SU1566189A1 - Способ определени положени рабочего конца электрода со сквозным каналом в ванне закрытой руднотермической электропечи и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к производству электроферросплавов, преимущественно марганцевых. Цель изобретени  - улучшение технико-экономических показателей работы электропечи путем непрерывного контрол  положени  рабочего конца электрода, исключени  отрицательного вли ни  замеров на ход процесса. В процессе выплавки марганцевых ферросплавов к газоотборному зонду 3, размещенному в сквозном канале 1 электрода 2 ферросплавной закрытой электропечи, подключают датчик давлени  4. Газоотборные зонды 5 и 6 устанавливают последовательно от боковой поверхности электрода 2 на рассто нии, соответственно равном (0,5-1,0) и (0,7-1,2) ширины электрода 2 и на рассто нии, равном (1,5-2,0) ширины электрода 2 от нижней кромки 7 загрузочной воронки 8 и соответственно вровень с ней. Концы зондов 5 и 6, выход щие на свод печи, соедин ют с датчиками давлени  9 и 10. Затем датчики давлени  4,9 и 10 через блоки умножени  подсоедин ют к блокам вычитани , а выходы подсоедин ют к входам блока делени , выход которого через блок коррекции соедин ют с входом механизма перемещени  электрода или указателем положени  рабочего конца электрода. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Description

но вровень с ней. Концы зондов 5 и 6, выход щие на свод печи, соедин ют с датчиками давлени  9 и 10. Затем датчики давлени  4, 9 и 10 через блоки умножени  подсоедин ют к блокам вычитани , а выходы подсое15661894

дин ют к входам блока делени , выход которого через блок коррекции соедин ют с входом механизма перемещени  электрода или указателем положени  рабочего конца электрода. 2 с.п.Ф-лы, 2 ил.

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к производству электроферросплавов, преимущественно марганцевых.

Цель изобретени  - улучшение технико-экономических показателей работы электропечи путем непрерывного контрол  положени  рабочего конца электрода, исключени  отрицательного вли ни  замеров на ход технологического процесса выплавки ферросплавов .

На фиг. 1 представлено устройство дл  осуществлени  способа определени  положени  рабочего конца электрода со сквозным каналом в ванне закрытой , руднотермической электропечи; на фиг. 2 - блок-схема измерительной части устройства.

Способ .заключаетс  в том, что давление газа в скврзном канале электрода контролируют непрерывно и одновременно с давлением в подсводовом пространстве у электрода, а также с давлением газа в произвольной точке объема шихтовых материалов приэлектрод- ной зоны, ограниченной сверху зоной сыпучих материалов и снизу - участком зоны первичного шлака, примыкающим к зоне коксового сло . В качестве фиксированного уровн  принимают нижнюю кромку загрузочной воронки, а положение рабочего конца электрода определ ют по зависимости

„ р - Гз L - а k 1 2 ;

i tЪ

где L - рассто ние от фиксированного уровн  - нижней кромки загрузочной воронки - до рабочего конца электрода (длина заших- тованной части электрода); а - рассто ние от фиксированного уровн  до торца газоотборного зонда сло  шихтовых материалов приэлектродной зоны k - коэффициент, учитывающий газодинамические свойства сло 

о

5

0

5

0

0

5

Р4

Р„ Р- шихтовых материалов приэлектродной зоны

давление газа в сквозном канале электрода; давление газа в отборном зонде приэлектродной зоны, давление газа подсводового пространства на фиксированном уровне.

Структура рабочего пространства ванны электропечи, выплавл ющей сплавы марганца, характеризуетс  наличием следующих зон (фиг.1): ЗНШ - зона неподвижной (малоподвижной) шихты, ЗРШ - зона рыхлой шихты (сыпучей шихты ), ЗКС - зона коксового сло , ЗКШ - зона конечного шлака, Гр - гар- ниссаж, ЗМ - зона металла, ПП - под- электродна  (в зоне торца электрода) полость.

Источником газовыделени   вл етс  Фокус п тна дугового разр да подэлек- тродного промежутка (полости), интенсивность которого зависит от тока и мощности на электроде. Образующиес  газы поступают в подсводовое пространство закрытой руднотермической печи преимушественно через приэлек- тродную зону, состо щую, например, у печей, выплавл ющих марганцевые Ферросплавы, из зоны рыхлых материалов , зоны первичного шлака ЗПШ, примыкающего к зоне коксового сло . с Дл  этой приэлектродной зоны характерно изменение давлени  газов в сторону увеличени  по мере приближени  к рабочему концу электрода. Аналогична  зависимость дл  зоны неподвижной шихты не установлена.

