SU1736013A1 - Способ защиты электрода в шлаковом расплаве - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к черной и цветной металлургии, а именно к способам защиты электродов и фурм от разрушени  при их взаимодействии с металлургическими расплавами и, в частности, может быть использовано при обеднении шлаковых расплавов, со- дер ащих т желые цветные металлы (никель , кобальт, медь), путем продувки их в электропечах. .о

Известен способ защиты электрода в дуговой печи, предусматривающий нагнетание азота вдоль просверленного в электроде отверсти , которое закупорено пробкой на его конце. Газ увлекает вдоль отверсти  частицы угле- водородистого материала. Эти частицы агломерируют и сплавл ютс  одна с другой и с пробкой отверсти , вызыва  рост пробки вдоль отверсти . Это

компенсирует эрозию наконечника электрода .

Однако этот способ эффективен лишь дл  защиты электродов в электродуговых печах дл  непогружных электродов , так как защищаетс  лишь торцова  часть электрода от эрозии в период горени  дуги.

Известен также способ защиты .электродов дуговой печи, защищенных от атмосферы печи, при котором в полостт- электрода подают нейтральный газ, диффундирующий через электрод и защищающий его от атмосферы печи.

При погружении такого электрода в расплав наружна  оболочка его начнет разрушатьс , так как газ всплывает отдельными пузыр ми, т.е. диффузии газа через оболочку недостаточно дл  оттеснени  расплава от поверхности

оэ о

со

317

электрода, а следовательно, и дл  действенной его защиты. Кроме того, дл  продавливани  газа через плотную оболочку необходимо создание высокого давлени  его в полости электрода.

Известен также способ защиты электродов , при котором с целью равномерного смывани  потоками газовых пузырей газ подают в шлаковый расплав под электрод через радиальные направл ющие каналы.

Недостатками указанного способа  вл ютс  значительные эксплуатационные затраты: расход охлаждающей жидкости , значительные потери тепла с ней. Кроме того, пузырьковый режим газового потока, омывающий погруженную в расплав поверхность электрода, защищает ее ненадежно, так как не об- разует достаточно насыщенной газом сплошной газо-шпаковой оболочки вокруг электрода.

Целью изобретени   вл етс  повышение стойкости электрода.

Это достигаетс  тем, что в способе защиты электрода в шлаковом расплаве, при котором вдувают газ через по крайней мере одно отверстие на торце электрода, скорость v истечени  газа поддерживают в диапазоне 50 vЈ Ј300 м/с.

При истечении газа в расплав со скоростью 50-300 м/с через погруженную сверху фурму или электрод образуетс  пр ма  и обратна  стру . При этом обратна  стру  состоит из пузырей га-за в жидкости, а пр ма  стру  - чисто газова . В зависимости от параметров продувки и наружного диаметра заглубленной части продувочного уст- ройства могут быть реализованы два случа  взаимодействи  обратной струи с ее основанием и оболочкой. В первом случае не происходит соударени  обратной струи с основанием, а во вто- ром - обратна  стру  соудар етс  с основанием йурмы.

Именно обратна  стру  газа обеспечивает насыщенную газом сплошную га- зо-илаковую оболочку вокруг погружен- ной части фурмы или электрода. Э-ю приводит к оттеснению гор чих слоев расплава и понижению температуры его вблизи защищаемой поверхности. Газо- ыпакова  оболочка имеет более низкий коэффициент теплопроводности по срав- .нению с лидким оасплавом, ч го, в свою очередь, снижает тепловые потоки на фурму.

34

Экспериментально вы влена зависимость

Аг 0,142 (--- $ ---)26 ,

SdOTB

где Аг - критерий АрхимедаJ

- наружный диаметр насадки, м; doT6 - диаметр отверсти .

Критерий Архимеда выражаетс  следующим соотношением:

5

5

Q

0

j 0 5

Q

Аг

pp g doTb

где v - скорость истечени , м/с, плотности газа и расплава

соответственно, кг/м3; 8 - ускорение свободного падени , м/с2 .

После преобразовани  получают соотношение дл  скорости истечени  газа:

I P

Расчет скорости по данной зависимости позвол ет на основе заданных значений диаметров и плотностей рабочих тел (шлака и газа) получить ее значение, обеспечивающее взаимодействие обратной струи с фурмой или электродом , когда стру  не соудар етс  с основанием, и снижает тепловой поток. Вдувание газа, содержаще го углеводороды , дополнительно снижает температуру за счет его пиролиза, создает восстановительную защитную оболочку.

