущества изобретения по рассмотренному аналогу в сравнении со всеми другими известными изобретениями, рассмотренный этот ближайший аналог [6 - Кашакашвили Г.В. и др. Патент РФ №2405046 от 27.11.2010. Бюл. №33] обладает существенными (крупными) недостатками, т.е. в указанном аналоге в своде ковша не используются полые электроды, что не позволяет осуществлять подачу в ванну агрегата железорудного металлизованного сырья и сыпучих флюсующих материалов в потоке инертных газов, а также в агрегате, по аналогу (прототипу) не предусмотрены устройства и системы дожигания горючих газов как в локальной зоне продувки металла кислородом с помощью фурмы, так и в общем потоке отходящих из агрегата технологических газов. Эти недостатки прототипа, а также и другие, например отсутствие устройств и методов подачи порошкообразных материалов на шлак и в металл с помощью продувочной многосопловой фурмы или подача порошкообразных (сыпучих) реагентов-восстановителей в потоке аргона, а также оксидов металла, например Cr2O3, NiO, МоО3, WO3 и др., в восстановительный период электроплавки стали в целом не обеспечивает эффективную работу агрегата в свете современных требований по снижению эффективности производства стали. Эти и другие недостатки в изобретении по аналогу не позволяют в существенной мере повысить технико-экономические и энерготехнологические показатели процесса электроплавки и комплексной внепечной обработки стали с высокими показателями ее качества.However, despite the noted significant advantages of the invention according to the considered analogue in comparison with all other known inventions, this closest analogue considered [6 - G. Kashakashvili and other RF Patent No. 2405046 from 11/27/2010. Bull. No. 33] has significant (large) disadvantages, ie in the indicated analogue, hollow electrodes are not used in the bucket arch, which does not allow supplying the iron ore metallized raw materials and bulk fluxing materials to the inlet bath in the inert gas stream, and the device, by analogy (prototype), does not provide devices and systems for burning combustible gases as in the local zone of metal purging with oxygen using a lance, and in the total stream of process gases leaving the unit. These disadvantages of the prototype, as well as others, for example, the lack of devices and methods for supplying powdered materials to slag and metal using a multi-nozzle blowing lance or the supply of powdered (bulk) reducing agents in an argon stream, as well as metal oxides, for example Cr 2 O 3 , NiO, MoO 3 , WO 3 , etc., during the recovery period, steel electric smelting as a whole does not ensure efficient operation of the unit in the light of modern requirements for reducing the efficiency of steel production. These and other disadvantages of the invention, by analogy, do not significantly increase the technical, economic and energy technological parameters of the electric melting process and the integrated after-furnace treatment of steel with high quality indicators.
Техническим результатом данного изобретения является решение задачи по разработке более совершенного электросталеплавильного агрегата ковш-печь для осуществления в нем электроплавки и внепечной обработки стали на основе применения более совершенного оборудования, например использование полых электродов в своде ковша, применение двухъярусной кислородной фурмы для продувки металла кислородом и дожигания горючих газов в зоне загрузки металлизованных окатышей на шлак под электрические дуги, а также применение устройства для более эффективного дожигания горючих газов в зоне выхода их из ванны агрегата и, кроме того, необходимо более эффективное размещение топливно-кислородных горелок в шиберных блоках в днище ковша, что обеспечит работу электросталеплавильного агрегата ковш-печь с применением новых устройств и методов с более высокими энергосберегающими и технологическими показателями, например, достигнуть значительно более низких потерь тепла в агрегате с отходящими из него горючими газами и более высокую интенсификацию процессов нагрева и расплавления металлошихты, шлакообразования, рафинирования, раскисления, легирования, внепечной обработки и разливки стали с достижением более высоких показателей качества стальных отливок и готовой продукции.The technical result of this invention is to solve the problem of developing a more advanced ladle-furnace electric steelmaking unit for electric melting and out-of-furnace steel processing based on the use of more advanced equipment, for example, the use of hollow electrodes in a ladle roof, the use of a two-tier oxygen lance for blowing metal with oxygen and afterburning combustible gases in the loading zone of metallized pellets on slag under electric arcs, as well as the use of a device for more efficient effective afterburning of combustible gases in the zone of their exit from the unit’s bath and, in addition, more efficient placement of fuel-oxygen burners in the slide blocks in the bottom of the bucket is required, which will ensure the operation of the ladle-furnace electric furnace using new devices and methods with higher energy-saving and technological indicators, for example, to achieve significantly lower heat losses in the unit with combustible gases leaving it and a higher intensification of the processes of heating and melting of the metal charge, slagging, refining, deoxidizing, alloying, and casting ladle treatment of steel with achieving higher levels of quality steel castings and of the finished products.
