UA121337C2 - Індукційна піч канального типу - Google Patents

Description

Цей винахід належить до індукційних печей канального типу, застосовних для плавки або виплавки металів, і, зокрема, до індукційних печей, застосовних для виплавки зернистих матеріалів, що плавають на поверхні металу та шлаку.

РІВЕНЬ ТЕХНІКИ

Традиційні індукційні печі канального типу, які загружають зернистим матеріалом, що плаває на поверхні розплавленого металу, конструюють з відносно глибокими металевими ваннами. Це пов'язано з тим, що зернистий матеріал, який плаває у шарі шлаку у верхній частині ванни розплавленого металу, має погане теплопоглинання, що призводить до більш високих температур металу та рециркуляції нагрітого металу назад у канальний нагрівач. Це призводить до перегрівання розплавленого металу та ушкодження футерування з вогнетривкого матеріалу у разі конструкції печі з можливістю роботи з неглибокою металевою ванною. Неглибока ванна також призводить до появи відносно холодних областей, де швидкість плавлення відносно набагато менша, ніж в області, розташованій безпосередньо над канальним нагрівачем.

З іншого боку недоліком глибокої металевої ванни є те, що у піч доводиться завантажувати більшу кількість металу, що призводить до більших втрат тепла, ніж у разі застосування неглибокої металевої ванни, а це призводить до збільшення обсягів незавершеного виробництва у порівнянні з використанням печі з неглибокою металевою ванною. Також для застосування глибокої металевої ванни характерні великі втрати металу, ушкодження устаткування та небезпека для персоналу у разі аварійного витоку металу.

Крім того, в індукційній печі з глибокою металевою ванною виникають сильні конвекційні потоки у печі під час її роботи. Це призводить до нестабільного швидкого плавлення зернистих матеріалів у деяких областях, тоді як для інших областей характерне повільніше плавлення або його відсутність. Було виявлено, що під час роботи плавлення зернистих матеріалів із застосуванням глибокої металевої ванни призводить до міграції областей плавлення, іншими словами, області, в яких відбувається плавлення, пересуваються у печі, що призводить до нестабільного потоку та нестабільних умов плавлення.

Спроба подолання вищезгаданих проблем включала винахід, описаний у патентній заявці згідно РСТ Мо РСТ/ЛВ2012/050938 авторства того ж заявника. У ньому було представлено. двоконтурну індукційну піч канального типу, яка містила плато, що проходить над фундаментом

Зо печі, в якому було сформовано жолоб. Плато обладнане проходами горловини, що знаходяться у сполученні з індукційним нагрівачем, і при цьому ці проходи знаходяться у рідинному сполученні з каналами індукційного нагрівача для розподілу нагрітого рідкого металу у жолоб для розподілу вздовж поверхні плато.

Практичною проблемою, пов'язаною з піччю з патенту РСТЯВ2012/050938, є конструкція плато та жолобу, які необхідно кріпити до бічної стінки між протилежними торцевими стінками печі. Плато має бути виконане із жаротривкого, стійкого до рідкого металу та стійкого до шлаку матеріалу - іншими словами, з вогнетривкого матеріалу. Оскільки плато в обов'язковому порядку є занурюваним та не утримується безпосередньо вогнетривким матеріалом стінки, проникнення металу і неминуче призводить до деформації цегли та зрештою до руйнування плато.

Іншою практичною трудністю є те, що застосування жолобу у печі вимагає контролю глибини рідкого металу у печі над жолобом для того, щоб забезпечити оптимальний розподіл нагрітого металу у ванні. Введення у дію печі з плато та жолобом є нелегкою задачею, вимагаючи відносно великого об'єму рідкого металу. Також, хоча розподіл нагрітого металу у рідкій ванні можна контролювати за глибиною металевої ванни над плато, це також означає, що небажані флуктуації у металевій ванні можуть чинити негативний вплив на розподіл нагрітого металу у рідкій ванні.

Додаткова проблема виникає у разі конструюванні печі з довгою ванною. Кожен індукційний нагрівач має обмежену довжину, яка визначається відстанню між випускними отворами проходів, які переносять нагрітий метал до фундаменту. Якщо потрібна піч більшої довжини, що означає більшу продуктивність, треба встановлювати потужніші нагрівачі, що призводить до менш контрольованого розподілу нагрітого металу з індукторів.

