RU60937U1 - Узел подвода шихты и восстановительного газа в дуговую электропечь - Google Patents
Узел подвода шихты и восстановительного газа в дуговую электропечь Download PDFInfo
- Publication number
- RU60937U1 RU60937U1 RU2006135830/22U RU2006135830U RU60937U1 RU 60937 U1 RU60937 U1 RU 60937U1 RU 2006135830/22 U RU2006135830/22 U RU 2006135830/22U RU 2006135830 U RU2006135830 U RU 2006135830U RU 60937 U1 RU60937 U1 RU 60937U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working electrode
- pipes
- pipelines
- charge
- electrode
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к бескоксовой металлургии, в частности, к устройствам для производства отливок, металлических порошков и гранул посредством восстановления металлов из металлсодержащего дисперсного оксидного сырья газообразными и дисперсными восстановителями в плазмохимических реакторах, основная доля энергии в которые вводится с помощью дугового разряда. Сущность полезной модели заключается в том, что узел подвода восстановительного газа и шихты в дуговую электропечь выполнен в виде отдельных трубопроводов для раздельного подвода газа и шихты, расположенных в полости рабочего электрода или вокруг него так, что трубопровод, смежный с рабочим электродом, подсоединен к источнику восстановительного газа, а другой, периферийный трубопровод - к питателю шихты, при этом обращенные к рабочему электроду стенки трубопроводов для подачи газа выполнены охлаждаемыми. Предлагаемым устройством решается техническая задача увеличения производительности процесса производства металла и улучшения его качества. Основной технический результат использования предлагаемого устройства заключается в увеличении длительности периодов функционирования печи между заменами рабочего электрода за счет снижения расхода материала рабочего электрода и в возможности использования любого газообразного и дисперсного восстановителя без опасности закоксовывания канала его ввода.
Description
Полезная модель относится к бескоксовой металлургии, в частности, к устройствам для производства отливок, металлических порошков и гранул посредством восстановления металлов из металлсодержащего дисперсного оксидного сырья газообразными и дисперсными восстановителями в плазмохимических реакторах, основная доля энергии в которые вводится с помощью дугового разряда.
Устройства для прямого восстановления металлов и соответствующие устройства на основе дуговых разрядов описаны в известной технической литературе («Электрические промышленные печи. Дуговые печи и установки специального нагрева». Под ред. Свенчанского А.Д., М. Энергоиздат, 1981 г., с.251, 247). Обычно устройство содержит ванну расплава со средствами сбора металла и шлака, узел подачи шихты и рабочего газа, соленоид и расположенный на центральной оси рабочий электрод, выполненный из графита или вольфрама. В ряде случаев функции узла подачи шихты и газа выполняет рабочий электрод, имеющий внутреннюю полость и установленный обычно в верхней части устройства, и он является катодом дугового разряда, роль анода выполняет ванна расплава металла, находящаяся на поде печи.
Общим недостатком этих устройств является наличие расходуемого рабочего электрода - катода. Это требует остановки процесса для замены катода или использования резервного электрода, который перемещают в рабочую зону посредством предусмотренных для этого устройств (патенты РФ №№1781306 и 2007463). В обоих случаях технологический процесс остается прерывистым из-за необходимости отсоединения от катода средств подачи шихты на время установки резервного электрода, а полученный материал загрязняется продуктами эрозии катода.
Ближайшим прототипом предлагаемой полезной модели является узел подвода восстановительного газа и шихты в дуговую электропечь, включающую размещенный в магнитной системе реактор, два разнополярных электрода, верхний рабочий электрод и нижний, размещенных на вертикальной оси реактора, подсоединенный к источнику восстановительного газа и питателю шихты (пат. РФ №2007463).
В этом устройстве вторым электродом (анодом) является ванна расплава, размещенная в керамическом тигле, восстановительный газ и шихту подают в реактор через полый рабочий электрод, снаружи этого электрода установлена охлаждаемая труба, которая служит для охлаждения рабочего электрода и уплотнения камеры, реактор и подина снабжены графитовой и керамической кладкой, реактор помещен в магнитное поле, а для наращивания рабочего электрода введено устройство его перемещения и наращивания.