Это достигается тем, что электросталеплавильный агрегат ковш-печь, включающий футерованный ковш со сводом, причем ковш, в свою очередь, включает шиберные блоки в его днище ковша с топливно-кислородными горелками для нагрева и расплавления металлошихты, а свод ковша, при этом, включает три полых графитированных электрода, водоохлаждаемую двухъярусную многосопловую кислородную фурму с датчиком ЭДС и температуры в торце ее корпуса и газоход для отвода из агрегата технологических горючих газов, отличается тем, что устройство для дожигания горючих газов в газоходе свода выполнено в виде кислородной фурмы с многосопловым наконечником, причем эта фурма размещена внутри газохода свода и имеет механизм для перемещения корпуса фурмы как вдоль своей оси, так и с наклоном относительно этой оси на ±30÷45 градусов.This is achieved by the fact that the electric steel-smelting unit is a ladle-furnace, including a lined bucket with a vault, and the bucket, in turn, includes slide units in its bottom of the bucket with fuel-oxygen burners for heating and melting the metal charge, and the ladle vault, in this case, includes three hollow graphitized electrodes, a water-cooled two-tiered multi-nozzle oxygen lance with an EMF and temperature sensor at the end of its body and a gas duct for removing technological combustible gases from the unit, characterized in that the device for afterburning g The combustible gases in the arch duct are made in the form of an oxygen lance with a multi-nozzle tip, and this lance is located inside the arch duct and has a mechanism for moving the lance body along its axis and with an inclination of ± 30 ÷ 45 degrees.
Отличается тем, что в своде ковша водоохлаждаемая двухъярусная многосопловая кислородная фурма с датчиком ЭДС и температуры имеет на своем корпусе выше этого датчика два яруса сопел для подачи струй кислорода на продувку металла и дожигание горючих газов над ним и шлаком, причем упомянутая двухъярусная кислородная фурма с датчиком размещена внутри треугольного пространства, созданного тремя полыми электродами, и причем упомянутая двухъярусная кислородная фурма установлена в своде так, чтобы ось корпуса этой фурмы с соплами и датчиком совпадала с осью треугольного пространства в объеме агрегата, созданного с помощью трех графитированных полых электродов, а при этом шиберные блоки в днище этого ковша с топливными горелками, в свою очередь, размещены вне диаметра распада этих электродов в пространстве агрегата, который, кроме того, отличается тем, что в нем размещена водоохлаждаемая двухъярусная многосопловая кислородная фурма с датчиком и двумя ярусами сопел по центру свода ковша так, чтобы вертикальные оси упомянутой фурмы и ковша совпадали.It differs in that in the bucket arch, a water-cooled two-tier multi-nozzle oxygen lance with an EMF and temperature sensor has two tiers of nozzles on its casing above this sensor for supplying oxygen jets to purge the metal and afterburning combustible gases above it and slag, the aforementioned two-tier oxygen lance with a sensor placed inside a triangular space created by three hollow electrodes, and wherein said two-tier oxygen lance is installed in the arch so that the axis of the housing of this lance with nozzles and a sensor coincided with the axis of the triangular space in the volume of the unit created using three graphitized hollow electrodes, while the slide blocks in the bottom of this bucket with fuel burners, in turn, are placed outside the diameter of the decay of these electrodes in the space of the unit, which, in addition, differs the fact that it contains a water-cooled two-tier multi-nozzle oxygen lance with a sensor and two tiers of nozzles in the center of the bucket arch so that the vertical axes of the mentioned lance and bucket coincide.
