RU62048U1 - INSTALLING A BUCKET FURNACE - Google Patents
INSTALLING A BUCKET FURNACE Download PDFInfo
- Publication number
- RU62048U1 RU62048U1 RU2006138419/22U RU2006138419U RU62048U1 RU 62048 U1 RU62048 U1 RU 62048U1 RU 2006138419/22 U RU2006138419/22 U RU 2006138419/22U RU 2006138419 U RU2006138419 U RU 2006138419U RU 62048 U1 RU62048 U1 RU 62048U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hollow
- gas
- arcs
- electrodes
- heating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области металлургии, в частности к устройствам для получения сталей в электрических агрегатах, конкретно в ковшах с внешними средствами непосредственного нагрева и рафинирования металла в электрических дугах, и может быть использовано для нагрева и обработки расплавленных сталей газами, шлаками и флюсами. Полезная модель позволяет повысить производительность нагрева и обработки стали за счет сокращения их длительности путем интенсификации перемешивания, регулирования расхода газа и порошка, вихревой стабилизации дуг и повышение эффективности дугового нагрева, достигаемых вследствие того, что осевые каналы 15 в полых электродах 14 для подачи газа и порошка в дуги 51 выполнены с винтовыми канавками 40 с регламентированными соотношениями размеров и с закруткой, совпадающей с направлением тангенциальных сопел 39, установленных в газоподводящих кольцевых камерах 38, охватывающих питательные трубки 29 для подачи в дуги 51 газопорошковой смеси, причем три пористые пробки 4 в днище ковша 1 выполнены по осям полых электродов 14, а для изменения расхода газа и порошка в соответствии с мощностью, потребляемой с трансформатора 22, и с длиной дуги 51, приводы 8, 28, и 37 регулирующих клапанов, соответственно, 7, 27, и 36, соединены через блоки задания уровня расхода газа 45, 46 и 47 с выходом 48 микропроцессорной системы управления 44, вход 43 которой соединен с датчиком напряжения 41, установленным на первичной обмотке 23 трансформатора 22 и с датчиком положения 42, установленным на приводах 13 механизма перемещения 12 полых электродов 14. 4 ил.The utility model relates to the field of metallurgy, in particular, to devices for producing steels in electrical units, specifically in ladles with external means of direct heating and refining of metal in electric arcs, and can be used for heating and processing molten steels with gases, slags, and fluxes. The utility model allows to increase the heating and processing productivity of steel by reducing their duration by intensifying mixing, regulating the flow of gas and powder, vortex stabilization of arcs and increasing the efficiency of arc heating, achieved due to the fact that the axial channels 15 in the hollow electrodes 14 for supplying gas and powder the arcs 51 are made with helical grooves 40 with regulated aspect ratios and with a twist matching the direction of the tangential nozzles 39 installed in the gas supply x annular chambers 38, covering the supply tubes 29 for supplying gas-powder mixture to the arcs 51, the three porous plugs 4 in the bottom of the bucket 1 being made along the axes of the hollow electrodes 14, and for changing the flow of gas and powder in accordance with the power consumed from the transformer 22, and with the arc length 51, the actuators 8, 28, and 37 of the control valves, respectively, 7, 27, and 36, are connected through blocks for setting the gas flow rate 45, 46 and 47 to the output 48 of the microprocessor control system 44, the input 43 of which is connected to voltage sensor 41 mounted on the primary winding 23 of the transformer 22 and a position sensor 42 mounted on the actuator 13 moving mechanism 12 of the hollow electrode 14. 4 yl.
Description
Полезная модель относиться к области металлургии, в частности к устройствам для получения сталей в электрических агрегатах, конкретно в ковшах с внепечными средствами непосредственного нагрева и рафинирования металла в электрических дугах, и может быть использовано для нагрева и обработки расплавленных сталей газами, шлаками и флюсами.A useful model relates to the field of metallurgy, in particular, to devices for producing steels in electrical units, specifically in ladles with extra-furnace means of direct heating and refining of metal in electric arcs, and can be used for heating and processing molten steels with gases, slags, and fluxes.
Известна установка печь-ковш с крышкой, через которую проходят три графитовых электрода подключенные к трансформатору, три пористые пробки для подачи перемешивающего газа, установленные в днище ковша в точках равноудаленных от центра равностороннего треугольника, образованного при соединении центров сечений электродов, и бункера для загрузки реагентов(см. заявка Японии №56-42644, С 21 С 7/00, 7/072, 7/076, опубл. 1981).It is known to install a ladle furnace with a lid through which three graphite electrodes connected to a transformer pass, three porous plugs for mixing gas, installed in the bottom of the ladle at points equidistant from the center of an equilateral triangle formed by connecting the centers of the cross-sections of the electrodes and the hopper for loading reagents (see Japanese application No. 56-42644, C 21 C 7/00, 7/072, 7/076, publ. 1981).
Повышение производительности данных установок печь-ковш за счет увеличения мощности мотивировано тем, что процесс нагрева металла в них в принципе аналогичен дуговым печам в период нагрева расплава, когда шихта The increase in productivity of these ladle-furnace installations due to the increase in power is motivated by the fact that the process of heating the metal in them is in principle similar to arc furnaces during the period of heating the melt, when the charge
полностью расплавлена. Тепловой кпд печей в этот период не превышает 30-45% (см. Смоляренко В.Д., Кузнецов Л.Н. Энергетический баланс дуговых сталеплавильных печей. М.: Энергия, 1973. - 88 с.), так как значительная часть мощности электрических дуг, которые не экранированы шихтой, теряется через стенки и крышку. В связи с тем, что геометрия рабочего пространства установок печь-ковш существенно отличается от дуговых печей, в частности высота крышки, диаметр и глубина ванны, и их соотношения, то тепловой кпд этих установок не превышает 30-40% (см. Хопман В., Фетт Ф.Н. Энергетический баланс печи-ковша // Черные металлы, 1988, №18, с.18-24). По этой же причине в данных установках печь-ковш наблюдается повышенный угар электродов и износ футеровки ковша выше зеркала металла, что снижает их производительность при непроизводительных простоях на частую замену электродов и ремонт футеровки. Возможности повышения производительности печи-ковша, за счет интенсификации перемешивания расплава при увеличении подачи аргона через пористые пробки между электродами, ограничены нарушением сплошности шлакового слоя на зеркале расплава и вторичным окислением металла. Загрузка кусковых шлакообразующих и легирующих реагентов из бункеров на зеркало металла в ковше требует при десульфурации и легировании дополнительных затрат времени и подводимой мощности на их расплавление. Перемешивание и усреднение химического состава стали, что снижает производительность установки печь-ковш.completely melted. The thermal efficiency of furnaces in this period does not exceed 30-45% (see Smolyarenko VD, Kuznetsov LN. Energy balance of arc steel-smelting furnaces. M: Energia, 1973. - 88 pp.), Since a significant part of the power Electric arcs that are not shielded by the charge are lost through the walls and the lid. Due to the fact that the geometry of the working space of the ladle-furnace plants differs significantly from arc furnaces, in particular, the height of the lid, the diameter and depth of the bath, and their ratio, the thermal efficiency of these plants does not exceed 30-40% (see Hopman V. , Fett F.N. Energy balance of a ladle furnace // Ferrous metals, 1988, No. 18, p.18-24). For the same reason, in these ladle furnace installations, increased electrodes burn out and ladle lining wear above the metal mirror are observed, which reduces their productivity during unproductive downtime for frequent electrode replacement and lining repair. The possibilities of increasing the performance of the ladle furnace due to the intensification of melt mixing with increasing argon supply through porous plugs between the electrodes are limited by disruption of the continuity of the slag layer on the melt mirror and secondary oxidation of the metal. The loading of lumpy slag-forming and alloying reagents from the hoppers onto the metal mirror in the ladle requires additional time and power input for their melting during desulfurization and alloying. Mixing and averaging the chemical composition of steel, which reduces the performance of the ladle furnace.