Газодинамические характеристики сло  шихтовых материалов, обладающего однородностью,или если его газодинамические свойства измен ютс  в соответствии с определенным законом в глубину , тесно св заны q его высотой, что позвол ет определ ть некоторые его параметры. Наиболее приемлем, с этой точки зрени , при определении положе

515

ни  торца электрода слой шихтовых материалов, ограниченный сверху зоной рыхлых материалов, а снизу - нижним участком зоны первичного шлака, примыкающего к зоне коксового сло . Газодинамическа  характеристика этого сло  достаточно однородна, и его объем определ ет положение рабочего конца электрода при его маневрировании в нормальном технологическом режиме выплавки сплава.

Поскольку в расчетную формулу дл  определени  величины абсолютного давлени  газа на отдельных горизонтах такого пористого сло  вход т величины давлени  газа соответственно на входе и выходе сло , т.е. у торца электрода и в подсводовом пространстве , давление газа на рассто нии а от входа в слой, т.е. давление в произвольной точке, удаленной на рассто ние q от нижней кромки загрузочной воронки, расположенной в указанной зоне первичного шлака, то, непре- рывно фиксиру  все эти три значени  давлений при известном значении величины О , можно непрерывно определ ть общую высоту пористого сло  между торцом электрода и нижней кромкой загрузочной воронки, т.е. длину за- шихтованной части электрода или положени  его рабочего конца. Давление газа в подсводовом пространстве целесообразно определ ть как можно ближе к электроду, поскольку при зна чительном удалении сказываетс  вли ние давлений от соседних электродов, т.е. фиксируетс  средн   величина давлени  подсводового пространства, как, например, дл  шестиэлектродной пр моугольной электропечи PF3-63.

В расчетной формуле способа определени  положени  рабочего конца эле- ктрода коэффициент k учитывает газо- динамические свойства сло  шихтовых материалов приэлектродной зоны, в которой установлен газоотборный зонд. На величину коэффициента k существенным образом вли ет сегрегаци  ших- ты, возможные неоднородности ее и гранулометрический состав сырь . Поэтому дл  каждого вида сплава величина коэффициента имеет определенное значение . Гранулометрический состав шихты дл  выплавки того или иного сплава, как правило, посто нен. В случае однородного пористого сло  величина k равна I, однако практически дл  шихт

,-

10

15

5661

20 25 ™ . 0

35

40

896

всех видов марганцевых ферросплавов k больше 1 (k 1).

Пределы изменени  величины L (длины зашихтованной части электрода) при ее определении ограничены значением величинн а. Как правило, L не может быть меньше (1,5-2,0) значений ширины электрода Ь, если технологический процесс ведетс  без нарушений. Этим определ етс  значение величины Q, причем точка отбора газа при этом находитс  в указанной приэлектродной зоне. В соответствии с этим при L а, Р, Р2 Р3, при L а, Р Р4 Р3 . Если L : а, то Р2 Ј Р, Ј Р3 , а истинное положение торца электрода в ванне печи трудноопределимо, поскольку расчетна  формула измен ет смысл. Точки отбора газа должны, по возможности, располагатьс  на одной вертикальной оси, однако,поскольку практически это труднореализуемо по конструктивным особенност м свода печей, точки отбора газов необходимо располагать возможно ближе к поверхности электрода .

При этом ширина приэлектродной зоны, в которой располагаетс  отборный зонд, различна дл  р азньгх видов марганцевых сплавов, и составл ет при измерении от поверхности электрода (величина с): дл  силикомарганца 0,8-1,4 м, дл  ферромарганца 0,4- 0,8 м, дл  малофосфористого шлака 0,25-0,4 м (Р9 5-9 КВт). В св зи с этим газоотборный зонд приэлектродной зоны располагаетс  на удалении (0,5-1,0) ширины электрода Ь. В этом случае зонд попадает в указанную при- электродную зону при выплавке любого из этих сплавов. При уменьшении этих размеров установке зонда преп тствует конструкци  воронки или уплотнени  электрода печи.

При увеличении размеров область применени  способа и устройства сужаетс , поскольку место установки зонда выходит за пределы приэлектродной зоны. Аналогично зонд отбора газа из подсводового пространства располагаетс  на удалении (0,7-1,2.) ширины электрода Ь, поскольку увеличение размера сверх указанного ведет к искажению истинного значени  давлени  подсводового пространства у электрода со сквозным каналом, а уменьшение этого размера ограничиваетс  конструктивными особенност ми элементов свода печи и установкой зонда дл  измерени  давлени  газа в при- электродной зоне.