Причем агрегат отличается еще тем, что многосопловой наконечник фурмы устройства для дожигания горючих газов под сводом перед газоходом имеет центральное сопло с нарезкой и при этом ось этого сопла совпадает с осью фурмы, а другие периферийные сопла расположены под углом к оси фурмы, т.е. одна часть сопел дожигания под углом 30 градусов, а другая часть сопел под углом 45 градусов к оси фурмы, а также агрегат отличается еще тем, что топливно-кислородные горелки выполнены в виде труба в трубе с возможностью осуществлять через них подачу газообразного топлива, порошкообразного угля, кислорода или воздуха и инертных газов, и, кроме того, упомянутые топливно-кислородные горелки размещены в каналах шиберных блоков в днище ковша так, что позволяют осуществлять через каналы разливку жидкой стали, а ковш, к тому же, имеет в своей верхней части корпуса шлаковую летку для слива жидкого шлака из ковша.Moreover, the unit is also characterized in that the multi-nozzle lance tip of the device for burning combustible gases under the arch in front of the gas duct has a central nozzle with a thread and the axis of this nozzle coincides with the axis of the lance, and other peripheral nozzles are located at an angle to the axis of the lance one part of the afterburning nozzles at an angle of 30 degrees, and the other part of the nozzles at an angle of 45 degrees to the axis of the tuyere, as well as the unit is also characterized in that the oxygen-fuel burners are made in the form of a pipe in a pipe with the ability to supply gaseous fuel, powdered coal through them , oxygen or air and inert gases, and, in addition, the mentioned oxygen-fuel burners are placed in the channels of the sliders in the bottom of the bucket so that they allow casting of liquid steel through the channels, and the bucket, in addition, has in its upper slag notch portion of the housing for discharging liquid slag from the ladle.
В то же время агрегат отличается также тем, что в пространстве между электродами под сводом водоохлаждаемая двухъярусная многосопловая кислородная фурма с датчиком выполнена так, чтобы на ее корпусе были размещены сопла в два яруса, где сопла нижнего яруса расположены у торца фурмы, а сопла верхнего яруса размещены выше нижнего яруса сопел на расстоянии 1÷3 м для осуществления дожигания струями кислорода горючих газов над шлаком, причем в торце фурмы ниже нижнего яруса сопел размещен на водоохлаждаемой штанге датчик ЭДС и температуры, а, кроме того, агрегат отличается тем, что тракты подачи металлизованных окатышей и сыпучих материалов в полые электроды соединены с транспортерными системами подачи в них извести и металлизованных окатышей, а также сыпучих и флюсующих материалов, реагентов-восстановителей и других в потоке инертных или восстановительных газов, а к тому же отличается еще тем, что полые электроды закреплены на электрододержателях и имеют механизмы перемещения этих электродов вверх или вниз и, кроме того, эти механизмы и электроды на электрододержателях имеют транспортерные узлы, которые функционально соединены с системой контроля электротехнических показателей работы электродов и системой контроля подачи сыпучих материалов и инертных газов в металл БУ-4.At the same time, the unit is also characterized in that in the space between the electrodes under the arch, a water-cooled two-tier multi-nozzle oxygen lance with a sensor is made so that nozzles in two tiers are located on its body, where the nozzles of the lower tier are located at the end of the lance and the nozzles of the upper tier placed above the lower tier of the nozzles at a distance of 1 ÷ 3 m for the burning of flammable gases over the slag by oxygen jets, moreover, at the end of the tuyere below the lower tier of the nozzles an EMF and temperature sensor is placed on the water-cooled rod, In addition, the unit is characterized in that the paths for supplying metallized pellets and bulk materials to hollow electrodes are connected to conveyor systems for supplying lime and metallized pellets, as well as bulk and fluxing materials, reagent reductants and others in an inert or reducing gas stream, and Moreover, it differs by the fact that the hollow electrodes are fixed on the electrode holders and have mechanisms for moving these electrodes up or down, and, in addition, these mechanisms and electrodes on the electrode holders t conveyor assemblies that are functionally connected to the control system of electrical parameters of the electrodes and the control system for the flow of bulk materials and inert gases into the metal BU-4.