Оксидное сырье, контактируя с рабочим электродом, интенсивно восстанавливается, но при этом расходуется материал электрода (обычно - графит), а сам процесс восстановления носит эндотермический характер и сопровождается снижением температуры рабочего электрода, что приводит к возникновению контрагированных катодных пятен и эрозии электрода.
При использовании в этом устройстве в качестве восстановителя природного газа не удается совместить требования по снижению температуры газа и поддержанию высокой температуры торца рабочего электрода, что необходимо для уменьшения его эрозии, связанной с наличием малоподвижных контрагированных катодных пятен дуги.
Предлагаемой полезной моделью решается техническая задача увеличения производительности процесса производства металла и улучшения его качества.
Основной технический результат использования предлагаемой полезной модели заключается в увеличении длительности периодов функционирования печи между заменами рабочего электрода за счет снижения расхода материала рабочего электрода и в возможности использования любого газообразного и дисперсного восстановителя без опасности закоксовывания канала его ввода.
Дополнительно решается задача уменьшения загрязнения готового металлопродукта материалами эрозии рабочего электрода.
Указанный результат достигается тем, что узел подвода восстановительного газа и шихты выполнен в виде отдельных трубопроводов для раздельного подвода газа и шихты, расположенных в полости рабочего электрода или вокруг него так, что трубопровод, смежный с рабочим электродом, подсоединен к источнику восстановительного газа, а другой, периферийный трубопровод - к питателю шихты, при этом обращенные к рабочему электроду стенки трубопроводов для подачи газа выполнены охлаждаемыми.
В одном варианте трубопроводы образованы двумя коаксиальными трубами, внутренней и внешней, размещенными в полости рабочего электрода с соотношением его внешнего и внутреннего диаметров 3-5.
В другом варианте трубопроводы образованы тремя коаксиальными трубами - внутренней, промежуточной и внешней, размещенными снаружи рабочего электрода.
В третьем варианте узел подачи образован двумя наборами труб, размещенных на концентрических по отношению к рабочему электроду окружностях, при этом трубы набора, размещенного на внутренней концентрической окружности, выполнены охлаждаемыми, совмещены по радиальным направлениям с трубами набора, размещенного на внешней окружности, и подсоединены к источнику восстановительного газа, а трубы набора, размещенного на внешней концентрической окружности, подсоединены к питателю шихты
Во всех вариантах нижние концы труб размещены над нижним торцом рабочего электрода.
Используемые термины и определения.
Дуговая печь - устройство, содержащее два или более электродов, между которыми в среде плазмообразующего газа возбуждают электрический разряд, плазму которого используют для нагрева газа, плавления и восстановления рудного сырья.
Питатель - устройство, обычно содержащее бункер с исходным рудным сырьем и средство его подачи с заданной скоростью.
Синтез-газ - газовая смесь, главными компонентами которой являются монооксид углерода и водород.
Шихта - смесь, состоящая из рудного сырья (руда, концентрат и т.д.), легирующих и рафинирующих добавок.
Железорудное сырье - минеральное сырье, содержащее один или более окислов железа различной валентности.
Оксидное сырье - минеральное и техногенное сырье, содержащее оксиды металлов.
Описание чертежей.
На фиг.1 схематически в продольном сечении представлен вариант размещения узла подачи в полости рабочего электрода.
На фиг.2 схематически в продольном сечении представлен вариант узла подачи в виде коаксиальных труб, окружающих рабочий электрод.
На фиг.3 схематически в продольном сечении представлен вариант узла подачи в виде наборов труб, окружающих рабочий электрод.
На фиг.4 дано поперечное сечение устройства фиг.3 в плоскости А-А.
Устройство, представленное на фиг.1, содержит питатель 1 шихты, источник 2 восстановительного газа, реактор 3 дуговой печи с охлаждаемыми (не показано)
стенками 4 и сводом (крышкой) 5, полый рабочий электрод 6, в полости которого размещены охлаждаемая внешняя труба 7, в которой, в свою очередь, установлена внутренняя труба 8, образующие в совокупности смежный с электродом 6 трубопровод, причем периферийным трубопроводом является труба 8, подовый электрод 9 на средстве сбора 10 готового продукта и магнитную систему в виде соленоида 11. Нижние концы труб 7 и 8 отстоят от нижнего торца электрода 6 на величину, составляющую 1-1,5 внутреннего диаметра электрода 6. Отношение внешнего и внутреннего диаметров электрода 6 находится в пределах 3-5. При отношении диаметров электрода 6 меньшем трех возрастает плотность тока в нем, что становится причиной его повышенного расхода, а при отношении диаметров электрода, большем пяти, сильно уменьшаются возможности для размещения в нем труб 7 и 8. Рабочий электрод 6 изолирован от крышки 5 диэлектрическим уплотнителем 12.