Известна установка печь-ковш, содержащая ковш с крышкой, через которую проходят три электрода подключенные к трансформатору, и с A known installation is a ladle furnace containing a bucket with a lid through which three electrodes connected to a transformer pass, and with
пористой пробкой для подачи перемешивающего газа, установленной в днище по оси ковша, приспособление для подвода газа вдоль электродов в верхней части ковша и бункер для загрузки реагентов (см. заявка ФРГ №36024989, F 27 B 3/08, B 22 D 41/00, опубл. 1986).a porous stopper for supplying mixing gas installed in the bottom along the axis of the bucket, a device for supplying gas along the electrodes in the upper part of the bucket and a hopper for loading reagents (see German application No. 36024989, F 27 B 3/08, B 22 D 41/00 Publ. 1986).
В данной установке печь-ковш газ, подаваемый вдоль электродов, служит только для защиты поверхности электродов от угара и зеркало металла от окисления, и не участвует в перемешивании расплава, что снижает производительность нагрева и обработки. При этом подача перемешивающего газа между электродами через пористую пробку, установленную по оси ковша, приводит к сильным колебаниям уровня металла. Поэтому в процессе эксплуатации наблюдается неравномерный угар электродов и возникает разница в длинах дуг. В результате колебаний уровня металла в ковше, обусловленных продувкой аргоном через пористые пробки, электрод, обладающий меньшей длинной дуги и, соответственно, меньшим фазным напряжением, периодически касается металла с повышением в нем содержания углерода и возникновение токов короткого замыкания, что снижает производительность нагрева и обработки за счет необходимости в дополнительной операции обезуглероживания и снижения вводимой мощности. Для электродов с большей длинной дуги колебания уровня металла приводят к обрыву дуги, что также снижает производительность нагрева и обработки в данной установке печь-ковш организацией более интенсивной подачи перемешивающего газа через пористую пробку, ограниченно образованием на поверхности стали газометаллического буруна с повышенным брызгоуносом и In this installation, the ladle furnace gas supplied along the electrodes serves only to protect the surface of the electrodes from burning and the metal mirror from oxidation, and does not participate in mixing the melt, which reduces the heating and processing productivity. In this case, the supply of mixing gas between the electrodes through a porous plug mounted along the axis of the bucket leads to strong fluctuations in the level of the metal. Therefore, during operation, an uneven fading of the electrodes is observed and a difference in the lengths of the arcs occurs. As a result of fluctuations in the level of metal in the ladle caused by purging with argon through porous plugs, an electrode having a shorter arc length and, accordingly, a lower phase voltage periodically touches the metal with an increase in its carbon content and the occurrence of short circuit currents, which reduces the heating and processing performance due to the need for an additional decarburization operation and reduced input power. For electrodes with a longer arc, fluctuations in the metal level lead to arc breaking, which also reduces the heating and processing performance in this ladle furnace by organizing a more intensive supply of mixing gas through a porous plug, limited by the formation of a gas-metal breaker on the steel surface with increased splashing noise and
вторичным окислением металла незащищенного шлаком. Так как подвод тепла от дуг осуществляется локально, то в центральной зоне ковша на поверхности металла, заключенной между электродами, температура гораздо выше, чем у стенок ковша. Поэтому на усреднение температуры, при лимитированном расходе перемешивающего газа требуются значительные затраты времени, что снижает производительность нагрева. Перемешивание металла в ковше только с помощью холодного продувочного газа через пористую пробку приводит к нагреву газа до температуры металла и выносу его с зеркала расплава. При этом наблюдаются значительные тепловые потери, и снижение температуры стали со средней скоростью в зависимости от массы метала от 4-5°С/мин (для сравнения скорость понижения температуры стали в ковше без продувки 2-3°С/мин), что требует для компенсации падения температуры подвода дополнительной мощности и снижает производительность нагрева.secondary oxidation of unprotected slag metal. Since heat is supplied from the arcs locally, in the central zone of the bucket on the metal surface enclosed between the electrodes, the temperature is much higher than that of the walls of the bucket. Therefore, the averaging of temperature, with a limited flow of mixing gas, requires a significant investment of time, which reduces the heating performance. Mixing the metal in the bucket only with the help of cold purge gas through the porous plug leads to heating of the gas to the temperature of the metal and its removal from the melt mirror. In this case, significant heat losses are observed, and the steel temperature decreases at an average rate depending on the metal mass from 4-5 ° C / min (for comparison, the rate of steel temperature decrease in the ladle without purging is 2-3 ° C / min), which requires compensating for the drop in temperature of the supply of additional power and reduces heating performance.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является установка печь-ковш, содержащая ковш, снабженный закрепленными в его днище шиберным затвором и пористыми пробками, соединенными трубопроводами с источником газа через первые регулирующие клапаны с приводами, и крышкой с тремя уплотненными отверстиями, через которые с помощью электродержателей и механизмов перемещения с приводами пропущены три полых графитовых электрода с осевыми каналами, состоящие из отдельных фрагментов с резьбовыми ниппельными отверстиями на концах и соединенных с помощью полых резьбовых промежуточных ниппелей, причем каждый из полых электродов имеет короткую сеть, подключенную к The closest analogue to the claimed utility model is a ladle furnace containing a bucket equipped with a slide gate and porous plugs fixed in its bottom, connected by pipelines to a gas source through the first control valves with actuators, and a cover with three sealed openings, through which with three hollow graphite electrodes with axial channels, consisting of individual fragments with threaded nipple holes at the ends and connected by means of hollow threaded intermediate nipples, each of the hollow electrodes having a short network connected to
электродержателю от отдельной фазы вторичной обмотки трехфазного трансформатора, на первичной обмотке которого расположен переключатель ступеней напряжения, и узел крепления, ввинченный в верхнем резьбовом ниппельном отверстии и снабженный газоподводящей трубкой, соединенной с источником газа через второй регулирующий клапан, и питательной трубкой, проходящей по оси полого электрода и соединенный трубопроводом с пневматическим питателем, сообщающемся с бункерами порошкообразных шлакообразующих и легирующих материалов и с источником газа, через третий регулирующий клапан с приводом (см. заявка ЕПВ №0203533, С 21 С 7/00, 7/072, 5/52, опубл. 1986).an electric holder from a separate phase of the secondary winding of a three-phase transformer, on the primary winding of which there is a voltage stage switch, and a fastener screwed into the upper threaded nipple hole and equipped with a gas supply pipe connected to the gas source through the second control valve and a feed pipe passing along the hollow axis electrode and connected by a pipeline with a pneumatic feeder, communicating with the hoppers of powdered slag-forming and alloying materials and from the source com gas through the third control valve with actuator (see application EPO No. 0203533, C 21 C 7/00, 7/072, 5/52, publ. 1986).
В данной установке печь-ковш стабильность процесса электродугового подогрева металла повышается с увеличение силы тока и напряжением на дугах, однако это приводит к значительному угару электродов и требует более частой их замены, что снижает производительность нагрева и обработки металла. При этом «кипение» металла при продувке аргоном через пористые пробки вызывает необходимость увеличения расстояния между поверхностью металла и полыми электродами и, соответственно, длинны дуги. В результате повышается теплоизлучение дуг на огнеупорные футеровки ковша и крышки, с уменьшением количества тепла передаваемого металлу и снижением кпд нагрева, что требует увеличения продолжительности подвода мощности и приводит к снижению производительности нагрева. В данных печах-ковшах в период нагрева металла дугами продувку аргоном через пористые пробки не осуществляют или ограничивают, так кипение нарушает стабильность нагрева. In this installation, the ladle furnace, the stability of the process of electric arc heating of the metal increases with increasing amperage and voltage on the arcs, however, this leads to significant burnout of the electrodes and requires more frequent replacement, which reduces the productivity of heating and metal processing. In this case, the "boiling" of the metal when purging with argon through porous plugs necessitates an increase in the distance between the metal surface and the hollow electrodes and, accordingly, the arcs are long. As a result, the heat radiation of the arcs to the refractory linings of the bucket and lid increases, with a decrease in the amount of heat transferred to the metal and a decrease in the heating efficiency, which requires an increase in the duration of the power supply and leads to a decrease in the heating performance. In these ladle furnaces, during the period of metal heating by arcs, argon purging through porous plugs is not carried out or limited, so boiling violates the stability of heating.