Причем агрегат отличается также тем, что устройство с многосопловым наконечником в газоходе свода для дожигания горючих газов имеет механизм перемещения, транспортные и контрольные узлы, которые объединены в систему контроля показателей работы отвода газов в газоходе и устройства с соплами в наконечнике, причем эта система контроля соединена с объединенной компьютерной системой управления КСУ процессами электроплавки и работы всего агрегата БУ-5, причем этот агрегат отличается еще тем, что в нем соединены функционально с объединенной компьютерной системой КСУ локальные системы управления работой топливно-кислородных горелок, внепечной обработки и разливки стали БУ-1, блока системы управления электрическим режимом плавки БУ-2, блока управления подачей окатышей и других материалов в полые электроды БУ-3, блока управления работой двухъярусной кислородной фурмой БУ-4 и блока управления работой устройства дожигания газов БУ-5, а также отличается тем, что упомянутые локальные системы управления БУ-1…БУ-5 имеют бункерное и транспортное оборудование и механизмы загрузки шихтовых и сыпучих материалов в ковш, а также имеют механизмы и устройства учета и подачи газов, т.е. топлива, кислорода, аргона и других в оборудование, размещенное на ковше со сводом, причем агрегат отличается еще тем, что он имеет оборудование и механизмы для осуществления подачи в завалку металлошихты, а также металлизованных окатышей (брикетов) и других сыпучих материалов по ходу электроплавки стали в окислительные и восстановительные периоды работы упомянутого агрегата.Moreover, the unit is also characterized in that the device with a multi-nozzle tip in the duct gas for burning off combustible gases has a moving mechanism, transport and control units, which are combined into a control system for the performance of exhaust gases in the duct and devices with nozzles in the tip, and this control system is connected with the integrated computer system for controlling the KSU processes of electric melting and operation of the entire unit BU-5, moreover, this unit is also different in that it is connected functionally with the integrated unit computer system KSU local systems for controlling the operation of fuel and oxygen burners, out-of-furnace processing and casting of steel BU-1, block for controlling the electric melting mode BU-2, control unit for feeding pellets and other materials into hollow electrodes BU-3, control unit for operating two-stage oxygen the BU-4 lance and the control unit for the operation of the gas afterburning unit BU-5, and also differs in that the mentioned local control systems BU-1 ... BU-5 have bunker and transport equipment and charge loading mechanisms new and bulk materials in the bucket, and also have mechanisms and devices for accounting and supply of gases, i.e. fuel, oxygen, argon and others into equipment placed on a bucket with a vault, and the unit is also distinguished by the fact that it has equipment and mechanisms for supplying metal charge to the filling, as well as metallized pellets (briquettes) and other bulk materials in the course of electric steel melting during oxidative and reduction periods of operation of the said unit.
Предлагаемое изобретение реализуется на основе нового конструктивного решения по созданию (фиг. 1) электросталеплавильного агрегата ковш-печь нового типа, включающего футерованный ковш (фиг. 2) с шиберными блоками и топливно-кислородными горелками в днище ковша, свод агрегата (фиг. 3) с размещенными на нем полыми электродами и двухъярусной кислородной фурмой (фиг. 4), а также наличия в своде газохода (фиг. 5) с устройством дожигания горючих газов перед выходом из электросталеплавильного агрегата ковш-печь, который позволяет в данном едином конструктивном комплексе совмещать все технологические операции по электроплавке и внепечной обработки стали, которые являются характерными при раздельном функционировании современных дуговых сталеплавильных печей и агрегатов ковш-печь.The present invention is implemented on the basis of a new constructive solution for creating (Fig. 1) a new type of ladle-furnace electric furnace unit, including a lined ladle (Fig. 2) with slide valves and fuel-oxygen burners in the bottom of the bucket, unit roof (Fig. 3) with hollow electrodes and a two-tier oxygen lance placed on it (Fig. 4), as well as the presence of a gas duct in the arch (Fig. 5) with a device for burning off combustible gases before exiting the electric steel-smelting unit, a ladle-furnace, which allows this single con structural complex to combine all technological operations in electric smelting and out-of-furnace steel processing, which are characteristic for the separate functioning of modern arc steel-smelting furnaces and ladle-furnace assemblies.