Додаткова проблема щодо чавуноплавильних печей пов'язана із взаємодією між шлаком і металом. Для розділення шлаку та металу зазвичай використовується ручна та роботизована праця в цілях зливання металу, не забрудненого шлаком.

Додатковою проблемою є захоплення крапель металу у шлаку, що знижує вихід металу з руди. Додаткова проблема, пов'язана із взаємодією шлаку та металу, полягає у тому, що якщо точка плавлення шлаку набагато перевищує точку плавлення металу, шлак знаходиться близько до своєї точки плавлення, що означає, що шлак є занадто холодним, щоб легко текти бо на великі відстані без утворення товстих шматків шлаку.

Окрім вищезгаданих проблем у сталеплавильній промисловості рідкий чавун під час будь- якого з безлічі процесів виробництва чавуну традиційно розливають по ковшах (головним чином, у так звані чугоновози), транспортують у сталеплавильний цех і переносять у так званий завантажувальний ківш для завантаження сталеплавильного агрегату.

Партію сталі виплавляють шляхом додавання флюсу та продуваючи газоподібний кисень в або через метал. У «кінцевій точці» продувки беруть проби й, у разі потреби, проводять «повторну продувку», а необхідні феросплави готують для відливання сталі. Сталь і феросплави завантажують у ливарні ковші, піклуючись про те, щоб разом із металом не перенести у ливарний ківш сталеплавильний шлак. Будь-який шлак, який може бути перенесений у ливарний ківш, призводить до зайвих втрат легуючих елементів і попадання фосфору назад із шлаку у метал.

Для того, щоб забезпечити безперервне лиття, проводять так зване серійне розливання, під час якого необхідно контролювати температуру металу у ковші та час прибуття ковша до ливарної машини. Пропускання серії призводить до необхідності повторної обробки або, щонайменше, повторного нагрівання сталі.

Метал із ливарного ковша виливають у проміжний ківш, з якого він тече у ливарну форму.

Слід піклуватися про те, щоб мінімізувати попадання шлаку з ковша у проміжний ківш. Надмірна кількість шлаку у проміжному ковші та кисень, розчинений внаслідок контакту з повітрям, призводять до появи неприйнятних неметалічних включень у литому металі.

Футерування ковшів є дорогим в обслуговуванні внаслідок умов пустоти та наповненості, що чергуються під час традиційного сталеплавильного процесу. Втрата тепла відбувається особливо тоді, коли ківш залишається порожнім і без кришки, а розливання сталі у охололий ківш призводить до втрат тепла у сталі, що може стати причиною проблем з розливанням або навіть переривання процесу послідовного лиття. Піднімання та опускання повних і порожніх ковшів вимагає застосування великих мостових кранів, які необхідно обслуговувати та забезпечувати значною кількістю електричної енергії. Перенесення ковшів з рідким металом краном є виключно небезпечним; у минулому багато людей втратили життя та були травмовані у результаті нещасних випадків, пов'язаних з переміщенням рідкого металу кранами. Також багато хто втратив життя у результаті нещасних випадків під час виконання робіт з технічного

Зо обслуговування на цих висотних конструкціях.

Під час перевантажувальних операцій робиться велика кількість забруднюючих викидів у атмосферу за короткі періоди часу (менше 1095 календарного часу). Це вимагає установки вентиляторів, електродвигунів, пиловловлюючих камер з матер'яними фільтрами, систем повітропроводів тощо, які або працюють вхолосту, або простоюють більшу частину часу.

Існує багато видів витрат, пов'язаних із застосуванням ковшів і фактом необхідності зупинки та початку процесів, деякі з яких було зазначено вище.

Послідовність процесів, починаючи з чавуноплавильного цеху, сталеплавильного цеху і до установки для розливання, вимагає тонкої рівноваги для попередження зниження якості партій сталі та переривання безперервності проведення цих процесів. У більшості чавуно- сталеплавильних установок цей тонкий баланс щодня порушується внаслідок непередбачених обставин, призводячи до витратних переривань процесу та зниження якості партій сталі.