В варианте устройства, представленном на фиг.2, внутренняя охлаждаемая труба 13 и внешняя труба 14, разделенные промежуточной трубой 15, размещены снаружи рабочего электрода 6, который может быть и полым и сплошным. При этом смежный трубопровод образован трубами 13 и 15, а периферийный - трубами 15 и 14.
Труба 14 установлена на крышке 5 и изолирована от нее электрически уплотнителем 16 из диэлектрического материала. Нижние концы труб 13, 14 и 15 размещены над нижним торцом рабочего электрода 6 и находятся от него на расстоянии 0,5-1,0 его внешнего диаметра.
При больших поперечных размерах рабочего электрода 6 предпочтительным является вариант, представленный на фиг.3. Трубопроводы подачи шихты и восстановительного газа образованы двумя наборами труб 17 (смежные) и 18 (периферийные), размещенными на концентрических относительно рабочего электрода 6 окружностях - внутренней 19 (трубы 17) и внешней 20 (трубы 18), как показано на фиг.4. Трубы 17 выполнены охлаждаемыми, трубы 17 и 18 обоих наборов попарно совмещены на радиальных направлениях, но необязательно находятся в контакте.
Трубы 7, 13, 17 выполнены в виде двух соединенных оболочек (на чертеже не показаны), между которыми пропускают хладагент.
При этом периферийные трубопроводы - трубы 8 на фиг.1, полость между трубами 14 и 15 на фиг.2 и трубы 18 на фиг.3 и 4 - подсоединены к питателю шихты 1 и служат средством ее подачи в реактор 3, а смежные трубопроводы - полость между трубами 7 и 8 на фиг.1, полость между трубами 13 и 15 на фиг.2 и трубы 17 на фиг.3 - подсоединены к источнику газа 2 и служат средством его подачи в реактор 3.
Рабочий электрод 6 и подовый электрод 9 являются электродами дуговой электропечи, их полярность может быть как прямой (электрод 6 служит катодом) так и обратной (электрод 6 служит анодом).
Осуществление полезной модели.
Проиллюстрирована работа устройства при прямой полярности электродов реактора 3. На площадку электрода 9 устройства сбора 10 загружают металлическую «затравку», подают напряжение на электроды реактора 3 и возбуждают в нем дуговой разряд одним из известных способов, например, кратковременным касанием рабочим электродом 6 «затравки» на электроде 9, высокочастотным пробоем и т.д. При относительно низких по отношению к номинальным значениях тока дуги наводят на площадке электрода 9 «болото» из металла. Затем устанавливают рабочие параметры установки: индукцию магнитного поля соленоида 10, величину дугового промежутка между электродом 6 и расплавом металла на площадке 9, величину тока дуги, расход восстановительного газа через реактор 3 от источника газа 2.
После наведения «болота» на площадке электрода 9 питателем 1 по периферийным трубопроводам - трубе 8 (фиг.1), через полость между трубами 14 и 15 (фиг.2) или по трубам 18 - в реактор 3 подают шихту, а по смежным трубопроводам - через полость между трубами 7 и 8 (фиг.1), через полость между трубами 13 и 15 (фиг.2) или по трубам 17 - в реактор 3 подают восстановительный газ. Смесь шихты и газа поступает на расплав, при этом происходит восстановление шихты до металла.
Подача восстановительного газа по трубопроводам, смежным с рабочим электродом 6 предотвращает попадание шихты, подаваемой по периферийным трубопроводам и содержащей оксидное сырье, на рабочий электрод 6 и снижает его износ.