Работа по предлагаемому изобретению осуществляется следующим образом. Для осуществления электроплавки и внепечной обработки стали в электросталеплавильном агрегате ковш-печь, включающем (фиг. 1) футерованный ковш 1 со сводом 7, металлошихта превращается в жидкий металл 2 за счет подогрева и расплавления шихты топливно-кислородными горелками 18 и электрическими дугами 15 от электродов 9 в своде, при этом за счет подачи шлакообразующих материалов, т.е. в ковше над металлошихтой, образуется жидкий шлак 4, который по ходу электроплавки периодически скачивается через шлаковыпускную летку 6 при воздействии на цапфы 5 ковша краном или механизмом его наклона, а с появлением жидкого металла 2 в ковше топливно-кислородные горелки отключаются и через трубы топливно-кислородных горелок подается аргон 3 или другой газ на продувку металла с целью гомогенизации и рафинирования стали с одновременным нагревом ее и шлака электродами, закрепленные на электрододержателях агрегата.The work according to the invention is as follows. To carry out electric melting and out-of-furnace treatment of steel in the ladle-furnace electric steelmaking unit, which includes (Fig. 1) a lined
В это время осуществляется продувка расплава кислородом от двухъярусной кислородной фурмы 10. В окислительный период электроплавки стали на металл 4 через полые электроды 9 осуществляется непрерывная подача металлизованных окатышей, извести и других сыпучих материалов, причем в это же время из ванны 2 ковша выделяются горючие газы, которые направляются в газоход 11, перед которым осуществляется дожигание этих газов струями кислорода 13 от устройства 12, а источником выделения отходящих 14 горючих газов является кислород 13 дутья от многосопловой двухъярусной фурмы 10 и от электрических дуг 15 под электродами, где расплавляются металлизованные окатыши с участием кислорода 16 дутья от фурмы 10 с датчиком 17 ЭДС и температуры.At this time, the melt is purged with oxygen from a two-
Для интенсификации перемешивания жидкой стали и шлака в окислительный период плавки тракты топливно-кислородных горелок 18 используются для подачи инертных газов 19 через шиберные блоки в корпусе 20, где имеются неподвижная 21 и подвижная 22 плита с наличием в блоках трубы 23 для подачи газовоздушной смеси в топливно-кислородных горелок и шиберного затвора 24 в днище ковша.To intensify the mixing of liquid steel and slag during the oxidation period of the melting, the paths of the fuel-
Для управления всеми теплотехнологическими процессами электроплавки и внепечной обработки стали в электросталеплавильный агрегат ковш-печь используется объединенная 30 компьютерная система управления КСУ, которая функционально взаимодействует с блоком управления БУ-1 процессами 25 подачи топлива, кислорода и инертных газов в топливно-кислородные горелки 18, блоком управления БУ-2 электрическим режимом 26 электроплавки стали, блоком управления БУ-3 процессами подачи окатышей 27 и других материалов через полые электроды в ковш, блоком системы управления БУ-4 работой двухъярусной кислородной фурмы 28 с датчиком и блоком управления БУ-5 работой устройства дожигания горючих газов 29 струями кислорода под сводом перед газоходом агрегата.To control all the heat-engineering processes of electric melting and out-of-furnace steel processing in the ladle-furnace electric steel-smelting unit, a combined 30 KSU computer control system is used, which functionally interacts with the BU-1 control unit by
Для данного электросталеплавильного агрегата ковш-печь особенностью является схема (фиг. 2) размещения шиберных блоков в днище ковша, кроме того, на фиг. 1 приведена задвижка для схемы подачи аргона 31 в трубы после отключения топливно-кислородных горелок и для подачи 32 природного газа и кислорода в случае нового включения топливно-кислородных горелок в работу для подогрева на следующей плавке металлолома после завалки его в ковш, а на фиг. 3 представлена сводовая часть агрегата, где размещены полые электроды и двухъярусная кислородная фурма для локального дожигания горючих газов струями кислорода 13 над зоной продувки металла 16 с датчиком 17 для работы системы контроля 33 температуры расплава в ванне ковша, и при этом от электродов датчиками фиксируется напряжение 34 и активная мощность 35, а от двухъярусной фурмы регистрируется подача кислорода 36 на нее с измерением температуры металла, учитывая, что осуществляется непрерывная подача 37 металлизованных окатышей в полые электроды с регистрацией датчиком 38 расхода окатышей и других сыпучих материалов, поступающие от системы загрузки 39 их конвейерами от бункеров 40 с исполнительным механизмом 41 загрузки через отверстия в полых электродах 44 в центральной части свода 42 металлизованных окатышей в зону 43 их расплавления, при этом важную роль играет в процессах плавки стали двухъярусная кислородная фурма, схема которой представлена на фиг. 4, из которой следует, что она имеет верхний 45 и нижний 46 ярусы сопел, а также в торце корпуса этой фурмы имеется измерительная штанга 47 с датчиком, от работы которого измерительная система 48 фиксирует такие показатели как температура и окисленность металла, фиксируемые термопарой и датчиком ЭДС.For this electric steelmaking unit, the ladle-furnace is a feature of the layout (Fig. 2) of the placement of the slide blocks in the bottom of the bucket, in addition, in FIG. 1 shows a valve for the circuit for