ЗАДАЧА ВИНАХОДУ

Задачею винаходу є забезпечення індукційної печі канального типу та сталеплавильного апарату, в яких щонайменше частково подолані вищезгадані проблеми.

КОРОТКИЙ ОПИС СУТІ ВИНАХОДУ

Відповідно до цього винаходу запропоновано індукційну піч канального типу з корпусом, футерованим вогнетривким матеріалом, що має фундамент зі стінкою, яка продовжується від фундаменту, утворюючи черінь, щонайменше один індукційний нагрівач, який зв'язаний з піччю та сполучається з черенем за допомогою горловини у фундаменті, горловину, яка містить проходи горловини, що включають прохід униз, який слугує впускним отвором в індукційний нагрівач, і щонайменше один прохід угору, який слугує випускним отвором з індукційного нагрівача, при цьому проходи горловини за своєю формою відповідають один одному та виконані з можливістю з'єднання із каналами індукційного нагрівача, а кожен прохід знаходиться у рідинному сполученні з каналом відповідної форми та розміру; при цьому фундамент печі нахилений вниз від функціональної задньої частини череня у напрямку протилежної функціональної передньої частини череня; при цьому стінка у передній частині череня містить нижню секцію та верхню секцію, що утворюють передню стінку, причому нижня секція передньої стінки продовжується у черінь далі, ніж верхня секція передньої стінки, і нижня секція передньої стінки закінчується у верхньому бо краї, прилягаючи до верхньої секції передньої стінки;

при цьому прохід униз має впускний отвір у фундаменті, розташований поблизу основи передньої стінки; при цьому один або кожен з проходів угору має випускний отвір у фундаменті в місці, прилеглому до основи нижньої секції передньої стінки, причому нижня секція передньої стінки обладнана вертикальним прорізом, що продовжується вгору над одним або кожним з проходів угору через неї та виходить на верхній край нижньої секції, і при цьому індукційний нагрівач розташований поблизу передньої стінки.

Додатково запропоновано фундамент, обладнаний ямою поблизу основи нижньої секції передньої стінки, а впускний отвір для проходу вниз розташований в ямі.

Відповідно до додаткової ознаки винаходу запропоновано стінку, яка складається з передньої стінки, протилежної задньої стінки, що утворює задню частину череня, та двох протилежних торцевих стінок; при цьому торцева стінка проходить між кожним із протилежних торців передньої стінки та задньої стінки.

Додатково запропоновано піч, яка включає двоконтурну індукційну піч канального типу, причому її горловина містить центральний прохід униз, який слугує впускним отвором в індукційний нагрівач, і два проходи вгору по протилежні боки від центрального проходу вниз, які слугують випускними отворами з індукційного нагрівача, і при цьому два випускні отвори з проходів угору просторово розділені та переважно знаходяться на рівній відстані від проходу вниз.

Також запропоновано передню стінку, нахилену у бік череня, переважно на кут від близько 0" до 10" від вертикалі.

Додатково запропоновано фундамент печі, який містить практично горизонтальну основу фундаменту у нижній секції передньої стінки, і переважно впускний отвір у центральний прохід, розташований в основі фундаменту.

Відповідно до додаткової ознаки винаходу запропоновано піч, яка містить копильник окремо від череня печі, при цьому копильник містить корпус, футерований вогнетривким матеріалом, і фундамент із стінкою, яка продовжується від фундаменту, утворюючи копильник, при цьому копильник знаходиться у сполученні з проходом угору індукційного нагрівача за допомогою проходів, що виходять у нього з боку фундаменту, проходи копильника містять прохід униз, який слугує випускним отвором, і прохід угору, який слугує впускним отвором у копильник з одного або кожного із проходів угору індукційного нагрівача, для функціонального отримання вільного від шлаку металу з індукційного нагрівача, при цьому проходи копильника за своєю формою відповідають один одному та виконані з можливістю з'єднання із каналами індукційного нагрівача, і при цьому копильник містить пробку для захисту від переповнювання рідким металом.

Додатково запропоновано копильник, який містить ряд проходів копильника, кожен з яких містить прохід униз, який слугує випускним отвором, і прохід угору, який слугує впускним отвором у копильник, при цьому кожен ряд проходів копильника знаходиться у рідинному сполученні з проходом угору індукційного нагрівача.

