SU1038780A1

SU1038780A1 - Electric arc ore-smelting furnace

Info

Publication number: SU1038780A1
Application number: SU803001325A
Authority: SU
Inventors: Лев Залманович Беленький; Леонид Алексеевич Рязанцев; Зиновий Нухимович Ройтенбурд; Иван Иванович Соболь; Борис Викторович Шульц
Priority date: 1980-11-04
Filing date: 1980-11-04
Publication date: 1983-08-30

Abstract

ДУГОВАЯ РУДНОТЕИ4ИЧЕСКАЯ ПЕЧЬ,. включающа ванну, систему элек тродов и механизм их горизонтального перемещени по замкнутому контуру, отличающа с тем, что, с целью улучшени {шхлени колошника печи, ванна снабжена механизмом поворота , при этом, горизонтальна ось системы электродов расположена эксцентрично относительно горизонтальной оси ванны на величину, составл ющую 0,1-0,3 диаметра электрода. 00 СХ) 00 оARC ORE-MECHANICAL,. including a bath, a system of electrodes and a mechanism for their horizontal movement along a closed circuit, characterized in that, in order to improve {the top of the furnace, the bath is equipped with a rotation mechanism, while the horizontal axis of the electrode system is located eccentrically relative to the horizontal axis of the bath by 0.1-0.3 diameter of the electrode. 00 CX) 00 about