При этом верхний ряд сопел 45 фурмы обеспечивает подачу кислорода 13 на локальное дожигание горючих газов над шлаком, а окончательное дожигание этих горючих газов осуществляется под сводом 7 агрегата с помощью установленного в нем (фиг. 5) газоотсосного газохода 11 с размещенным в нем устройством 12 с многосопловым наконечником для подачи струй кислорода 13 на дожигание газов 14, при этом конструктивно схема дожигания газов (фиг. 5) включает в себя датчик 49 контроля состава газов в системе отсоса 50 отходящих газов дымососом с возможностью осуществлять поддачу требуемого количества кислорода 51 на дожигание горючих газов по информации от датчика 49 по содержанию СО и О2 в отводящих из газохода технологических горючих газов.The upper row of
Технология выплавки стали в электросталеплавильном агрегате ковш-печь начинается с загрузки шихты в ковш, и затем металлошихту прогревают с помощью газовоздушных факелов от топливно-кислородных горелок и электрическими дугами от электродов, на которые подают напряжение от трансформатора. С появлением жидкого металла после расплавления шихты начинается подача металлизованного сырья (окатышей, брикетов) и других сыпучих материалов в ванну с подогревом ее электрическими дугами и постепенным отключением факелов от топливно-кислородных горелок с последующим переводом в шиберных блоках на подачу инертных газов (аргона, азота) в жидкий металл. При этом в ванне наводится шлак от подачи флюсующих и других материалов в нее, а в процессе плавления металла скачивают первичный шлак наклоном ковша-печи через шлаковыпускную летку и наводят новый шлак, т.е. образуется вторичный шлак путем присадки сыпучих и порошкообразных материалов (извести, шпата, боксита, угольного порошка и др.), поступающие через полые электроды или сопла двухъярусной фурмы в жидкий металл или шлак от бункеров-дозаторов в системах загрузки материалов с подачей газов.The technology of steel smelting in the ladle-furnace electric steelmaking unit begins with loading the charge into the ladle, and then the metal charge is heated using air-gas torches from fuel-oxygen burners and electric arcs from electrodes that are supplied with voltage from a transformer. With the appearance of liquid metal after the charge is melted, the supply of metallized raw materials (pellets, briquettes) and other bulk materials to the bath is started, heated by its electric arcs and the torches are gradually disconnected from the fuel-oxygen burners with subsequent transfer in inert blocks to supply inert gases (argon, nitrogen ) into liquid metal. In this case, slag is induced in the bath from the supply of fluxing and other materials into it, and during the melting of the metal, primary slag is downloaded by tilting the ladle furnace through the slag outlet and a new slag is introduced, i.e. secondary slag is formed by the addition of bulk and powdery materials (lime, spar, bauxite, coal powder, etc.), coming through hollow electrodes or nozzles of a two-tier lance into liquid metal or slag from metering hoppers in materials loading systems with gas supply.
После расплавления металлошихты (металлолома и др.) в ковше и осуществления доводки в расплав через топливно-кислородные горелки вместо природного газа и кислорода (или воздуха) автоматическим переключением теми же трубами в топливно-кислородных горелках снизу вдувают инертный газ (аргон или азот), а сверху сыпучие шлакообразующие реагенты через полые электроды или двухъярусную фурму, что позволяет, совмещая эти процессы с кипением, раскислением, легированием, глубокой десульфурацией и дефосфорацией стали, осуществлять гомогенизацию его химического состава и температуры. Далее по достижению желаемых состава и температуры готовой стали отключают электрическое напряжение на полые электроды, подачу кислорода на двухъярусную фурму и закрывают шиберные блоки в днище разливочного ковша.After melting the metal charge (scrap metal, etc.) in the ladle and making it melt through the fuel-oxygen burners instead of natural gas and oxygen (or air) by automatically switching the same pipes in the fuel-oxygen burners, inert gas (argon or nitrogen) is injected from below, and on top of the loose slag-forming reagents through hollow electrodes or a two-tier lance, which allows, combining these processes with boiling, deoxidation, alloying, deep desulfurization and dephosphorization of steel, to homogenize on the chemical composition and temperature. Then, upon reaching the desired composition and temperature of the finished steel, the voltage to the hollow electrodes is turned off, the oxygen supply to the two-tier lance is turned off, and the slide blocks in the bottom of the casting ladle are closed.