При этом оптимальный расход аргона через пористые пробки, с точки зрения минимального брызгоуноса и выброса вспененного шлака с поверхности металла в ковше, а также условий стабильного горения дуг, является недостаточным для того, чтобы обеспечить эффективное перемешивание расплава для выноса всех объектов металла с поверхности реагирования и для выравнивания состава и температуры по высоте стали в ковше. Поэтому повышение производительности нагрева и обработки в данной установке печь-ковш лимитировано критической интенсивностью продувки перемешивающим газом через пористые пробки, при котором происходит разрыв сплошности шлака плавающего на зеркале металла, что приводит к вторичному окислению металла и к заметаливанию полых электродов и крышки. Дополнительное перемешивание металла осуществляется подачей газа через полые электроды при истечении потока газа из осевых гладкостенных каналов в полых электродах в дуги только при наличии осевой составляющей скорости потоков. Это приводит к снижению производительности нагрева и обработки металла за счет нарушения стабильности горения дуг при из выдувании на боковую стенку полых электродов, неконтролируемого вскипания и увеличения брызгоуноса шлака. Нагрев дугами происходит в слое вспененного шлака, при чем увеличение количества шлака на поверхности металла способствует большему углублению дуг и лучшему их экранированию. Однако увеличение количества шлака до кратности 0,05-0,07 вызывает увеличение расхода электроэнергии на его плавление и перегрев, что снижает производительности данной установки печь-ковш. Электрические дуги в данной установке являются нелинейными At the same time, the optimal argon flow rate through porous plugs, from the point of view of minimum spraying and ejection of foamed slag from the metal surface in the ladle, as well as conditions of stable arc burning, is insufficient to ensure effective mixing of the melt to remove all metal objects from the reaction surface and to align the composition and temperature with the height of the steel in the ladle. Therefore, an increase in the heating and processing productivity in this ladle furnace is limited by the critical intensity of the stirring gas purge through porous plugs, in which the continuity of the slag of the metal floating on the mirror breaks, which leads to secondary oxidation of the metal and to fading of the hollow electrodes and the lid. Additional mixing of the metal is carried out by supplying gas through the hollow electrodes when the gas flow from the axial smooth-walled channels in the hollow electrodes to the arcs expires only in the presence of an axial component of the flow velocity. This leads to a decrease in the productivity of heating and metal processing due to the violation of the stability of the arcing during blowing of hollow electrodes on the side wall, uncontrolled boiling and increase of slag spraying. Arc heating occurs in a layer of foamed slag, and an increase in the amount of slag on the metal surface contributes to a greater deepening of the arcs and their better shielding. However, an increase in the amount of slag to a ratio of 0.05-0.07 causes an increase in the energy consumption for its melting and overheating, which reduces the performance of this ladle furnace installation. The arcs in this installation are non-linear
активными сопротивлениями, и параметры их в сильной степени зависят от условий горения, в частности от характера подачи в них газа через полые электроды. При этом регулирование мощности дуг производится индуктивными элементами питающей сети, изменением подводимого напряжения, долин дуг и расхода плазмообразующего газа. Однако при продувке металла газом через пористые пробки и через полые электроды с осевой подачей газа наблюдаются интенсивные колебания уровня зеркала расплава. При этом происходят короткие замыкания между электродами и жидким металлом. В осциллограммах тока наблюдаются не синусоидальности, броски тока разные амплитуды и продолжительности, а также носящие стохастический характер высшие гармоники. При этом мгновенная мощность колеблется вокруг определенного среднего значения, задаваемого автоматическим регулятором, а колебания реактивной мощности достигают 200% со скоростью до 500 мВАр/с и значительно превышают колебания активной мощности. Также наблюдается статическая и динамическая не симметрии нагрузки фаз, достигающие 10% колебания токов. Данные колебания токов, напряжений и мощности в дугах приводят к снижению коэффициентов мощности (соsφ) до 0,62-0,67, стабильности горения дуг и снижает производительность нагрева стали. Таким образом, в известной установке печь-ковш не реализуется максимально возможная производительность нагрева и обработки стали и достигаются (см Черные металлы. 1992, №12, с.19) следующие средние показатели (при весе плавки 360-380 тонн; напряжении холостого тока 398-470 В; токи на дугах 44-53 кА; active resistances, and their parameters strongly depend on the combustion conditions, in particular, on the nature of the gas supply through hollow electrodes. At the same time, the power control of the arcs is performed by inductive elements of the supply network, by changing the input voltage, the valleys of the arcs and the flow rate of the plasma-forming gas. However, when a metal is purged with gas through porous plugs and through hollow electrodes with axial gas supply, intense fluctuations in the level of the melt mirror are observed. In this case, short circuits between the electrodes and the liquid metal occur. In the oscillograms of the current, there are no sinusoidalities, current surges of different amplitudes and durations, as well as higher harmonics that are stochastic. In this case, the instantaneous power fluctuates around a certain average value set by the automatic controller, and the reactive power fluctuations reach 200% at a speed of up to 500 mVar / s and significantly exceed the active power fluctuations. Static and dynamic non-symmetries of the phase load are also observed, reaching 10% of the current fluctuation. These fluctuations in currents, voltages and power in arcs lead to a decrease in power factors (cosφ) to 0.62-0.67, stability of burning of arcs and reduces the performance of heating steel. Thus, in the known installation, the ladle furnace does not realize the maximum possible heating and steel processing productivity and the following average indicators are achieved (see Ferrous metals. 1992, No. 12, p.19) (with a smelting weight of 360-380 tons; open-circuit voltage 398 -470 V; currents on arcs 44-53 kA;
активной удельной мощности 0,065-0,09 МВт/т): длина дуг 120-160 мм; минимальная необходимая толщина шлака 150-195 мм (т.е. на 20-25% больше длины дуг); кпд нагрева 65-70%; скорость нагрева 2,0-4,0°С/мин; коэффициенты мощности (cosφ) 0,62-0,67; продолжительность нагрева 45 мин; удельный расход электроэнергии 285,8 кВт*ч/т; удельная производительности нагрева и обработки 8-8,4 т/мин.active specific power 0.065-0.09 MW / t): arc length 120-160 mm; the minimum required slag thickness is 150-195 mm (i.e. 20-25% more than the length of the arcs); heating efficiency 65-70%; heating rate 2.0-4.0 ° C / min; power factors (cosφ) 0.62-0.67; heating time 45 min; specific energy consumption 285.8 kW * h / t; specific heating and processing productivity of 8-8.4 t / min.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая установка печь-ковш, является повышение производительности нагрева обработки расплава стали.The technical problem, which is aimed by the claimed installation of the ladle furnace, is to increase the heating productivity of the processing of steel melt.