Description

Изобретение относитс к печестро нию дл металлургии, в частности он может быть использовано в открытых руднотермических дуговых печах черн и цветной;металлургии, выплавл ющих высококремнистые сплавы, кристаллический кремний, силикоалюминий. Известны печи с вращающейс ванной , включающие ванну, систему меха низмов удержани и перемещени элек тродов . Устройство дл вращени ванны со держит привод, поворотную плиту, на которой установлена ванна. Плита снабжена ходовыми катками, перемещаю щимис по кольцевому рельсу, уложен ному на фундаменте под печью. Плита может вращатьс реверсивно в секторе или целиком по кругу, т.е. замкнутом контуру 1. Одкако устройство сложно в изготовлении , требует выполнени специ-. ального фундамента. Наличие механизм вращени ванны удорожает стоимость печной установки на 15 - 20%. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту вл етс дугова руднотермическа печь, включающа ванну, систему элек тродов с механизмом ее горизонтального перемещени по замкнутому конту ру. Устройство горизонтального перемещени системы электродов содержит привод и установленную на опорах бункерного перекрыти цеха поворотную раму с жестко прикрепленными к ней электродами. Эта конструкци более целеообразна, поскольку при том же эффекте, что и при вращении ванны резко снижаетс мощность привода,так как масса всех электродов.в 3-4 Ра за меньше массы ванны и, кроме, того облегчаютс услови выпуска и эвакуа ции готового сплава из-за возможности использовани пр мых путей дл различной посуды, а также упрощаетс конструкци фундамента 2. Недостаток известной печи и, в частности, конструкции устройства дл поворота электродов состоит в том, что при повороте всех электродов относительно неподвижной ванны разрушение настылей из карборунда на коло шнике происходит неравномерно, т.е. разлыхление шихты производитс на кольцевых участках между электродами шириной, равной диаметру электрода. Жроме того, осуществл реверсивный поворот электродов в секторе 120, необходимо значительно удлинить гибкий токопроводкороткой сети, что вызывает конструктивные трудности и увеличивает электрические потери печи. Общим недостатком известных конструкций дуговых руднотермических печей с устройствами дл вращени ванны или вращени системы электродо при неподвижной ванне вл етс то, что разрыхление шихты происходит с набегающих сторон электродов, в то врем , как со сбегаклдих сторон электродов образуютс провалы в шнхте. Дл обеспечени нормального хода плавки необходимо иметь посто нный сход шихты и хорошую газопроницаемость колошника, особенно-в зонах вокруг электродов, где п|5рисход т основные физико-химические процессы восстановлени конических продуктов. Цель изобретени - улучшение рыхлени кблошника печи. Поставленна цель достигаетс тем, что в известной дуговой руднотермической печи, включак дей ванну, систему электродов и механизм их горизонтального перемещени по замкнутому контуру, ванна печи снабжена механизмом поворота, при этом горизонтальна ось системы электродов расположена эксцентрично относительно горизон-тальной оси на величину, составл ющую 0,1-0,3 диаметра электрода. На фиг. 1 изображена печь без механизма вращени ванны, общий вид; на фиг. 2 - разрез Д-Д на фиг. 1; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 1; на фиг.4 вид по стрелке Б на фиг, 1;на фиг.5 печь с поворотной ванной, общий вид. Дугова руднотермическа печь содержит привод 1, поворотную раму 2 с закрепленными к ней электродержател ми 3 с электродами 4, погружен нЬвии в ванну 5. На бункерном перекрытии 6 цеха установлено концентрично вертикальной оси 7 печи опорное кольцо 8 с шарами. Под рамой 2 соосно кольцу 8 выполнено жесткое кольцо 9, опирающеес нижней плоскостью на й1ары опорного кольца 8. Механизм поворота электродов выполнен с трем (или более) приводами 1. Ванна 5 печи , проход ща сквозь перекрытие 10 цеха, установлена на фундаменте 11. Над печью имеетс выт жной зонт 1/2, подвешенный к перекрытию 6. В верхней крышке зонта 12 выполнен проем дл свободного перемещени электродержателей 3. Дл Возможности вертикального перемещени электродов 4 вьшолнены гибкий токопровод 13,. соедин клций электроды 4 с корот- кой сетью 14.в зонте 12 имеютс окна дл прохода .гибкого токопровода 13 в период перемещени рамы 2. Ванна 5 печи посто нно заполнена шихтой 15. С целью герметизации при перемеще НИИ электродержателей 3 между перек рытием 6 и рамой 2 вокруг электродов 4 установлен уплотнитель 16, выпол- . ненный, например, в виде кольцевого мешка из огнестойкой газс5плотной ткани . Электродержатели 3 с электродами 4 образуют систему электродов. Вертикальнад ось 17 системы электродовThe invention relates to a furnace for metallurgy, in particular, it can be used in black and non-ferrous open-pit ore arc furnaces, metallurgy producing high-silicon alloys, crystalline silicon, and silicon-aluminum. Rotary bath stoves are known, including a bath, a system of holding mechanisms and moving electrodes. The bath rotation device contains an actuator, a swivel plate on which the bath is installed. The slab is equipped with road rollers moving along an annular rail laid on the foundation under the furnace. The slab can rotate reversibly in a sector or in a whole circle, i.e. closed loop 1. However, the device is difficult to manufacture, it requires special- basement. The presence of the bath rotation mechanism increases the cost of the furnace installation by 15–20%. The closest in technical essence and the achieved effect is an arc ore-thermal furnace, including a bath, an electrode system with a mechanism for its horizontal movement along a closed loop. The device for horizontal movement of the electrode system comprises an actuator and a rotary frame mounted on the supports of the bunker overlap of the workshop with electrodes rigidly attached to it. This design is more feasible, since with the same effect as rotating the bath, the drive power decreases dramatically, since the mass of all electrodes. In 3-4 Pa for less mass of the bath and, moreover, the release and evacuation of the finished alloy - due to the possibility of using direct paths for various dishes, and also the design of the foundation 2 is simplified. A disadvantage of the known furnace and, in particular, the design of the device for rotating the electrodes is that when all the electrodes are turned relative to the fixed bath, The spread of carborundum on the collar is uneven, i.e. the charge is broken up in annular areas between the electrodes with a width equal to the diameter of the electrode. In addition, by reversing the rotation of the electrodes in sector 120, it is necessary to significantly lengthen the flexible conductor-short circuit, which causes design difficulties and increases the electric loss of the furnace. A common disadvantage of the known designs of arc ore-thermal furnaces with devices for rotating the bath or rotating the electrode system with a stationary bath is that the loosening of the charge occurs from the incident sides of the electrodes, while dips in the clamp are formed from the opposite sides of the electrodes. To ensure the normal course of smelting, it is necessary to have a constant mixture of charge and good gas permeability of the furnace, especially in the areas around the electrodes, where the main physical and chemical processes of the restoration of conical products occur. The purpose of the invention is to improve the loosening of the furnace furnace. The goal is achieved by the fact that in a known arc ore-thermal furnace, including a bath, an electrode system and a mechanism for their horizontal movement along a closed loop, the furnace bath is equipped with a rotation mechanism, while the horizontal axis of the electrode system is eccentrically relative to the horizontal axis by 0.1-0.3 diameter of the electrode. FIG. 1 shows a furnace without a bath rotation mechanism, general view; in fig. 2 is a section d-d in fig. one; in fig. 3 — node 1 in FIG. one; Fig. 4 is a view along arrow B in Fig. 1; Fig. 5 shows a furnace with a swivel bath, a general view. The arc ore-thermal furnace contains a drive 1, a swing frame 2 with electric holders 3 attached to it with electrodes 4, immersed in a bath 5. On the bunker ceiling 6 of the workshop, the support ring 8 with balls is mounted concentrically to the vertical axis 7 of the furnace. Under frame 2, coaxially with ring 8, there is a rigid ring 9 supported by the bottom plane on support rings 8. Electrode turning mechanism is made with three (or more) actuators 1. A furnace bath 5 passing through floor 10 of the workshop is installed on the foundation 11. Above the furnace has an exhaust umbrella 1/2 suspended from the overlap 6. In the upper lid of the umbrella 12 there is an opening for the free movement of the electric holders 3. For the possibility of the vertical movement of the electrodes 4, the flexible current conductor 13, is made. connections electrodes 4 with a short network 14. In the umbrella 12 there are openings for the passage of the flexible conductor 13 during the movement of the frame 2. The bath 5 of the furnace is constantly filled with the charge 15. With the purpose of sealing when moving the scientific research institute of the electric holders 3 between hinge 6 and frame 2 around the electrodes 4 is installed seal 16, run-. For example, in the form of an annular bag of fire-resistant gas 5 dense fabric. The holders 3 with electrodes 4 form a system of electrodes. Vertical axis 17 electrode system