Устройство дл  осуществлени  способа определени  положени  рабочего конца электрода со сквозным каналом в ванне закрытой руднотермической электропечи содержит размещенный в сквозном канале 1 электрода 2 газоотборный зонд 3, соединенный с датчиком 4 давлени , газоотборные зонды 5 и 6, установленные последовательно от боковой поверхности электрода 2 на рассто нии, соответственно равном (0,5-1,0) и (0,7-1,2) ширины электрода 2, и на рассто нии d, равном (1,5-2,0) ширины электрода 2 от нижней кромки 7 загрузочной воронки 8 и соответственно вровень с нею, подсоединенные каждый через датчики 9 и 10 дбвлени  (фиг.2) и блоки 11-13 ум- нож ени  к блокам 14 и 15 вычитани , к первым входам которых подключены первый 4 и второй 9 датчики давлени  а к вторым - третий датчик 10 давлени , а выходы подсоединены к входам блока 16 делени , выход которого через блок 17 умножени -коррекции св зан с входом механизма перемещени  электрода или указателем 18 положени  рабочего конца электрода.

Устройство работает следующим образом .

К наращиваемому в процессе выплавки марганцевых ферросплавов газоотборному зонду 3, размещенному в сквозном канале 1 электрода 2 ферросплавной закрытой руднотермической электропечи, посредством газовой арматуры подключают датчик 4 давлени Датчик соединен с зондом, кажда  наращиваема  секци  которого снабжена клапаном односторонней проводимости газа подэлектродной полости, исклюдд отборного зонда 5, т.е. на уровне #., чающим подсос воздуха и образование взрывчатой смеси, могущей привести к аварии электрода. Кажда  секци  зонда устанавливаетс  вместе с наращиваемой секцией электрода и после ус- ,Q тановки привариваетс  в двух-трех точках к ребрам жесткости во избежание механических повреждений угольной массой.

Газоотборные зонды 5 и 6, выполненные из жаростойких труб (ориентировочно 3/4 дюйма, аналогично зонду электрода}, дл  реализации способа определени  положени  рабочего конца

55

Выплавл ют на печи марганцевый сплав поддержива  требуемый технологический режим, определ ют величины давлени  Р, , Р, PJ . Подставл   значение давлени  Р,, Pz, РЭ величины а и длины электрода L а в расчетную Формулу, определ ют значение коэффициента k. Дл  каждого вида сплава характерно определенное значение k, определ емое экспериментально. Изменение гранулометрического состава шихты существенным образом сказываетс  на значении коэффициента k. Марганцевые ферросплавы выплавл ют на относитель

5

0

5

0

5

0

электрода устанавливают последовательно от боковой поверхности электрода 2 на рассто нии, соответственно равном (0,5-1,0) и (0,7-1,2) ширины электрода 2, и на рассто нии ,, равном (1,5-2,0) ширины электрода 2 от нижней кромки 7 загрузочной воронки 8 и соответственно вровень с нею.ТТри этом конец гаэоотборного зонда 5 располагаетс  в приэлектродной зоне, ограниченной сверху зоной рыхлых материалов и снизу - участком зоны первичного шлака, примыкающего к зоне коксового сло . Конец газоотборного зонда 6 размещаетс  в подсводовом пространстве у электрода. Координаты положени  концов газоотборных зондов обоснованы выше. Концы зондов 5 и 6, выход щие на свод печи, посредством газовой арматуры соедин ют с датчиками 9 и 1 О давлени .

Далее зонды 3, 5 и 6 через датчики 4, 9 и 10 давлени  и блоки 11-13 умножени  подсоедин ют к блокам 14 и 15 вычитани , к первым входам которых подключены первый 4 и второй 9 датчики давлени , а к вторьм - третий датчик 10 давлени , а выходы подсоедин ют к входам блока 16 делени , выход которого через блок 17 умножени -коррекции св зан с входом механизма перемещени  электрода или указателем положени  рабочего конца электрода 18.

Дл  учета вли ни  газодинамических свойств приэлектродной зоны на определение положени  рабочего конца электрода 2 определ ют величину коэффициента k, которую затем ввод т в блок 17 умножени -коррекции. Дл  этого известным методом определ ют положение торца электрода 2 в ванне печи и устанавливают его на уровень конца газодд отборного зонда 5, т.е. на уровне #., ,Q 5

Выплавл ют на печи марганцевый сплав поддержива  требуемый технологический режим, определ ют величины давлени  Р, , Р, PJ . Подставл   значение давлени  Р,, Pz, РЭ величины а и длины электрода L а в расчетную Формулу, определ ют значение коэффициента k. Дл  каждого вида сплава характерно определенное значение k, определ емое экспериментально. Изменение гранулометрического состава шихты существенным образом сказываетс  на значении коэффициента k. Марганцевые ферросплавы выплавл ют на относительно стабильном фракционном составе шихты, однако необходимо экспериментально определ ть значение коэффициента k дп  всех примеч юшихс  на практике фракций шихты.