Поставленная задача решается тем, что в известной установке печь-ковш, содержащей ковш, снабженный закрепленным в его днище шиберным затвором и пористыми пробками, соединенными трубопроводами с источником газа через первые регулирующие клапаны с приводами, и крышкой с тремя уплотненными отверстиями, через которые с помощью электродержателей и механизмов перемещения с приводами пропущены три полых графитовых электрода с осевыми каналами. Электроды состоят из отдельных фрагментов с резьбовыми ниппельными отверстиями на концах и соединены с помощью полых резьбовых промежуточных ниппелей. При этом каждый из полых электродов имеет короткую сеть, подключенную к электродержателю от отдельной фазы вторичной обмотки трехфазного трансформатора, на первичной обмотке которого расположен переключатель ступеней напряжения, и узел крепления, ввинченный в верхнем резьбовом ниппельном отверстии и снабженный газоподводящей трубкой. Газоподводящая трубка соединена с The problem is solved in that in the known installation of a ladle furnace containing a bucket equipped with a slide gate fixed in its bottom and porous plugs connected by pipelines to a gas source through the first control valves with actuators, and a cover with three sealed openings, through which with three hollow graphite electrodes with axial channels were missing from electric holders and moving mechanisms with drives. The electrodes consist of individual fragments with threaded nipple holes at the ends and are connected using hollow threaded intermediate nipples. At the same time, each of the hollow electrodes has a short network connected to the electric holder from a separate phase of the secondary winding of a three-phase transformer, on the primary winding of which there is a voltage step switch, and a fastener screwed into the upper threaded nipple hole and equipped with a gas supply pipe. Gas pipe connected to
источником газа через второй регулирующий клапан с приводом, и питательной трубкой, проходящей по оси полого электрода и соединенной трубопроводом с пневматическим питателем, сообщающемся с бункерами порошкообразных шлакообразующих и легирующих материалов и с источником газа, через третий регулирующий клапан с приводом, согласно изменению газоподводящие трубки в узлах крепления полых электродов выполнены в виде глуходонных кольцевых камер, охватывающих питательные трубки и имеющих тангенциальные сопла в их боковых наружных стенках, при соблюдении соотношения наружных и внутренних диаметров полых электродов, наружных диаметров кольцевых камер и внутренних диаметров питательных трубок, равно соответственно 1:(0,04-0,3):(0,03-0,25):(0,025-0,2), причем внутренние стенки осевых каналов в полых электродах и промежуточных ниппелях выполнены с винтовыми канавками шириной и глубиной равными 0,02-0,25 и шагом 0,3-0,5 от внутреннего диаметра полых электродов, и с закруткой, совпадающей с направлением тангенциальных сопел на кольцевых камерах при этом пористые пробки в днище ковша расположены по оси каждого полого электрода, переключатель ступеней напряжения на первичной обмотке трансформатора снабжен датчиком напряжения, а привод механизма перемещения полых электродов - датчиком положения и оба датчика соединены с входом микропроцессорной системы управления, причем приводы первых, вторых и третьих регулирующих клапанов снабжены блоками задания уровня расхода газа, каждый из которых соединен с выходом микропроцессорной системы управления.a gas source through a second control valve with an actuator, and a feed pipe passing along the axis of the hollow electrode and connected by a pipeline to a pneumatic feeder communicating with the hoppers of powdered slag-forming and alloying materials and with a gas source, through a third control valve with a drive, according to a change in the gas supply tubes in attachment points of hollow electrodes are made in the form of deaf ring chambers covering the feeding tubes and having tangential nozzles in their lateral outer walls , subject to the ratio of the outer and inner diameters of the hollow electrodes, the outer diameters of the annular chambers and the inner diameters of the feed tubes, respectively 1: (0.04-0.3) :( 0.03-0.25) :( 0.025-0, 2), and the inner walls of the axial channels in the hollow electrodes and intermediate nipples are made with screw grooves with a width and depth equal to 0.02-0.25 and a pitch of 0.3-0.5 from the inner diameter of the hollow electrodes, and with a twist coinciding with the direction of the tangential nozzles on the annular chambers while the porous plugs in the bottom of the bucket are located the axis of each hollow electrode, the voltage step switch on the primary winding of the transformer is equipped with a voltage sensor, and the drive of the mechanism for moving the hollow electrodes is equipped with a position sensor and both sensors are connected to the input of the microprocessor control system, and the actuators of the first, second and third control valves are equipped with blocks for setting the gas flow rate , each of which is connected to the output of a microprocessor control system.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на Фиг.1 изображена схема установки печь-ковш; на Фиг.2 - разрез А-А на Фиг.1; на Фиг.3 разрез полого электрода с узлом крепления; на Фиг.4 разрез Б-Б на Фиг.3.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where figure 1 shows a diagram of the installation of a ladle furnace; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section of a hollow electrode with a mount; in Fig.4 a section bB in Fig.3.
Установка печь-ковш включает в себя ковш 1 (Фиг.1), снабженный закрепленными в его днище 2 шиберным затвором 3 и тремя пористыми пробками 4 (Фиг.2) последние соединены тремя трубопроводами 5 (на Фиг.1 показан один, для упрощения схемы) с источником газа 6 через три первых регулирующих клапана 7 с приводами 8. На ковше 1 установлена крышка 9 с тремя уплотненными отверстиями 10, через которые пропущены, с помощью электродержателей 11 и механизмов перемещения 12 с приводами 13 (на Фиг.1 показан один из трех механизмов перемещения 12), три полых графитовых электрода 14 с осевыми каналами 15. При этом полые электроды 14 состоят из отдельных фрагментов, например 16 и 17 (Фиг.3) с резьбовыми ниппельными отверстиями 18 на концах и соединенных с помощью полых резьбовых промежуточных ниппелей 19. Каждый из полых электродов 14 имеет короткую сеть 20, подключенную к электродержателям 11 от отдельных фаз вторичной обмотки 21 трансформатора 22, на первичной обмотке 23 которого расположен переключатель ступеней напряжения 24 (Фиг.1). Причем пористые пробки 4 в днище ковша 1 расположены по оси каждого полого электрода 14 (Фиг.2). В верхних резьбовых ниппельных отверстиях 18 (Фиг.3) полых электродов 14 ввинчены узлы крепления 25, снабженные газоподводяшими трубками 26, соединенными с источником газа 6 через вторые регулирующие клапана 27 с приводами 28 (на Фиг.1 показана одна линия). Узлы крепления 25 снабжены The ladle furnace installation includes a ladle 1 (Fig. 1), equipped with a slide gate 3 fixed in its bottom 2 and three porous plugs 4 (Fig. 2); the latter are connected by three pipelines 5 (Fig. 1 shows one, to simplify the circuit ) with a gas source 6 through the first three control valves 7 with actuators 8. On the bucket 1 there is a lid 9 with three sealed openings 10 through which are passed by means of electric holders 11 and movement mechanisms 12 with actuators 13 (Figure 1 shows one of three moving mechanisms 12), three hollow graphite electro of genus 14 with axial channels 15. In this case, the hollow electrodes 14 are composed of individual fragments, for example 16 and 17 (Fig. 3) with threaded nipple holes 18 at the ends and connected by means of hollow threaded intermediate nipples 19. Each of the hollow electrodes 14 has a short a network 20 connected to the electric holders 11 from the individual phases of the secondary winding 21 of the transformer 22, on the primary winding of which 23 there is a voltage stage switch 24 (Figure 1). Moreover, the porous plugs 4 in the bottom of the bucket 1 are located on the axis of each hollow electrode 14 (Figure 2). In the upper threaded nipple holes 18 (FIG. 3) of the hollow electrodes 14, fasteners 25 are screwed in, provided with gas supply tubes 26 connected to the gas source 6 through second control valves 27 with actuators 28 (one line is shown in FIG. 1). The attachment points 25 are provided