смещена относитель оси 7 печи (фиг. 2).relative to the axis of the furnace 7 (Fig. 2).

Шестерн 18 привода 1 соединена с выходной шестерней 19, устансэвленной на оси 20, опирающейс на подшипниковую ohopy 21, котора закреплена на перекрытии 6. На шестерне 19 выполнен силовой вертикальный штырь .с осью 22, расположенный эксцентрично оси 2р на величину равную 0,1-0,3 диаметра электрода 4.The gear 18 of the actuator 1 is connected to an output gear 19, mounted on an axis 20, resting on a bearing ohopy 21, which is fixed to the ceiling 6. On the gear 19 there is a vertical power pin with an axis 22 located eccentrically to the axis 2p by an amount equal to 0.1- 0.3 diameter of the electrode 4.

Штырь с оси 22 введен в подшипник 23, жестко прикрепленный снизу к раме 2. На фиг. 2 показано, крайнее правое положение рамы 2, а штрихпунктирными лини ми показано крайнее левое положение рамы 2.The pin from axis 22 is inserted into a bearing 23 rigidly attached to the bottom of frame 2. In FIG. 2 shows the extreme right position of the frame 2, and the dash-dotted lines indicate the extreme left position of the frame 2.

Привод 24 установлен на фундаменте 11 под ванной 5. Шестерн 25 привода 24 соединена с выходной шестерней 26, установленной на оси 27, опирающейс на подшипниковую опору 28, ;котора закреплена на фундаменте 11. На шестерне :26 выполнен силовой вертикальный штырь 29, расположенный эксцентрично оси 27 на величину, равную 0,1-0,3 диаметра электрода 4. Штырь с осью 29 введен в подшипник 30, жестко прикрепленный снизу к подовым балкам ванны 5. В перекрытии 10 выполнен проем дл свободного перемещени кожуха ванны 5 печи. Кожух ванны 5 печи опираетс на шаровые опоры 31, установленные на фундаменте 11.The actuator 24 is mounted on a foundation 11 under the bath 5. The gear 25 of the actuator 24 is connected to an output gear 26 mounted on an axis 27 supported by a bearing support 28 and which is fixed on the foundation 11. The gear 26 is made up of a power vertical pin 29 eccentrically located axis 27 by an amount equal to 0.1-0.3 diameter of the electrode 4. The pin with axis 29 is inserted into the bearing 30 rigidly attached to the bottom of the bottom beams of the bath 5. In the ceiling 10 there is an opening for free movement of the casing of the furnace 5 bath. The casing of the bath 5 of the furnace is supported on the ball bearings 31 mounted on the foundation 11.