Таким образом, как следует из вышеизложенного в предлагаемом изобретении электросталеплавильного агрегата ковш-печь осуществляются те же необходимые тепловые и технологические операции, характерные для производства стали в раздельных агрегатах дуговой сталеплавильной печи и агрегате комплексной обработки стали, но в конечном итоге на более совершенном теплотехнологичном и энергоэффективном уровне.Thus, as follows from the ladle-furnace electric furnace smelter set forth above, the same necessary thermal and technological operations are carried out that are characteristic of steel production in separate units of an arc steelmaking furnace and complex steel processing unit, but ultimately with a more advanced heat-technological and energy-efficient level.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016119779A RU2645858C2 (en) | 2016-05-23 | 2016-05-23 | Electric steel melting unit ladle-furnace (esu-lf) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016119779A RU2645858C2 (en) | 2016-05-23 | 2016-05-23 | Electric steel melting unit ladle-furnace (esu-lf) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016119779A RU2016119779A (en) | 2017-11-28 |
| RU2645858C2 true RU2645858C2 (en) | 2018-02-28 |
Family
ID=60580635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016119779A RU2645858C2 (en) | 2016-05-23 | 2016-05-23 | Electric steel melting unit ladle-furnace (esu-lf) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2645858C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116907204B (en) * | 2023-09-08 | 2023-11-28 | 山西吕梁山矿产品有限公司 | Device and method for smelting brown fused alumina |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3621323A1 (en) * | 1985-06-28 | 1987-01-08 | Asea Ab | Process for producing steel in an electric arc furnace |
| JPS6425938A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-27 | Daido Steel Co Ltd | Refining method for molten steel by arc furnace |
| RU2405046C1 (en) * | 2009-07-17 | 2010-11-27 | Гурам Кашакашвили | Method of steel smelting, deoxidation, alloying and treatment |
| RU2520883C2 (en) * | 2012-07-20 | 2014-06-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Arc steel-smelting furnace with combustible gas afterburning |
-
2016
- 2016-05-23 RU RU2016119779A patent/RU2645858C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3621323A1 (en) * | 1985-06-28 | 1987-01-08 | Asea Ab | Process for producing steel in an electric arc furnace |
| JPS6425938A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-27 | Daido Steel Co Ltd | Refining method for molten steel by arc furnace |
| RU2405046C1 (en) * | 2009-07-17 | 2010-11-27 | Гурам Кашакашвили | Method of steel smelting, deoxidation, alloying and treatment |
| RU2520883C2 (en) * | 2012-07-20 | 2014-06-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Arc steel-smelting furnace with combustible gas afterburning |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016119779A (en) | 2017-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR910005900B1 (en) | Process for increasing the energy input in electric arc furnaces | |
| JP5894937B2 (en) | Copper anode refining system and method | |
| WO2013057927A1 (en) | Powder injection lance and method of refining molten iron using said powder injection lance | |
| JP6036172B2 (en) | Method of refining hot metal in converter | |
| SA99200405B1 (en) | A method for producing molten metal and its multifunctional pipe | |
| KR20000068375A (en) | Installation and method for producing molten metal | |
| US4701216A (en) | Melting of metals | |
| JP2010265485A (en) | Method for operating arc-furnace | |
| US20180202012A1 (en) | Method of making steel using a single installation, and installation | |
| RU2645858C2 (en) | Electric steel melting unit ladle-furnace (esu-lf) | |
| JP5928094B2 (en) | Method for refining molten iron | |
| RU2649476C2 (en) | Method of steelmaking in ladle furnace unit | |
| JP5962156B2 (en) | Method for refining molten iron | |
| JP2005187901A (en) | Refining method for molten steel | |
| CN204138734U (en) | Blow side plumbous melting reduction device | |
| JP6051561B2 (en) | Manufacturing method of molten steel | |
| RU2550438C2 (en) | Method for pyroprocessing of metals, metal melts and/or slags | |
| RU2520883C2 (en) | Arc steel-smelting furnace with combustible gas afterburning | |
| TWI817466B (en) | Electric furnaces and steelmaking methods | |
| JP5928095B2 (en) | Method for refining molten iron | |
| JP5949627B2 (en) | Method of refining hot metal in converter | |
| RU2437941C1 (en) | Procedure for melting steel in arc steel melting furnace with increased consumption of liquid iron | |
| JP5870868B2 (en) | Method of refining hot metal in converter | |
| JP6327298B2 (en) | Hot metal refining method | |
| RU2548871C2 (en) | Method for direct production of metals from materials containing iron oxides (versions) and device for implementing it |