также питательными трубками 29, проходящими по осям полых электродов 14 и соединенными трубопроводами 30 с пневматическими питателями 31 для подачи порошкообразных материалов, сообщающимися через вентили 32 с бункерами шлакообразующих 33, а через вентили 34 - с бункерами легирующих 35 и с источником газа 6 через третьи регулирующие клапаны 36 с приводами 37. Причем газоподводящие трубки 26 в узлах крепления 25 полых электродов 14 выполнены (Фиг.3, 4) в виде глуходонных кольцевых камер 38, охватывающих питательные трубки 29 и имеющих тангенциальные сопла 39 в их боковых наружных стенках. При этом соблюдается соотношение (Фиг.3, 4) наружных (dнэ) и внутренних диаметров (dвэ) диметров полых электродов 14, наружных диаметров (dнк) кольцевых камер 38 и внутренних диаметров (dво) питательных трубок 29 равное - dнэ:dвэ:dнк:dво=1:(0,04-0,3):(0,03-0,25):(0.025-0.2). Внутренние стенки осевых каналов 15 в полых электродах 14 и промежуточных ниппелях 19 выполнены с винтовыми канавками 40 (Фиг.3) шириной (а) и глубиной (b) равными 0,02-0,25 шагом (h) 0,3-0,5 от внутреннего диаметра (dвэ) полых электродов 14, причем закрутка винтовых каналов 40 совпадает с направлением тангенциальных сопел 39 (F4) на кольцевых камерах 25. Переключатель ступеней напряжения 24 на первичной обмотке 23 трансформатора 22 снабжен датчиком напряжения 41, а приводы 13 механизмов перемещения 12 полых электродов 14 - датчиком положения 42. Датчик напряжения 41 и датчик положения 42 соединены с входом 43 микропроцессорной системой управления 44. Приводы 8, 28 и 37, соответственно первых 7, вторых 27 и третьих 36 регулирующих клапан, also with feeding tubes 29 passing along the axes of the hollow electrodes 14 and connected by pipelines 30 with pneumatic feeders 31 for feeding powdered materials communicating through valves 32 with slag-forming hoppers 33, and through valves 34 - with alloying hoppers 35 and with a gas source 6 through third regulating valves 36 with actuators 37. Moreover, the gas supply tubes 26 in the attachment points 25 of the hollow electrodes 14 are made (Figs. 3, 4) in the form of deaf ring annular chambers 38, covering the feed tubes 29 and having tangential nozzles 39 in their lateral outer walls. In this case, the ratio (Figs. 3, 4) of the outer (d ne ) and inner diameters (d ve ) diameters of the hollow electrodes 14, the outer diameters (d nc ) of the annular chambers 38 and the inner diameters (d in ) of the feed tubes 29 is equal to - d ne: d ve: d nc: d of 1: (0.04-0.3) :( 0.03-0.25) :( 0.025-0.2). The inner walls of the axial channels 15 in the hollow electrodes 14 and the intermediate nipples 19 are made with helical grooves 40 (FIG. 3) of width (a) and depth (b) equal to 0.02-0.25 step (h) 0.3-0, 5 from the inner diameter (d ve ) of the hollow electrodes 14, and the twist of the screw channels 40 coincides with the direction of the tangential nozzles 39 (F 4 ) on the annular chambers 25. The voltage stage switch 24 on the primary winding 23 of the transformer 22 is equipped with a voltage sensor 41, and the drives 13 mechanisms for moving 12 hollow electrodes 14 with a position sensor 42. A voltage sensor 41 and Occupancy position 42 are connected to an input 43 of microprocessor control system 44. The actuators 8, 28 and 37, respectively, the first 7, second 27 and third 36 regulating valve,
снабжены блоками задания уровня расхода газа, соответственно, 45, 46, 47, каждый из которых соединен с выходом 48 микропроцессорной системой управления 44. На чертежах (Фиг.1, 2, 3) также условно показаны под позициями: 49 - расплавленная сталь, заполняющая ковш 1; 50 - вспененный шлак на поверхности стали 49; 51 - электрические дуги, горящие между полыми электродами 14 и стали 49; 52 - плюмажная зона, барботирующихся через сталь 49 пузырьков газа из пористых пробок 4 и полых электродов 14.equipped with blocks for setting the gas flow rate, respectively, 45, 46, 47, each of which is connected to the output 48 of the microprocessor control system 44. In the drawings (Figs. 1, 2, 3) are also conventionally shown under the positions: 49 - molten steel filling bucket 1; 50 - foamed slag on the surface of steel 49; 51 - electric arcs burning between the hollow electrodes 14 and steel 49; 52 - plume zone, bubbling through steel 49 gas bubbles from porous plugs 4 and hollow electrodes 14.
Установка печь-ковш работает следующим образом в ковш 1 (Фиг.1, 2) с установленным в днище 2 закрытым шиберным затвором 3 разливают сталь 49 из конвертера (на чертежах не показан) и наводят защитного шлака 50. После транспортировки металла и скачивания конвертерного шлака температура стали 49 снижается с 1660°С до 1570°С и ковш 1 устанавливается на стенд внепечной обработки. Через пористые пробки 4 по трубопроводам 5 подают в расплавленную сталь 49 перемешивающий аргон от источника газа 6 и изменяют его расход с помощью регулирующих клапанов 7 с приводами 8. На ковш 1 устанавливают крышку 9 с тремя уплотненными отверстиями 10 и пропускают через них, с помощью электродержаталя 11 и механизмов перемешивания 12 с приводами 13, три полых графитовых электрода 14 с осевыми каналами 15. При этом полые электроды 14 ("свечи") собраны, с помощью механизма наращивания (на чертежах не показан), из отдельных фрагментов 16 и 17 (Фиг.3) с резьбовыми ниппельными отверстиями 18 на концах и соединенных с помощью полых резьбовых промежуточных ниппелей 19. К каждому электродеожателю 11 полых электродов 14 по коротким сетям The ladle furnace installation operates as follows in the ladle 1 (Fig. 1, 2) with the closed slide gate 3 installed in the bottom 2, pour steel 49 from the converter (not shown in the drawings) and protective slag 50 is induced. After transporting the metal and downloading the converter slag the temperature of steel 49 decreases from 1660 ° C to 1570 ° C and the bucket 1 is installed on the out-of-furnace treatment stand. Through porous plugs 4 through pipelines 5, mixing argon is supplied to molten steel 49 from a gas source 6 and its flow rate is changed using control valves 7 with actuators 8. A cover 9 with three sealed openings 10 is mounted on the bucket 1 and passed through them using an electro-material 11 and mixing mechanisms 12 with drives 13, three hollow graphite electrodes 14 with axial channels 15. The hollow electrodes 14 (“candles”) are assembled, using the extension mechanism (not shown in the drawings), from individual fragments 16 and 17 (FIG. .3) with threads Vym nipple holes 18 at the ends and connected via the intermediate hollow threaded nipples 19. Each elektrodeozhatelyu 11 of hollow electrodes 14 by short networks
20 (Фиг.1) подводится напряжение от отдельных фаз вторичной обмотки 21 трансформатора 22 и регулируются на первичной обмотке 23 переключателем ступеней напряжения 24. Механизмами перемещения 12 полые электроды 14 опускаются вниз до контакта со сталью 49, возбуждают электрические дуги 51 под слоем защитного шлака 50 и проводят нагрев стали 49. При этом на узлы крепления 25, ввинченные в верхних резьбовых отверстиях 18 полых электродов 14 через газоподводящие трубки 26 вторые регулирующие клапаны 27 с приводами 28, подают аргон то источника газа 26. Причем пористые пробки 4 в днище 2 ковша 1 по оси каждого электрода 14. При этом организуются встречные потоки перемешивающего газа через пористые пробки 4 плазмообразующего газа через полые электроды 14, что способствует развитию межфазной поверхности и повышению турбулентности поверхностных слоев стали 49. Встречные потоки благоприятствуют ускорению тепло - и массообмену между сталью 49 и газовой фазой, снижению брызгоуноса стали 49 шлака 50 из ковша 1 и уменьшению замметаливанию полых электродов 14 и крышки 9. По этому возможно увеличение расхода газа через пористые пробки 4 с интенсификацией перемешивания стали 49, сокращением длительности технологических операций и повышением производительности нагрева при обработки стали 49. Подача газа (аргона, азота, углекислого газа, водяного пара) через полые электроды 14 в дуги 51 в зоне выхода перемешивающего газа из пористых пробок 4, способствует искусственному вспениванию шлака 50 пузырьками газа. При этом толщина слоя шлака 50, и, следовательно, и степени рафинирования дуг 51, 20 (FIG. 1), voltage is supplied from the individual phases of the secondary winding 21 of the transformer 22 and regulated on the primary winding 23 by a voltage step switch 24. By moving mechanisms 12, the hollow electrodes 14 are lowered down to contact steel 49, they excite electric arcs 51 under a layer of protective slag 50 and the steel 49 is heated. At the same time, the second control valves 27 with actuators 28 supply argon to the gas source 26 to the attachment points 25 screwed into the upper threaded holes 18 of the hollow electrodes 14 through the gas supply tubes 26. true plugs 4 in the bottom 2 of ladle 1 along the axis of each electrode 14. In this case, countercurrent flows of mixing gas through porous plugs 4 of plasma-forming gas through hollow electrodes 14 are organized, which contributes to the development of the interfacial surface and increase the turbulence of the surface layers of steel 49. Countercurrents favor acceleration of heat - and mass transfer between the steel 49 and the gas phase, reducing the spraying distance of the steel 49 of the slag 50 from the ladle 1 and reducing the sweating of the hollow electrodes 14 and the lid 9. Therefore, an increase in gas flow rate through cutting porous plugs 4 with the intensification of mixing of steel 49, reducing the duration of technological operations and increasing the productivity of heating during processing of steel 49. Supply of gas (argon, nitrogen, carbon dioxide, water vapor) through hollow electrodes 14 into arcs 51 in the zone of exit of mixing gas from porous plugs 4, promotes the artificial foaming of slag by 50 gas bubbles. The thickness of the slag layer 50, and, consequently, the degree of refining of the arcs 51,