Відповідно до додаткового аспекту винаходу запропоновано піч, яка містить подовжений копильник, що знаходиться окремо від і що продовжується у напрямку, протилежному до череня печі, при цьому копильник містить корпус, футерований вогнетривким матеріалом, і фундамент зі стінкою, яка продовжується від фундаменту, утворюючи копильник, при цьому копильник знаходиться у сполученні з проходом угору індукційного нагрівача за допомогою щонайменше одного проходу, що виходить у нього з боку фундаменту у місці, віддаленому від череня печі, при цьому копильник знаходиться у сполученні з черенем печі за допомогою порталу, що проходить через передню стінку печі, переважно вище верхнього краю нижньої секції передньої стінки, при цьому копильник містить випускний отвір для шлаку, переважно випускний отвір переливання, у точці, віддаленій від череня печі, щоб нагрітий метал міг функціонально втікати у копильник через впускний отвір, віддалений від череня печі, та з копильника у піч через портал, і щоб шлак міг втікати з череня печі у копильник через портал у протитечії з нагрітим рідким металом, щоб краплі металу, які містяться у шлаку, могли проходити через шлак до потоку нагрітого металу нижче шлаку, і щоб шлак міг бути видаленим з копильника через випускний отвір для шлаку.

Відповідно до додаткового аспекту винаходу запропоновано спосіб експлуатації печі згідно з 60 визначенням вище для отримання рідкого металу, який включає етапи:

підготовки шихти, що містить металевий оксид і відновник, завантаження шихти у піч на похилий фундамент печі поблизу задньої стінки у робочій задній частині череня, функціональне створення можливості накопичення шихти на фундаменті та перетворення на ванну рідкого металу для проходження карботермічного відновлення за допомогою випромінювання тепла від спалювання газів і, необов'язково, також палива, переважно у формі газу, яке вводиться у вільний простір над ванною рідкого металу та шихтою, для розплавлення шихти та приєднання до ванни рідкого металу, при цьому джерелом газів є нагрівання шихти і, необов'язково, також паливо, яке вводиться у вільний простір над ванною рідкого металу та шихтою.

Відповідно до додаткового аспекту винаходу запропоновано сталеплавильний апарат, який містить чавуноплавильну піч і рафінувальну піч; при цьому чавуноплавильна піч містить індукційну піч канального типу з включенням копильника згідно з визначенням вище та обладнану трубою для перенесення рідкого чавуну, яка продовжується від копильника чавуноплавильної печі до рафінувальної печі, для отримання рідкого чавуну із залізовмісної шихти, утримання рідкого чавуну в якості ванни у черені чавуноплавильної печі та для перенесення вільного від шлаку рідкого чавуну з ванни у рафінувальну піч за допомогою труби для перенесення рідкого чавуну; і при цьому рафінувальна піч містить індукційну піч канального типу без копильника згідно з визначенням вище, яка знаходиться у рідинному сполученні з копильником чавуноплавильної печі за допомогою труби для перенесення рідкого чавуну, для отримання рідкого чавуну з копильника чавуноплавильної печі для перетворення рідкого чавуну на рідку сталь, утримання рідкої сталі в якості ванни у черені та для перенесення вільної від шлаку рідкої сталі з ванни рідкої сталі у контейнер для легування за допомогою труби для перенесення рідкої сталі, і при цьому рафінувальна піч обладнана випускним отвором з можливістю закривання для зливання рідкої сталі з рафінувальної печі.

Додатково запропоновано сталеплавильний апарат, який переважно також містить камеру для легування та проміжний ківш ливарної машини; при цьому камера для легування обладнана

Зо засобами нагрівання для рідкої сталі для отримання рідкої сталі з випускного отвору рафінувальної печі та утримання та нагрівання рідкої сталі в якості ванни у камері для легування, камера для легування містить засоби для додавання легуючих елементів і камера для легування додатково виконана з можливістю перенесення вільної від шлаку рідкої сталі у проміжний ківш за допомогою труби перенесення проміжного ковша, яка проходить нижче робочого рівня шлаку камери для легування до проміжного ковша; і при цьому проміжний ківш виконаний з можливістю отримання рідкої сталі з контейнера для легування за допомогою труби для перенесення проміжного ковша, для завантаження ливарної машини, функціонально зв'язаної з проміжним ковшем за допомогою розливного випускного отвору; і при цьому сталеплавильний апарат містить засоби контролю рівнів рідкого чавуну та рідкої сталі у печах у формі одного або більше з контролю швидкості лиття для проміжного ковша та щонайменше одного отвору для зливання рідкого чавуну з чавуноплавильної печі.