Дугова руднотермическа печь работает следующим образом.Arc ore-smelting furnace works as follows.

При эксплуатации печи посто нно включены все приводы 1. Дл обеспечени синхронности работы каждый привод 1 снабжен гидромотором. Все гидромоторы подключены к единой маслонапорной установке.During operation of the furnace, all the drives 1 are permanently switched on. To ensure synchronism of operation, each drive 1 is equipped with a hydraulic motor. All hydraulic motors are connected to a single oil pressure unit.

При включении приводов 1 с помощью зубчатых передач происходит вращение шестереи 19. Вместе с шестерн ми 19 начинают вращатьс штыри с осью 22 вокруг осей 20 и описывать окружность диаметром, равным двойному .эксцентриситету, так как рассо )ние между ос ми 20 и 22 выполнено равным величине смещени осей 7 и 17When actuators 1 are turned on by means of gears, gear 19 rotates. Together with gears 19, pins with axis 22 begin to rotate around axes 20 and describe a circle with a diameter equal to double eccentricity, since the divergence between axes 20 and 22 is equal to the amount of displacement of the axes 7 and 17

Поскольку штыри с осью 22 вход т в подшипник 23, закрепленные к раме 2, при включении приводов 1 перемещаетс рама 2 и кажда точка рамы 2 описывает замкнутый контур, в дан- нрм случае окружность диаметром,рав-. aulM )(войному эксцентриситету при неизменной параллельности соответствующих центрсшьных горизонтальных осей 7 и 17, т.е. центр оси 17 вращаетс по окружности вокруг центра оси 7.Since the pins with axle 22 enter the bearing 23 fixed to frame 2, when actuating drives 1, frame 2 moves and each point of frame 2 describes a closed loop, in this case a circle with a diameter equal to. aulM) (to a war eccentricity with constant parallelism of the corresponding center horizontal axes 7 and 17, i.e. the center of the axis 17 rotates circumferentially around the center of the axis 7.

На фиг. 2 штрихпуйктирными лини ми показана траектори движени электродной системы (изобргикены крайние четыре положени электродной системы относительно неподвижной ванны 5).FIG. Figure 2 shows the trajectory of movement of the electrode system by dashed curved lines (the extreme four positions of the electrode system relative to the fixed bath 5 are shown).

Ширина кольца 9 выбираетс в зависимости от величины эксцентриситета, т.е. рассто ни между ос ми 20 и 22. При вращении элктродной системы относительно неподвижной ванны 5 с посто нным эксцентриситетом между центрами ванны и системы электродов, величина которого составл ет 0,1-0,3 диаметра электрода 4, обеспечиваетс разрыхление шихты 15 в зонах вокруг каждогоThe width of the ring 9 is selected depending on the magnitude of the eccentricity, i.e. the distances between axes 20 and 22. When the electrodes system rotates relative to the fixed bath 5 with a constant eccentricity between the centers of the bath and the electrode system, the size of which is 0.1-0.3 times the diameter of electrode 4, the charge 15 is loosened in areas around each

0 электрода 4, что улучшает технологию плавки и снижает трудозатраты на обработкуколошника , так как в этом случае имеет место нормальней сход шихты 15.0 of the electrode 4, which improves the technology of melting and reduces labor costs for the processing of the clevis, as in this case the charge of the mixture 15 is more normal.