Поддержание скорости истечени  в пределах 50-300 м/с  вл етс  необходимым условием защиты электродов и фурм и св зано с тем, что в процессе вдувани  газа в расплав неизбежно происходит изменение противодавлени  гидростатического столба расплава за счет насыщени  его пузыр ми газа, а также изменение исходного давлени  газа, под которым он вдуваетс  в расплав , из-за возможного забивани  отверсти  расплавом, изменение внутреннего сопротивлени  системы подачи газа из-за отложени  углерода на стенках канала или разгара отверсти  истечени . Это приводит к изменению скорости истечени  таза и ухудшению структуры обратной струи, снижению насыщени  прилегающих слоев расплава пузыр ми газа, а следовательно, сникает эффективность защиты, 1ак как действительна  скорость истечени  газа зависит от соотношени  давлени 

51

газа, пол которым он вдуваетс , и давлени  сопротивлени  среды, в которую он истекает.

Вдувание газа со скоростью ниже 50 м/с не обеспечивает эффективного формировани  обратной струи и необхо димого угла раскрыти  ее, чю приводит к соударению ее с торцом погружной части. При этом также не образуетс  насыщенной газо-шлаковой оболоч ки вокруг фурмы. Все это приводит к быстрому разрушению насадки. Вдувание газа со скоростью выше 300 м/с не оказывает дополнительного положительного эффекта, однако приводит .к нену ному интенсивному барботажу ванны расплава, дополнительному переохлаждению за счет вовлечени  периферийных слоев расплава в энерго- и массообменные процессы. Это приводит также к значительному разбрызгиванию расплава и его уносу с отход щими газами .

Проводилось эксперимен альное определение скорости расходовани  погруженного в шлаковый расплав с галь- ного неводоохлаждаемого электрода. В опытах использовались электроды различного диаметра с разными отверсти ми дл  истечени  газа. Скорость расходовани  определ лась по убыли в ве се погружной части электрода, отнесенной к единице ее поверхности, в минуту. Опыты проводились на электро печи мощностью 225 кВА и емкостью по

10

7360136

плаку 0,8 т. Температура ишака измен лась от 1250 до 1600°С.

В электропечи наплавл ли шлаковый расплав, затем замен ли средний графитовый электрод на испытуемый металлический , состо щий из водоохлаж- даемой непогру ной части и неводоох- лалдаемой погружной. Перед погружением через электрод с определенной скоростью под определенным давлением вдували газ. Затем электрод погружали на определенную глубину и на всех электродах выравнивали нагрузку. В процессе эксперимента контролировали формирование обратной струи (визуально ) , давление в начале электрода, температуру шлака, нагрузку на электрод , разбрызгивание расплава и запыленность отход щих газов. По окончании опыта (отдельные продолжались 8 ч и более) погружна  часть электрода взвеиивалась.

1 Полученные характерные результаты представлены в таблице.

Использование предлагаемого способа обеспечивает снижение расхода дефицитного углеродистого материала в 3-5 раз при защите погружной части электрода, повышение стойкости фурм дл  продувки шлакового расплава в 4- б раз. Использование металлических насадок позвол ет исключить расход углеграфитового материала, упростить конструкцию электрической печи и в целом снизить эксплуатационные расходы на 11-13%.

15

20

25

30

35

0,468

0,0974

0,0610 0,0503 0,0025

Быстрое забивание канала и оплавление электрода (10 - 12 мин)

Работоспособность поддерживалась 2-3 ч

Работоспособность 4-6 ч Работоспособность 6-8 ч

Электрод практически не расходовалс 

3000,0020 Разбрызгивание и охлаждение расплава

3200,0020 Сильное разбрызгивание и

переохлаждение расплава, преп тствующее нормальной работе электродов и печи

Claims (1)

1. СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДА В ШЛАКОВОМ РАСПЛАВЕ, при котором вдувают газ через по крайней мере одно отверстие на торце электрода, о т л ич а ю щи й с я тем., что, с целью повышения стойкости электрода, скорость у истечения газа поддерживают в диапазоне 50£νέ300 м/с.

   компенсирует эрозию наконечника электрода.

   Однако этот способ эффективен лишь для защиты электродов в электродуговых печах для непогружных электродов, так как защищается лишь торцовая часть электрода от эрозии в период горения дуги.