Додатково запропоновано камеру для легування сталеплавильного апарату, яка переважно містить індукційну, піч канального типу згідно з визначенням вище, і камеру для легування, яка містить засоби для перемішування рідкої сталі.

Також запропоновано рафінувальну піч сталеплавильного апарату, яка містить отвір для завантаження сталевого або чавунного скрапу.

Ці та інші ознаки винаходу детальніше описані нижче.

КОРОТКИЙ ОПИС ГРАФІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ

Переважні варіанти реалізації винаходу описані виключно у якості прикладу та з посиланням на додані графічні матеріали, де:

Фіг. 1 є видом у перспективі з торця двоконтурної індукційної печі канального типу відповідно до першого варіанту реалізації винаходу;

Фіг. 2 є видом у перспективі спереду частини печі за Фіг. 1;

Фіг. З є видом у перспективі спереду другого варіанту реалізації печі відповідно до винаходу, який включає піч, схожу з піччю за Фіг. 1 з додаванням першого варіанту реалізації копильника;

Фіг. 4 є видом у перспективі знизу частини третього варіанту реалізації печі відповідно до винаходу, який включає одноконтурну індукційну піч канального типу, обладнану копильником, 60 схожим з копильником печі на Фіг. З;

Фіг. 5 є видом у перспективі згори частини печі за Фіг. 4;

Фіг. 6 є видом у перспективі з торця частини одноконтурної індукційної печі канального типу відповідно до четвертого варіанту реалізації винаходу, обладнану другим варіантом реалізації копильника;

Фі. 7 є видом у перспективі спереду частини чавуноплавильної печі та частини рафінувальної печі, які утворюють частину сталеплавильного апарату відповідно до п'ятого варіанту реалізації винаходу;

Фіг. 8 є вертикальною проекцією передньої частини сталеплавильного апарату за Фіг. 7, що показує деталі сполучення між чавуноплавильною піччю та рафінувальною піччю;

Фі. 9 є видом у перспективі спереду чавуноплавильної печі та рафінувальної печі, які утворюють частину сталеплавильного апарату відповідно до шостого варіанту реалізації винаходу;

Фіг. 10 є видом у перспективі згори частини сталеплавильного апарату за Фіг. 9, що показує детилі сполучення між чавуноплавильною піччю та рафінувальною піччю;

Фіг. 11 є вертикальною проекцією передньої частини сталеплавильного апарату за Фіг. 9 у розрізі що показує деталі альтернативного варіанту реалізації сполучення між чавуноплавильною піччю та рафінувальною піччю; і

Фіг. 12 є вертикальною проекцією кінцевої частини печі за Фіг. 1 і також показує її дах у разі застосування в якості рафінувальної печі, показуючи розподіл газу в ній і ширину ванни рідкого металу, не покритого шихтою.

ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС СУТІ ВИНАХОДУ

Перший варіант реалізації винаходу

Перший варіант реалізації печі (1) відповідно до винаходу показано на Фіг. 1 і 2 без вогнетривкого матеріалу та допоміжного устаткування в цілях ясності. Піч (1) містить похилий фундамент (2) з двома протилежними торцевими стінками (ЗА, ЗВ), передньою стінкою (4А) і протилежною задньою стінкою (4В). Стінки (3, 4) продовжуються від фундаменту (2), утворюючи черінь (5). Двоконтурний індукційний нагрівач (6) закріплений на основі печі (1) і сполучається з черенем (5) через горловину (7) у фундаменті печі (2).

Фундамент печі (2) включає похилий фундамент, який проходить між передньою та задньою

Зо стінкою (4А, 4В) печі (1). Задня стінка (4В) не показана у цілях ясності, але продовжується вгору від задньої частини печі (1) у задньому торці (28) фундаменту (2). Похилий фундамент (2) продовжується від задньої частини печі (488) вниз до передньої стінки (4А) і закінчується. у практично горизонтальній секції (8), суміжній з передньою стінкою (4А).