5 Указанный диапазон эксцентричности осей 7 и 17 вл етс оптимальным. При эксцентриситете менее, чем 0,1 диаметра электрода 4 эффект вращени электродной системы относительно неQ подвижной ванны 5 весьма мал, так как разрыхление шихты 15 на таком узком участке не может преп тствовать возникновению свищей н.а колошнике. Газопроницаемость шихты 15 в узком колье цевом пространстве вокруг электродов 4 недостаточна. Выполн ть эксцентри-с ситет более, чем 0,3 диаметра электрода 4 нецелесообразно, так как в этом случае в определенных участках электрод 4 слышком близко .подходит к, футеровке стен, что вызывает ее перегрев .5 The indicated eccentricity range of the axes 7 and 17 is optimal. With an eccentricity less than 0.1 of the diameter of the electrode 4, the effect of rotation of the electrode system with respect to the non Q of the mobile bath 5 is very small, since loosening the charge 15 in such a narrow area cannot prevent the formation of fistulas on the top. The gas permeability of the charge 15 in a narrow ring space around the electrodes 4 is insufficient. It is impractical to perform an eccentricity of more than 0.3 of the diameter of the electrode 4, since in this case, in certain areas, the electrode 4 is close to the wall lining, which causes it to overheat.

Так, например, при использовании предлагаемой конструкции руднотермической печи дл действующей печиFor example, when using the proposed design of the ore-smelting furnace for an existing furnace

5 1РКО-16, 5КрБ, мощностью 16,5 МВД при производстве кристаллического кремни с трем электродами диаметром 1200 мм, эксцентриситет.между центрами ванны S и системы электродов должен быть равен 250 мм.5 1RKO-16, 5KrB, with a capacity of 16.5 MVD in the production of crystalline silicon with three electrodes with a diameter of 1200 mm, the eccentricity between the centers of the bath S and the system of electrodes must be equal to 250 mm.

Очевидно, что при использовании относительно малых диаметров (1001000 мм) эксцентриситет следует при .нимать близким к соотношению 0,3 диаметра электрода 4, а при.использо-. вани11 бЬльших дигилетров электродов (1000-2000 мм) эксцентр21ситет следует табирать близким к соотношению 0,1 диаметра электрода 4.Преимущество предлагаемой конструкции состоит также ив том,что она не требует значительного увеличени длины гибкого токопровода -13 и реверсивного поворота электродов 4.Obviously, when using relatively small diameters (1001000 mm), the eccentricity should be close to the ratio of 0.3 of the diameter of the electrode 4, and when used. Vanilla electrode diameters (1000–2000 mm) eccentric system should be tabbed close to the ratio of 0.1 diameter of electrode 4. The advantage of the proposed design also lies in the fact that it does not require a significant increase in the length of the flexible conductor -13 and the reversible rotation of the electrodes 4.

Скорость поворота системы электродов 4 определ етс практически применительно к услови м выплавки или иного сплава. Как показал опыт эксплуатации открытых руднотер шчес-г ких печей РКО-16,5, выплавл ющих 75%-ный ферросилиций, оптимальное одного поворота ванны составл ет 90ч. Исход из этого, oripe 1дел ют скорость на заданном диаметре pacпJадa электродов 4.The speed of rotation of the system of electrodes 4 is determined practically in relation to the conditions of smelting or another alloy. As the experience of operating open pit minders of PKO-16.5 furnaces, producing 75% ferrosilicon, has shown, the optimal one turn of the bath is 90 hours. On this basis, oripe 1 makes the speed at a given diameter of the space electrode 4.