Охлаждение стенок смежных трубопроводов (трубы 7, 13 или 17) позволяет подавать природный газ в реактор 3 при температуре ниже температуры пиролиза газа, что не требует его конверсии. При этом благодаря тому, что подаваемая в реактор 3 шихта не взаимодействует с материалом рабочего электрода 6, а области теплового контакта труб 7, 13 и 17 с электродом 6 могут быть размещены достаточно далеко от нижнего торца электрода 6 или вообще отсутствовать, температуру последнего можно поддерживать значительной величины (около 3000С), достаточной для образования на торце электрода 6 диффузного дугового пятна, обеспечивающего равномерную и, следовательно, пониженную выработку электрода 6.
Размещение нижних концов труб 7 и 8 на удалении от нижнего торца электрода 6 большем 1,5 диаметра его полости, а нижних концов труб 13-15, 17 и 18 на удалении,
большем 1 внешнего диаметра электрода 6 приводит к значительному попаданию шихты на рабочий электрод, находящийся при высокой температуре (около 3000С), и его повышенному износу. При удалении нижних концов труб 7 и 8, меньшем 1,0 диаметра полости электрода 6, а нижних концов труб 13-15, 17 и 18 меньшем 0,5 внешнего диаметра электрода 6 резко возрастает вероятность перескока дуги разряда на эти трубы и их разрушения.
Аксиальное магнитное поле соленоида 10 обеспечивает азимутальное вращение дуги и ванны расплава, что приводит к равномерному нагреву и активному взаимодействию с восстановительным газом всей массы поступающей шихты и получению однородного металла.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет:
- уменьшить эрозию рабочего электрода 6 благодаря устранению его контакта с шихтой при ее подаче в рабочее пространство реактора 3 и формированию диффузного катодного пятна посредством повышения температуры торца электрода 6;
- использовать любые газообразные восстановители: синтез - газ, водород, неконвертированный природный газ, за счет подачи газа через охлаждаемые металлические трубы 17 или полости с охлаждаемыми стенками (трубы 7 или 13);
- получить однородный металл с малым содержанием примесей (например, углерода) благодаря снижению эрозии электрода 6, применению газообразных восстановителей и отказу от использования кокса и увеличить производительность и время непрерывной работы дуговой печи за счет снижения расхода электрода 6.
Устройство может быть использовано на предприятиях металлургии и машиностроения для прямого получения отливок, металлических порошков и гранул из дисперсного рудного сырья с использованием газообразных и дисперсных восстановителей, в том числе неконвертированного природного газа и водорода.
Экологические показатели предложенного устройства существенно выше, чем у аналогов: не потребляется кокс, не требуется агломерация и окомкование рудного сырья, возможна работа на водороде и на сыром природном газе.
Возможность реализации всех эффектов, сопровождающих предложенный в настоящей полезной модели процесс подачи в реактор восстановительного газа через охлаждаемые трубы и полости с предотвращением контакта шихты с материалом рабочего электрода, установлена нами впервые и нигде не опубликована.
Claims (4)
1. Узел подвода шихты и восстановительного газа в дуговую электропечь, включающую размещенный в магнитной системе реактор, два разнополярных электрода, верхний рабочий электрод и нижний, размещенных на вертикальной оси реактора, подсоединенный к источнику восстановительного газа и питателю шихты, отличающийся тем, что узел выполнен в виде наборов трубопроводов, смежных и периферийных по отношению к поверхности рабочего электрода, причем трубопроводы смежных наборов выполнены охлаждаемыми, и нижние концы всех трубопроводов размещены над нижним торцом рабочего электрода.
2. Узел по п.1, отличающийся тем, что трубопроводы образованы двумя коаксиальными трубами - внешней и внутренней, - размещенными в полости рабочего электрода, выполненного с отношением его наружного и внутреннего диаметров 3-5, внешняя труба выполнена охлаждаемой, к смежному трубопроводу, образованному внешней и внутренней трубами, подсоединен источник восстановительного газа, периферийный трубопровод образован внутренней трубой, подсоединенной к питателю шихты, а нижние концы обеих труб отстоят от нижнего торца рабочего электрода на величину, составляющую 1-1,5 диаметра его полости.