Передня стінка (4А) продовжується вгору від горизонтальної секції (8) фундаменту (2) і нахилена у бік череня (5) на кут, що становить близько 10" від вертикалі.

Передня стінка (4А) складається з нижньої секції (12) і верхньої секції (13). Нижня секція (12) продовжується у черінь (5) далі, ніж верхня секція (13), і нижня секція (12) закінчується у верхньому краї (і4), прилягаючи до верхньої секції (13).

Горловина (7) розташована нижче горизонтальної секції (8) фундаменту (2) і містить центральний прохід униз (9), який слугує впускним отвором в індукційний нагрівач (6). Впускний отвір у прохід униз (9) розташований у межах заглибленої частини (11) в горизонтальній секції (8) фундаменту (2).

Горловина (7) також містить два бічні проходи вгору (10А, 108) по протилежні боки від центрального проходу (9), які слугують випускними отворами з індукційного нагрівача (6). Кожен із проходів угору (10А, 108) має випускний отвір у фундаменті в місці, що прилягає до основи нижньої секції (12) передньої стінки. Нижня секція (12) у передньої стінки обладнана вертикальним прорізом (15А, 158), що продовжується вгору над кожним із проходів угору (10А, 108) через неї та виходить на верхній край (14) нижньої секції (12).

Випускні отвори проходів угору (10А, 108) розташовані нижче вертикальних прорізів (15А, 158) у передній стінці (4А), тоді як впускний отвір (9) розташований у горизонтальній секції (8) фундаменту (2). Випускні отвори (10А, 108), таким чином, розміщені так, щоб направляти потік нагрітого металу вгору уздовж межі з передньою стінкою (4А), тоді як впускний отвір (9) зміщений так, щоб забезпечувати надходження металу з дна ванни рідкого металу і, зокрема, металу, що знаходиться у заглибленій частині (11) горизонтальної секції (8) фундаменту (2).

Під час застосування рідкий метал нагрівається у каналах індукційного нагрівача (б) внаслідок електроопору потоку електромагнітно індукованого електричного струму у цих каналах. Холодніший метал потрапляє у центральний канал через центральний прохід униз (9), що поступає з дна ванни рідкого металу, тоді як нагрітий метал виходить через два зовнішні канали через зовнішні проходи горловини вгору (10А, 108). Це є добре відомою технологією, 60 яка не вимагає додаткового пояснення.

Випускні отвори (10А, 108) розташовані у центральній стінці (4А) для гарантії, що нагрітий метал, який виходить з випускних отворів (10А, 108), тектиме вгору у контакті з передньою стінкою (4А). Нагрітий метал продовжує текти (15) у вертикальних прорізах (15 А; 158) у передній стінці (4А), щоб вийти до верхнього краю (14) нижньої секції (12).

Меніск (17) ванни рідкого металу функціонально підтримують вище верхнього краю (14) нижньої секції (12), що означає, що нагрітий метал спрямовується вгору у прорізах (15А, 158) уздовж передньої стінки (4А) до нижньої частини меніска (17). Коли відносно дифузні струмені (16) стикаються з меніском (17) з нижнього боку, потік поширюється у протилежний бік від і уздовж верхньої частини передньої стінки (4А).

У разі розташування великої кількості менших індукторів вдовж відносно дуже довгої печі, причому усі випускні отвори їх проходів угору розташовані на однаковій відстані один від одного, контрольований і навіть метал у процесі плавлення може поширюватися на великі відстані. Внутрішній кут передньої стінки (4А) впливає на міру дифузії (поширення) і стабільність струменів (16) перед досягненням меніска (17).

Внутрішній кут передньої стінки (4А) і застосування прорізів (15А, 158) знижує відхилення струменів (16А, 16В) шляхом закручування потоків металу у ванні, що в іншому випадку чинило б негативний вплив на характеристики плавлення у черені. Ефектом такого розташування є стабільність характеристик потоків зі зниженою ймовірністю повернення нагрітого металу в індукційний нагрівач (б).