Преимуществом предлагаемой конст-The advantage of the proposed design

5 рукции печи вл етс также ее универсальность т.е. возможность ее использовани дл печей с расположением электродов и Фор. Sofl ванны.- например, дл пр мо угольных печей,целесообразно произво; лить взаимное перемещение ванны и системы электродов по пр моугольным отрезкам по замкнутому контуру, но об зательно со смещением между центрами ванны 5 и системы электродов, одновременно с вращением системы электродов, на тех же положени х основано вращениеванны печи. при включении привода 24 с помощь зубчатых передач происходит вращение шестерни 26, а вместе с ней начинает вращатьс щтырь 29.вокруг оси 27 и описывать окружность диаметром, равным двойному эксцентриситету, так ка между ос ми 27 и 29 выполнено равным величине смещени осей 7 поскольку штырь с осью 29 через опору 30 жестко соединен с подовыми балками кожуха ванны 5, вращаетс таким, образом, что кажда ее точка описывает окружность диаметром , равным ДВОЙНОМУ эксцентриситету SPH неизменности соответствующих цен тральных горизонтальных осей 7 и I/ т еГцентр оси 7 вращаетс по окружности вокруг центра оси 17. Предлагаема конструкци дуговой руднотермической печи обеспечивает качественно новый эффект, обусловле ый посто нным наличием кольцевых азлыхленных участков шихты 15 вокруг каждого электрода 4, что способствует улучшению полноты физико-химических еакций и увеличению скорости востановлени ведещуго элемента и в конечном результате производит к снижению асхода электроэнергии на тонну выплавл емого сплава. Таким образом, предлагаема кон струкцц печи обеспечит возможность в значительной степени улучшить ведение технологического процесса плавки высококремнистых сплавов (кристаллический кремний, силикоалк 1иний, ьэ90% ферросилиций, силикокальций;, склонного к посто нному спеканию шихтовых материалов вокруг электро дов и образованию карбор дных в реакционных зонах и тем самым сократить удельный расход электроэнергии и увеличить производительность , кроме того, предлагаема конструкци печи позвол ет значительно упростить систему выпуска и разливки сплава из печи. Расчет ожижаемого эффекта прове- . ; дем на примере работы руднотермической дуговой печи мощностью 16 5 MB, выплавл ющей кристаллический кремний на одном З действующих. отечественных заводов. Годовой эффект ,от использовани одной печи составл ет 200 000 руб.5 of the furnace is also its versatility i. possibility of its use for furnaces with disposition of electrodes and Fore. Sofl baths.- for example, for direct coal furnaces, it is advisable to produce; Pouring the bath and the electrode system along rectangular segments along a closed contour, but necessarily with an offset between the centers of the bath 5 and the electrode system, simultaneously with the rotation of the electrode system, the rotation of the furnace is based on the same positions. when the actuator 24 is turned on with the help of gears, the gear 26 rotates, and with it the spine 29 begins to rotate. Around axis 27 and describe a circle with a diameter equal to double eccentricity, so between axes 27 and 29 is made equal to the displacement of the axes 7 because the pin with axis 29, through support 30, is rigidly connected to the bottom beams of the casing of bath 5, rotates in such a way that each point describes a circle with a diameter equal to the DUAL SPH eccentricity of the immutability of the corresponding central horizontal axes 7 and I / t The center of axis 7 rotates around the circumference around the center of axis 17. The proposed design of the arc ore-smelting furnace provides a qualitatively new effect, due to the constant presence of annular, blistered sections of charge 15 around each electrode 4, which helps to improve the completeness of physicochemical reactions and increase the rate of recovery of the main element and ultimately results in a reduction in electric power consumption per ton of alloy produced. Thus, the proposed furnace design will provide an opportunity to significantly improve the technological process of smelting high-silicon alloys (crystalline silicon, silicon alkyne, 90% of ferrosilicon, silicocalcium; prone to continuous sintering of charge materials around the electrodes and the formation of carbons in the reaction zones and thereby reduce the specific energy consumption and increase productivity, in addition, the proposed furnace design allows you to significantly simplify the system cutting and casting the alloy out of the furnace. The calculation of the fluidized effect was checked by a working example of an ore-thermal arc furnace with a capacity of 16 5 MB that melted crystalline silicon in one of three existing domestic plants. The annual effect of using one furnace is 200,000 rubles. .

Claims

ARC ORE THERMAL OVEN ,. including the bath, the electrode system and the mechanism of their horizontal movement in a closed loop, with the aim of the furnace, the company, the electrode system is located eccentrically relative to the horizontal axis of the bath by an amount of 0.1-0.3 resulting from the improvement of loosening of the top the bath is equipped with a mechanism, the horizontal axis of the diameter of the electrode

Q oo

00 m>