увеличиваются, что позволяет повысить к.п.д. и производительность нагрева стали 49. Для проведения процессов десульфурации и легирования стали 49 через питательные трубки 29, установленные в узлах крепления 25 и проходящие по осям полых электродов 14, подают порошкообразные материалы по трубопроводам 30 с помощью пневматических питателей 31. При десульфурации шлакообразующие материалы поступает пневматические питатели 21 через открытые вентили 22 из бункеров 33, и при легировании лигатуры поступает через открытые вентили 34 из бункеров 35. Транспортирование порошкообразных материалов осуществляется при подаче на пневматические питатели 31 аргона от источника газа 6 через третие регулирующие клапаны 36 с приводами 37. Подача порошкообразных материалов по оси полых электродов 14 позволяет организовать их выход в зонах горения дуг 51 на зеркале стали 49, т.е. в областях наибольших температур. Поэтому присаживаемые материалы имеют значительную предпосылку для быстрого растворения при наименьшем расходе и равномерного распределения по объему стали 49. При этом уменьшается продолжительность процессов десульфурации и легирования стали 49. При таком вводе технологических материалов достигается более равномерное механическая и химическая нагрузка на огнеупорную кладку ковша 1, что уменьшает разрушение футеровки, увеличивает срок службы ковша 1 и производительность нагрева и обработки стали 49. Подача порошкообразных материалов с низким потенциалом ионизации через полые электроды 14 способствует дополнительной стабилизации дуг 51 в период интенсивной increase, which allows to increase the efficiency and the performance of heating of steel 49. To carry out desulfurization and alloying processes of steel 49, powder materials are supplied through pipelines 30 using pneumatic feeders 31 through feeding tubes 29 installed in attachment points 25 and passing along the axes of hollow electrodes 14. During desulfurization, slag-forming materials are supplied with pneumatic feeders 21 through open valves 22 from hoppers 33, and when alloying the ligature, it enters through open valves 34 from hoppers 35. The transportation of powdered materials is carried out It is supplied when argon is supplied to pneumatic feeders 31 from a gas source 6 through third control valves 36 with actuators 37. The supply of powdered materials along the axis of hollow electrodes 14 makes it possible to arrange their output in the combustion zones of arcs 51 on a steel mirror 49, i.e. in areas of highest temperatures. Therefore, the seated materials have a significant prerequisite for quick dissolution at the lowest flow rate and uniform distribution over the volume of steel 49. At the same time, the duration of desulfurization and alloying processes of steel 49 is reduced. With this input of technological materials, a more uniform mechanical and chemical load on the refractory masonry of the bucket 1 is achieved, which reduces the destruction of the lining, increases the life of the bucket 1 and the productivity of heating and processing of steel 49. The supply of powder materials with a low ionization potential through hollow electrodes 14 contributes to the additional stabilization of arcs 51 in the period of intense
подачи перемешивающей газа через пористые пробки 4, при котором наблюдаются неустойчивые режимы горения дуг 51. При использовании в качестве плазмообразующего газа углеродосодержащих газов возможно создание восстановительной атмосферы, что при проведении рафинирования стали 49 обеспечивает более полное проведение расскисления и десульфурации, а также благоприятные условия для восстановления оксидов в шлаке и возврата легирующих элементов в металл. Например, при использовании в качестве шлакообразующих флюсов смеси окислов хрома, ниобия и других металлов происходит восстановление металлов из окислов и эффективное легирование стали 49. Подача лигатур через полые электроды 14 обеспечивает более точное попадание в заданные пределы на содержание легирующих элементов, повышенную точность регулирования температуры стали 49 в процессе рафинирования, меньшую загрязненность вредными примесями (серой и кислородом) и неметаллическими включениями. Более быстрое расплавление лигатур в дугах 51 обеспечивает снижение их расхода при полном и равномерном усвоении, а также уменьшение угара в процессе легирования, что повышает производительность обработки стали 49. В процессе нагрева, когда электродержатели 11 подводят к крышке 9 ковша 1 производится наращивание полых электродов 14 новыми фрагментами 16, замена питательных трубок 29 и перепуск полых электродов 14 через отверстие 10. Выполнение газоподводящих трубок 26 в виде глуходонных кольцевых камер 38 (Фиг.3, 4), охватывающих питательные трубки 29 и имеющих тангенциальные сопла 39 в их боковых наружных стенках, позволяет mixing gas through porous plugs 4, in which unstable combustion modes of arcs 51 are observed. When using carbon-containing gases as a plasma-forming gas, it is possible to create a reducing atmosphere, which, when refining steel 49, provides a more complete deoxidation and desulfurization, as well as favorable conditions for recovery oxides in the slag and the return of alloying elements to the metal. For example, when using a mixture of oxides of chromium, niobium and other metals as slag-forming fluxes, metals are reduced from oxides and steel is effectively alloyed 49. The supply of ligatures through hollow electrodes 14 provides a more accurate hit within the set limits on the content of alloying elements, improved accuracy of temperature control of steel 49 in the refining process, less pollution by harmful impurities (sulfur and oxygen) and non-metallic inclusions. Faster melting of ligatures in arcs 51 ensures a reduction in their consumption with complete and uniform mastering, as well as a reduction in fumes during alloying, which increases the processing performance of steel 49. During heating, when the electric holders 11 are brought to the lid 9 of the ladle 1, hollow electrodes 14 are built up new fragments 16, replacing the supply tubes 29 and bypassing the hollow electrodes 14 through the hole 10. The implementation of the gas supply tubes 26 in the form of deaf ring annular chambers 38 (Fig.3, 4), covering the feed tube 2 9 and having tangential nozzles 39 in their lateral outer walls, allows
формировать в осевых каналах 15 полых электродов 14 устойчивый вихревой поток газа. Причем соблюдение соотношения dнэ:dвэ:dнк:dво=1:(0,04-0,3):(0,03-0,25):(0,025-0,2) обеспечивает минимальное аэродинамическое сопротивление потоку газа по всей длине осевых каналов 15. Выполнение внутренней стенки осевых каналов 15 полых электродов 14 и промежуточных ниппелях 19 выполнены с винтовыми канавками 40 (Фиг.3) шириной (а) и глубиной (b) равными 0,02-0,25 шагом (h) 0,3-0,5 от внутреннего диаметра (dвэ) полых электродов 14, и организация закрутки винтовых канавок 40, совпадающей с направлением тангенциальных сопел 39 на кольцевых камерах 25 (Фиг.4) обеспечивает получение вихревого потока газа на выходе из осевых каналов 15 полых электродов 14 в зонах горения дуг 51. Вихревые потоки газа оказывают фокусирующее воздействие на столбы дуг 51 (Фиг.3) и они стабилизируются, за счет привязки на кромках осевых отверстий 15 полых электродов 14. При этом дуги 51 контролируются и занимают строго вертикальное положение. Это уменьшает электромагнитное выдувание дуг 51 и увеличивает их экранирование самими полыми электродами 14. в результате интенсивность прямого излучения от дуг 51 на крышку 9 и стенки ковша 1 уменьшается, способствуя увеличению стойкости футеровки. Вихревая подача газа в дуги 51 способствует снижению колебаний напряжения на них, увеличению коэффициента мощности (cosφ) и позволяет работать при более высоких напряжениях, что приводит к удлинению дуг (по сравнению с использование полых электродов 14 с осевой составляющей скорости газа каналов 15). Полые электроды 14 с вихревой подачей плазмообразующего газа способствуют более to form a stable vortex gas flow in the axial channels 15 of the hollow electrodes 14. Moreover, compliance with the ratio of d ne : d ve : d nk : d in = 1: (0.04-0.3) :( 0.03-0.25) :( 0.025-0.25) provides the minimum aerodynamic resistance to gas flow along the entire length of the axial channels 15. The inner wall of the axial channels 15 of the hollow electrodes 14 and the intermediate nipples 19 are made with screw grooves 40 (FIG. 3) of a width (a) and a depth (b) of 0.02-0.25 steps (h ) 0.3-0.5 of the inner diameter (d ve ) of the hollow electrodes 14, and the organization of the twist of the helical grooves 40, coinciding with the direction of the tangential nozzles 39 on the annular chambers 25 (Figure 4) provides the floor the magnitude of the vortex gas flow at the exit of the axial channels 15 of the hollow electrodes 14 in the combustion zones of the arcs 51. The vortex gas flows have a focusing effect on the columns of the arcs 51 (Figure 3) and they are stabilized by binding on the edges of the axial holes 15 of the hollow electrodes 14. In this case, the arcs 51 are controlled and occupy a strictly vertical position. This reduces the electromagnetic blowing of the arcs 51 and increases their shielding by the hollow electrodes themselves 14. as a result, the intensity of direct radiation from the arcs 51 to the lid 9 and the walls of the bucket 1 is reduced, thereby increasing the durability of the lining. The swirling gas supply to the arcs 51 reduces the voltage fluctuations on them, increases the power factor (cosφ) and allows working at higher voltages, which leads to elongation of the arcs (compared to the use of hollow electrodes 14 with an axial component of the gas velocity of the channels 15). Hollow electrodes 14 with a swirling plasma gas contribute to more