Метою є конструювання печі для підведення тепла за низької інтенсивності (кКВт/м довжини печі) і однакова гарантія розплавлення навіть шихтового матеріалу і, таким чином, максимізація можливості перенесення тепла згоряння до верхньої поверхні призначеного для плавлення матеріалу. Цього досягають шляхом застосування індукційних нагрівачів менших розмірів, кожен з яких має кращий коефіцієнт потужності, у протилежність традиційному більшому індукційному нагрівачу, що забезпечує економічно більш ефективну роботу.

Також це робить можливим і економічно здійсненним конструювання печі більшого об'єму, в якій значно збільшено довжину торцевих стінок. Це забезпечує подовжену горизонтальну секцію фундаменту, в яку вбудовано ряд індукційних нагрівачів, розташованих пліч-о-пліч. Потім кожен з цих індукційних нагрівачів відповідатиме заданій довжині печі, яка, як правило, становить

Зо близько З м. Відстань між двома випускними отворами кожного індукційного нагрівача складає близько 1,5 м, а кожен випускний отвір має довжину близько 1,5 м.

Другий варіант реалізації винаходу

Другий варіант реалізації печі (50) відповідно до винаходу показано на Фіг. 3. Ця піч (50) схожа з піччю (1) за першим варіантом реалізації винаходу, показаним на Фіг. 1 і2,3 додаванням першого варіанту реалізації копильника (60). Піч (50) містить похилий фундамент (71), дві протилежні торцеві стінки (72А, 728), передню стінку (7З3А) і протилежну задню стінку (738). Стінки (72, 73) продовжуються від фундаменту (71), утворюючи черінь (74). Похилий фундамент (71) продовжується від задньої стінки (738) вниз до передньої стінки (7ЗА) і закінчується у практично горизонтальній секції (75), суміжній з передньою стінкою (7ЗА).

Передня стінка (7ЗА) продовжується вгору від горизонтальної секції (75) фундаменту (71) і нахилена у бік череня (74) на кут, що становить близько 10" від вертикалі.

Передня стінка (7З3А) складається з нижньої секції (76) і верхньої секції (77). Нижня секція (76) продовжується у черінь (74) далі, ніж верхня секція (77), і нижня секція (76) закінчується у верхньому краї (78), прилягаючи до верхньої секції (77).

Піч (50) містить двоконтурний індукційний нагрівач (79), закріплений на основі печі (50), який сполучено з черенем (74) через горловину (80) під горизонтальною секцією (75) фундаменту печі (71). Горловина (80) містить центральний впускний прохід (9), який слугує впускним отвором з індукційний нагрівач (79). Впускний отвір у прохід униз (53) розташований у межах заглибленої частини у горизонтальній секції (75) фундаменту печі (71).

Горловина (80) також включає два просторово розділених випускних проходи (54А, 548), розташовані на протилежних боках впускного проходу (53). Кожен випускний прохід (54) містить першу вертикальну (56А, 568) секцію, яка розташована практично вертикально та спрямована практично паралельно із впускним проходом (53). Кожна перша секція (56А, 568) переходить у похилу другу секцію (57А, 57В), яка спрямована вгору та в напрямку, протилежному до печі (50).

Кожна з цих других секцій (57А, 578) випускних проходів (54А, 548) окремо виходить на фундамент (61) копильника (60). Копильник (60) розташований впритул до передньої стінки (58А) печі (50). Копильник (60) складається з фундаменту (61) із стінками (62), які продовжуються вгору навколо нього та утворюють черінь (63) копильника (60).

Копильник (60) також обладнаний двома випускними проходами (64А, 648) у фундаменті бо (61), кожен з яких продовжується вниз від копильника (60) і спрямований до печі (50), має вигин у місці, нижче передньої стінки (58А) печі (50) так, щоб кожен відповідний потік вливався у проріз (59А, 598), утворений у нижній секції (76) передньої стінки (58А), який виходить на верхній край (78) нижньої секції (76).

Кожна з других секцій (57А, 57 В) випускного проходу (54А, 54В) з індукційного нагрівача (79) розгалужується в інший прохід (81А, 818) перед тим, як вона досягає копильника (60). Кожен з цих проходів (81А, 818) сполучений з відповідним випускним проходом (59А, 598) з копильника (60) у своєму кінці печі (50) і входить разом з таким випускним проходом (59А, 598) копильника (60) у відповідний проріз (59А, 598) у нижній секції (76) передньої стінки (584А) печі (50).