3. Узел по п.1, отличающийся тем, что трубопроводы образованы тремя коаксиальными трубами, внешней, промежуточной и внутренней, установленными снаружи рабочего электрода, внутренняя труба выполнена охлаждаемой, к смежному трубопроводу, образованному промежуточной и внутренней трубами, подсоединен источник восстановительного газа, а к периферийному трубопроводу, образованному промежуточной и внешней трубами, подсоединен питатель шихты, и нижние концы всех труб отстоят от нижнего торца рабочего электрода на величину, составляющую 0,5-1,0 наружного диаметра рабочего электрода.
4. Узел по п.1, отличающийся тем, что два набора труб расположены на двух концентрических относительно рабочего электрода окружностях, внутренней и внешней, причем трубы смежного набора, размещенного на внутренней концентрической окружности, выполнены охлаждаемыми, совмещены по радиальным направлениям с трубами периферийного набора, размещенного на внешней окружности, и подсоединены к источнику восстановительного газа, а трубы периферийного набора подсоединены к питателю шихты, и нижние концы наборов труб отстоят от нижнего торца рабочего электрода на величину, составляющую 0,5-1,0 наружного диаметра рабочего электрода.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006135830/22U RU60937U1 (ru) | 2006-10-11 | 2006-10-11 | Узел подвода шихты и восстановительного газа в дуговую электропечь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006135830/22U RU60937U1 (ru) | 2006-10-11 | 2006-10-11 | Узел подвода шихты и восстановительного газа в дуговую электропечь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU60937U1 true RU60937U1 (ru) | 2007-02-10 |
Family
ID=37862869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006135830/22U RU60937U1 (ru) | 2006-10-11 | 2006-10-11 | Узел подвода шихты и восстановительного газа в дуговую электропечь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU60937U1 (ru) |
-
2006
- 2006-10-11 RU RU2006135830/22U patent/RU60937U1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2096706C1 (ru) | Электрическая дуговая печь для производства стали, способ производства стали из скрапа, и/или губчатого железа, и/или доменного чугуна в электрической дуговой печи и способ производства стали из скрапа в электрической дуговой печи | |
RU2226553C1 (ru) | Способ и устройство для получения расплавленного железа | |
AU2009238232A1 (en) | Methods and apparatus for waste treatment by melt decomposition assisted with plasma arc heating | |
US8043400B1 (en) | System and method for the thermal processing of ore bodies | |
WO2018090867A1 (zh) | 制备钛渣的系统和方法 | |
SU1142006A3 (ru) | Агрегат дл производства стали | |
RU2296165C2 (ru) | Способ прямого восстановления металлов из дисперсного рудного сырья и устройство для его осуществления | |
RU2296166C2 (ru) | Способ прямого восстановления металлов из дисперсного рудного сырья и устройство для его осуществления | |
KR970001425B1 (ko) | 미립 금속 산화물을 용해하기 위한 노 및 그 방법 | |
JPS589353B2 (ja) | 細粒状の酸化鉄含有原料を溶融還元する方法及び装置 | |
CN113699306A (zh) | 一种用于直流电弧炉底电极复合底吹多元介质系统及方法 | |
RU60937U1 (ru) | Узел подвода шихты и восстановительного газа в дуговую электропечь | |
RU2319091C1 (ru) | Узел подвода шихты и восстановительного газа в дуговую электропечь | |
RU2612330C2 (ru) | Способ прямого восстановления материалов, содержащих оксиды металлов, с получением расплава металла и устройство для осуществления способа | |
RU2318876C1 (ru) | Устройство для прямого восстановления металлов | |
RU60936U1 (ru) | Устройство для прямого восстановления металлов | |
US4425659A (en) | Metal oxide reduction furnace | |
WO2010110694A1 (ru) | Плазменная печь | |
JPS6144707A (ja) | 炭化カルシウムの製造方法及びその装置 | |
RU2063462C1 (ru) | Способ получения сплавов бора преимущественно в электрической печи | |
NZ217238A (en) | Baking furnace for the continuous production of elongated carbon electrodes | |
RU2476599C2 (ru) | Способ электродугового жидкофазного углетермического восстановления железа из оксидного сырья и устройство для его осуществления | |
RU2315813C1 (ru) | Плазменная печь для прямого восстановления металлов | |
RU2335549C2 (ru) | Способ ввода шихты в плазменно-дуговую электропечь и устройство для его осуществления | |
RU169047U1 (ru) | Плазменная установка для переработки тугоплавких силикатсодержащих материалов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20101012 |