устойчивому и спокойному горению дуг 51, уменьшает колебания потребляемой мощности и напряжения в питающей сети. При этом увеличивается мощность дуг 51, без роста тепловых потерь через футеровки ковша 1 и крышки 9, что повышает кпд и производительность нагрева стали 49. Кроме того, дуги 51, стабилизированные вихревым потоком плазмообразующего газа, отгоняют в сторону шлак 50, обнажая зеркало стали 49, что создает благоприятные условия для обезуглероживания и раскисления стали 49. Регулирование мощности дуг 51 и, соответственно, производительности печи ковша осуществляется (Фиг.1) изменением напряжения на первичной обмотке 23 трансформатора 22 с помощью переключателя ступеней напряжения 24, снабженного датчиком напряжения 41 (например, трансформатора напряжения), и изменением длин дуг 51 при вертикальном перемещении полых электродов 14 при помощи механизма перемещения 12, привод 13 которого снабжен датчиком положения 42 (например, электромагнитным контактором). При этом сигналы с датчика напряжения 41 и с датчика положения 42 поступают в аналоговой форме на вход 43 микропроцессорной системы управления 44, в которой преобразуются в цифровой форме в соответствии с принятым законом управления. Управляющие сигналы в аналоговой форме с выхода 48 микропроцессорной системы управления 44 (Фиг.1) поступают на блоки задания уровня расхода газа 45, 46, 47, управляющие приводами 8, 28 и 37, соответственно, первых 7, вторых 27 и третьих 36 регулирующих клапанов. Предложенная схема обеспечивает автоматическое регулирование расхода перемешивающего газа stable and quiet burning of arcs 51, reduces fluctuations in power consumption and voltage in the supply network. This increases the power of the arcs 51, without increasing heat loss through the linings of the bucket 1 and lid 9, which increases the efficiency and productivity of heating steel 49. In addition, arcs 51 stabilized by the vortex flow of plasma-forming gas drive slag 50 to the side, exposing the steel mirror 49 , which creates favorable conditions for decarburization and deoxidation of steel 49. Regulation of the power of the arcs 51 and, accordingly, the performance of the ladle furnace is carried out (Figure 1) by changing the voltage on the primary winding 23 of the transformer 22 by switching ents voltage steps 24 provided with a voltage sensor 41 (e.g., transformer voltage), and the change of the lengths of the arcs 51, with vertical movement of the hollow electrode 14 by displacement mechanism 12, the actuator 13 is provided with a position sensor 42 (e.g., an electromagnetic contactor). The signals from the voltage sensor 41 and from the position sensor 42 are received in analog form at the input 43 of the microprocessor control system 44, in which they are converted digitally in accordance with the adopted control law. The control signals in analog form from the output 48 of the microprocessor control system 44 (Fig. 1) are supplied to the units for setting the gas flow rate 45, 46, 47, which control the actuators 8, 28 and 37, respectively, of the first 7, second 27 and third 36 control valves . The proposed scheme provides automatic control of the mixing gas flow
через пористые пробки 4 и расхода газа и порошкообразных материалов через полые электроды 14, в соответствии с мощностью и длинной дуг 51. Это позволяет поддерживать оптимальный электрический и тепловой режим печи-ковша, за счет стабилизации дуг 51, минимизации удельного расхода электроэнергии и повышения производительности и нагрева и обработки, с учетом марки выплавляемой стали, шлакового режима, количества и вида легирующих добавок. При этом возможно комплексное регулирование электрического режима изменением расходов газов и порошкообразных материалов, изменением питающего напряжения за счет переключателя ступеней напряжения 24 на трансформаторе 22 и изменением длин дуг 51 путем опускания и поднятия полых электродов 14 с помощью механизма перемещения 12, что позволяет поддерживать токи фаз печи-ковша на оптимальном уровне. Подача газа в полые электроды 14 с регулируемыми давлением, расходом и степенью закрутки обеспечивает смещение шлака 50 из-под них с минимальными локальным вспениванием и брызгоуносом и проникновение дуг 51 в глубь лунок стали 49. При этом формируются оптимальные гидрогазодинамические и электродинамические потоки стали 49 в зоне действия дуг 51 и наблюдается более эффективное перемешивание с предотвращение местных явлений перегрева и с уменьшением повторного переуглероживания стали 49 от полых графитовых электродов 14 (последнее особенно важно при производстве сверхнизкоуглеродистых сталей 49). Таким образом, индивидуальное регулирование расхода газа и газопорошковой смеси через полые электроды 14 обеспечивает стабильное горение дуг 51, симметрию through porous plugs 4 and the flow rate of gas and powder materials through hollow electrodes 14, in accordance with the power and long arcs 51. This allows you to maintain optimal electrical and thermal conditions of the ladle furnace, by stabilizing the arcs 51, minimizing specific energy consumption and increasing productivity and heating and processing, taking into account the grade of smelted steel, slag regime, the amount and type of alloying additives. In this case, it is possible to comprehensively control the electric mode by changing the flow rates of gases and powder materials, by changing the supply voltage due to the voltage stage switch 24 on the transformer 22, and by changing the lengths of the arcs 51 by lowering and raising the hollow electrodes 14 using the movement mechanism 12, which makes it possible to maintain the currents of the phases of the furnace -the bucket is at an optimal level. The gas supply to the hollow electrodes 14 with adjustable pressure, flow rate and degree of twist ensures the displacement of slag 50 from under them with minimal local foaming and spraying and the penetration of arcs 51 deep into the holes of steel 49. In this case, optimal hydro-gas-dynamic and electrodynamic flows of steel 49 are formed in the zone action of arcs 51 and more efficient mixing is observed with the prevention of local phenomena of overheating and with a decrease in re-carbonization of steel 49 from hollow graphite electrodes 14 (the latter is especially but in the production of ultra low carbon steel 49). Thus, the individual regulation of the flow of gas and gas-powder mixture through the hollow electrodes 14 provides stable combustion of the arcs 51, symmetry
фаз, повышение кпд и производительности нагрева и обработки стали 49. В заявляемой установке печь-ковш достигаются следующие показатели (при сопоставимых с прототипом технологических параметрах) длинна дуг 51-(140-180) мм; минимальная необходимая толщина шлака 50-(120-140) мм (т.е. меньше, чем длинна дуг 51, за счет более эффективного вспенивания шлака 50); кпд нагрева - (70-80)%; скорость нагрева - (4,0-6,0)°С/мин; коэффициент мощности - cosφ - (0,68-0,75); средний удельный расход электроэнергии - 220 кВт*ч/т; продолжительность нагрева и обработки - (36-40) мин; удельная производительность - (9-10) т/мин.phases, improving the efficiency and productivity of heating and processing of steel 49. In the inventive installation, the ladle furnace, the following indicators are achieved (with technological parameters comparable to the prototype) the length of the arcs is 51- (140-180) mm; the minimum required slag thickness is 50- (120-140) mm (i.e., less than the length of the arcs 51 due to more efficient foaming of the slag 50); heating efficiency - (70-80)%; heating rate - (4.0-6.0) ° C / min; power factor - cosφ - (0.68-0.75); average specific energy consumption - 220 kW * h / t; duration of heating and processing - (36-40) min; specific productivity - (9-10) t / min.