В дальнейшем опускают электрод в положение, необходимое дл  поддержани  требуемого электрического и технологического режима выплавки спла- ва, и непрерывно контролируют положение рабочего конца электрода 2 по указателю 18 положени  дл  выбора оптимального режима работы электропечи. При наращивании секций газоотборного зонда 3, размещенного в канале 1 электрода 2, контроль положени  рабочего конца электрода не осуществл етс , а после завершени  монтажа зонда 3 возобновл етс  без дополнительных техни ческих меропри тий. Нарушение технологического процесса (избыток или недостаток восстановител ) практически не сказываетс  на работе устройства. В ходе ППР целесообразна очистка зон дов от возгонов газообразных продуктов реакций.

В идентичных лабораторных услови х экспериментального цеха заиода ферросплавов проведен сопоставительный анализ результатов применени  предлагаемого способа определени  положени  рабочего конца электрода со сквозным каналом в ванне закрытой рудно- термической электропечи и устройства дл  его осуществлени  с результатами применени  известных способа и устройства . При значени х параметров, выход щих за предлагаемые пределы, поставленна  цель не достигалась или достигалась с весьма большой ошибкой измерени . В пределах предлагаемых параметров наблюдалась устойчива  работа устройства дл  определени  рабочего конца электрода.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   1 . Способ определени  положени  рабочего конца электрода со сквозным каналом в ванне закрытой руднотерми- ческой электропечи, включающий контролирование давлени  газа в канале электрода и с учетом изменени  давлени  определение рассто ни  от выб- ранного фиксированного уровн  до рабочего конца электрода по эмпирической зависимости, о тлич ающий- с   тем, что, с целью улучшени  технико-экономических показателей работы электропечи за счет непрерывного контрол  положени  рабочего конца электрода, исключени  отрицательного вли ни  замеров на ход технологического процесса, давление газа в сквозном канале электрода контролируют непрерывно и одновременно дополнительно контролируют давление в подсводовом пространстве у электрода и давление газа в произвольной точке объема шихтовых материалов приэлектродной зоны ограниченной сверху зоной сыпучих материалов и снизу - участком зоны первичного шлака, примыкающего к зоне коксового сло , а в качестве фиксированного уровн  принимают нижнюю кромку загрузочной воронки, и положение рабочего конца электрода определ ют по зависимости .. Р - Рз

   L -a-kpr pT

   где L - рассто ние от фиксированного уровн  - нижней кромки загрузочной воронки - до рабочего кониа электрода - длина зашихтованной части электрода;

   а - рассто ние от фиксированного уровн  до торца газоотборного зонда сло  шихтовых материалов приэлектродной зоны;

   k - коэффициент, учитывающий газодинамические свойства сло  шихтовых материалов приэлектродной зоны;

   РН - давление газа в сквозном канале электрода; Р2 - давление газа в отборном зонде

   приэлектродной зоны; РЗ - давление гача подсводового пространства на фиксированном уровне.
2. 2. Устройство дл  определени  положени  рабочего конца электрода со сквозным каналом в ванне закрытой руднотермической электропечи, содержащее загрузочные воронки, размещенный в сквозном канале электрода газоотборный зонд, соединенный с датчиком давлени , механизм перемещени  электрода, отличающеес  тем, что, с целью улучшени  технико- экономических показателей работы электропечи за счет непрерывного контрол  положени  рабочего конца электрода , исключени  отрицательного вли ни  замеров на ход технологического процесса, оно дополнительно снабжено системой автоматического контрол  положени  рабочего конца электрода, содержащей блоки умножени , вычитани , делени , умножени -коррекции, указатель положени  рабочего конца электрода, а также газоотборными зондами , установленными последовательно от боковой поверхности электрода на рассто нии, соответственно равном 0,5-1,0 и 0,7-1,2 ширины электрода и на рассто нии, равном 1,5-2,0 шириФиг . 2

   ны электрода от нижней кромки ээ- грузочной воронки и вровень с нею соответственно, подсоединенными через датчики давлени  и блоки умножени  к блокам вычитани , к первым входам которых подключены J- и 2-й датчики давлени , а к вторым - третий датчик давлени , а выходы подсоединены к входам блока делени , выход которого через блок умножени -коррекции св зан с входом механизма перемещени  электрода или указателем положени  рабочего конца электрода.

   17