Таким образом, использование предлагаемой установки печь-ковш позволяет повысить производительность нагрева и обработки стали за счет:Thus, the use of the proposed installation of the ladle furnace allows to increase the productivity of heating and steel processing due to:
- интенсификации перемешивания стали через пористые пробки и полые электроды;- intensification of mixing of steel through porous plugs and hollow electrodes;
- увеличение теплопередачи к стали от более стабилизированных и длинных дуг с меньшими колебаниями тока и напряжения;- an increase in heat transfer to steel from more stable and longer arcs with less current and voltage fluctuations;
- увеличение коэффициента мощности (cosφ) и к.п.д. нагрева;- increase in power factor (cosφ) and efficiency heating;
- уменьшение непроизводительных потерь на ремонт огнеупоров ковша и крышки;- reduction of unproductive losses for the repair of refractories of the bucket and lid;
- увеличение скорости нагрева стали, а также расплавления и усвоения шлакообразующих и легирующих материалов;- an increase in the heating rate of steel, as well as the melting and assimilation of slag-forming and alloying materials;
- поддержание оптимальных длин дуг и напряжений на них;- maintaining optimal arc lengths and stresses on them;
- повышение эффективности использования и оптимизации удельного расхода электроэнергии;- improving the efficiency of use and optimization of specific energy consumption;
- поддержание температуры и химического состава стали в ковше в заданных пределах;- maintaining the temperature and chemical composition of steel in the ladle within specified limits;
- минимизация продолжительности нагрева и основных этапов обработки.- minimizing the duration of heating and the main stages of processing.
На основании выше изложенного можно сделать вывод, что заявляемая установка печь-ковш работоспособна и устраняет недостатки, имеющие место в прототипе. Соответственно, заявляемая установка печь-ковш может быть применена в металлургии для повышения производительности нагрева и обработки стали, а следовательно, соответствует условию «промышленной применимости».Based on the foregoing, we can conclude that the inventive installation of the ladle furnace is efficient and eliminates the disadvantages that occur in the prototype. Accordingly, the inventive installation of a ladle furnace can be used in metallurgy to increase the heating and processing performance of steel, and therefore, meets the condition of "industrial applicability".
Пример.Example.
Установка «печь-ковш» расположена в существующей части здания конвертерного цеха и выполняет следующие технологические операции по доводке стали в сталеразливочном ковше:The ladle furnace installation is located in the existing part of the converter shop building and performs the following technological operations for finishing steel in the steel pouring ladle:
- измерение температуры и отбора проб;- temperature measurement and sampling;
- продувка инертным газом;- inert gas purge;
- корректировка температуры, включая электродуговой нагрев;- temperature correction, including electric arc heating;
- корректировка хим. состава стали;- adjustment chem. steel composition;
- десульфурация.- desulfurization.
Установка «печь-ковш» состоит из следующих частей:The ladle furnace installation consists of the following parts:
- печного портала, который служит для удерживания размещенных на нем электродов. Печной портал выполнен поворотным и крепится через поворотный венец на фундаменте;- the furnace portal, which serves to hold the electrodes placed on it. The furnace portal is made rotary and is mounted through a rotary crown on the foundation;
- двух позиций с водоохлаждаемыми крышками и вытяжного колпака, которые размещены на механизме подъема. Механизм подъема закреплен на фундаменте;- two positions with water-cooled covers and an exhaust hood, which are placed on the lifting mechanism. The lifting mechanism is fixed to the foundation;
- гидравлической станции обеспечивающей работу механизмов подъема крышки, электродов и т.д.;- a hydraulic station providing operation of the mechanisms for lifting the lid, electrodes, etc .;
- печного трансформатора с короткой сетью и распределительной установкой высокого напряжения;- furnace transformer with a short network and a high voltage switchgear;
- двух самоходных сталевозов;- two self-propelled steel carriers;
- бункерной установки с взвешивающим комплексом для подачи сыпучих материалов и ферросплавов в ковш; стенд для наращивания электродов.- bunker installation with a weighing complex for feeding bulk materials and ferroalloys into the bucket; stand for building electrodes.
- трайб-аппаратом для ввода проволоки (А1, порошковой) в сталеразливочный ковш;- a tribing apparatus for introducing wire (A1, cored) into a steel pouring ladle;
- устройством для аварийного вдувания аргона через фурму. Через эту фурму имеется возможность вдувания порошков (науглероживателя и др.);- a device for emergency injection of argon through a lance. Through this lance there is the possibility of blowing powders (carburizer, etc.);
- устройством для измерения температуры и взятия проб.- a device for measuring temperature and sampling.
Основные технические характеристики предлагаемой установки «печь-ковш»The main technical characteristics of the proposed installation "ladle furnace"
Обоснование заявляемых параметров приведено в таблице.The justification of the claimed parameters is given in the table.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006138419/22U RU62048U1 (en) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | INSTALLING A BUCKET FURNACE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006138419/22U RU62048U1 (en) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | INSTALLING A BUCKET FURNACE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU62048U1 true RU62048U1 (en) | 2007-03-27 |
Family
ID=37999439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006138419/22U RU62048U1 (en) | 2006-10-30 | 2006-10-30 | INSTALLING A BUCKET FURNACE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU62048U1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011007261A2 (en) * | 2009-07-17 | 2011-01-20 | Kashakashvili Guram | Method for smelting, reducing, alloying and treating steel |
| RU2532243C1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-10-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Complex steel processing facility |
| RU2532584C1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-11-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for complex treatment of liquid metal in ladle-furnace unit |
| WO2016132160A1 (en) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | Гурам КАШАКАШВИЛИ | Method of making steel using a single installation, and installation |
| RU2598060C2 (en) * | 2013-10-18 | 2016-09-20 | А. Финкл энд Санс Ко. | Method and system for making high-purity alloyed steel |
-
2006
- 2006-10-30 RU RU2006138419/22U patent/RU62048U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011007261A2 (en) * | 2009-07-17 | 2011-01-20 | Kashakashvili Guram | Method for smelting, reducing, alloying and treating steel |
| WO2011007261A3 (en) * | 2009-07-17 | 2011-04-21 | Kashakashvili Guram | Method for smelting, reducing, alloying and treating steel |
| RU2532243C1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-10-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Complex steel processing facility |
| RU2532584C1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-11-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for complex treatment of liquid metal in ladle-furnace unit |
| RU2598060C2 (en) * | 2013-10-18 | 2016-09-20 | А. Финкл энд Санс Ко. | Method and system for making high-purity alloyed steel |
| WO2016132160A1 (en) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | Гурам КАШАКАШВИЛИ | Method of making steel using a single installation, and installation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1300898C (en) | Melting furnace and method for melting metal | |
| CA2083129C (en) | Electric arc furnace arrangement for producing steel | |
| US4456476A (en) | Continuous steelmaking and casting | |
| KR101616212B1 (en) | Lances for top submerged injection | |
| RU62048U1 (en) | INSTALLING A BUCKET FURNACE | |
| US20180340734A1 (en) | Electric arc furnace and method of operating same | |
| US20060272447A1 (en) | Continuous steel production and apparatus | |
| JP6458531B2 (en) | Stirring method in arc type bottom blowing electric furnace | |
| US20180202012A1 (en) | Method of making steel using a single installation, and installation | |
| EP0134336A1 (en) | Continuous steelmaking and casting | |
| RU2532584C1 (en) | Method for complex treatment of liquid metal in ladle-furnace unit | |
| RU2285050C1 (en) | Method and production line for steel-making process | |
| EP1660688B1 (en) | Method of charging fine-grained metals into an electric-arc furnace | |
| Kirschen et al. | Latest developments in gas purging systems for EAF | |
| UA120548C2 (en) | INSTALLATION FOR REFINING METAL | |
| Dutta et al. | Electric Furnace Processes | |
| WO2021241538A1 (en) | Operation method of stationary electric furnace | |
| JPH1112637A (en) | Blowing gas lance for metal refining furnace and using method thereof | |
| Peter et al. | Introduction of a novel, scrap-based, fully continuous steelmaking process | |
| RU2532243C1 (en) | Complex steel processing facility | |
| MX2012014298A (en) | Method and system of removing accretion buildup in a furnace. | |
| Chaabet et al. | Inductive melting in steelworks | |
| JPH0293289A (en) | Electric furnace having bottom blowing tuyere | |
| JPH01195239A (en) | Method and apparatus for heating in vacuum degassing vessel | |
| UA147183U (en) | METHOD OF PROCESSING LIQUID METAL IN BUCKET UNIT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20111031 |