Під час застосування черінь (63) печі (50) заповнюється рідким металом, який циркулює через індукційний нагрівач (79) для нагрівання. Холодніший метал потрапляє у канал (55) через центральний впускний прохід (53). Нагрітий метал витікає з каналу (55) у черінь (63) і в копильник (60) через випускні проходи (54А, 54В).

У разі виключення живлення на будь-якій стадії не відбувається руху металу у проходах (53, 54А, 54В). У разі включення живлення відбувається обмін теплом між каналом (55) і металом у кінцях проходів (53, 54А, 548), де вони з'єднуються з каналом (55). Оскільки у більшому впускному проході (53) міститься більший об'єм металу, потрібно більше тепла для нагрівання металу у впускному проході (53), ніж вимагається для нагрівання металу у менших випускних проходах (54А, 54В). На певній стадії метал у випускних проходах (54А, 54В) досягає більш високої температури, ніж метал у впускному проході (53). Густина металу в загальному випадку знижується у разі підвищення його температури. Велика густина металу у впускному проході (53) призводить до переміщення металу через контур каналу (55) до випускних проходів (54А, 548). Спочатку швидкість потоку є дуже низькою, але після початку руху цей ефект підвищується за рахунок холодного металу, що поступає у впускний прохід (53), нагрівається у каналі (55) і проходить у випускні проходи (54А, 54В).

Маючи окремі впускні (53) і випускні (54А, 548) проходи, можна направляти потік металу з випускних проходів (54А, 548). Зокрема, можна направляти потік нагрітого металу у бік, протилежний до впускного проходу (53), щоб уникнути короткого замикання потоку металу. У традиційній двоконтурній печі з індукційним нагрівом можливе та зазвичай очікуване коротке замикання за низького рівня ванни у копильнику (63). Це може призводити до локального перегрівання з добре відомими негативними наслідками.

Направляючи потік нагрітого металу у бік, протилежний до впускного отвору (53), можна уникнути короткого замикання навіть за дуже низьких рівнів ванни.

Як вказано вище, нагрітий метал, який витікає з каналу (55) індукційного нагрівача, розділяється на два потоки для досягнення череня (63), по-перше, через проходи (57А, 57В) у копильник (60) і, по-друге, через прямі проходи (81А, 818) у черінь (63). Нагрітий метал, який втікає у копильник (60), збирається у копильнику (60) на такому ж рівні, що і в печі (50). Це відбувається тому, що черінь печі (63) і копильник (60) сполучені та знаходяться за атмосферного тиску, що забезпечує вирівнювання рівнів. Копильник (60) обладнаний зливом від переповнювання з можливістю закривання в одній з бічних стінок (62), який застосовується для зливання нагрітого вільного від шлаку рідкого металу з копильника (60) і, таким чином, по суті, З печі (50). Метал практично не містить шлак, оскільки він потрапляє у впускний прохід (53) індукційного нагрівача (79) з дна череня (63), де присутня найменша кількість шлаку. Включення шлаку у металі мінімізується завдяки стійким умовам роботи у черені (63), що дозволяє уникати примусових дій і реакцій у черені та забезпечує можливість спливання шлаку на поверхню ванни рідкого металу у черені (63).

Перевага зливання практично вільного від шлаку металу з печі (50) є істотною та : очевидною фахівцям у цій галузі техніки.

Третій варіант реалізації винаходу

Третій варіант реалізації індукційної печі (20) відповідно до винаходу показано на Фіг. 4 і 5, знову без вогнетривкого матеріалу та допоміжного устаткування у цілях ясності. Цей третій варіант реалізації включає одноконтурну піч з індукційним нагрівом (20), яка містить корпус, футерований вогнетривким матеріалом (не показаний), і має похилий фундамент (21) з двома протилежними торцевими стінками (22А, 228), передньою стінкою (23А) і протилежною задньою стінкою (238). Стінки продовжуються від фундаменту (21), утворюючи черінь (29).

Похилий фундамент (21) продовжується від задньої стінки (238) вниз до передньої стінки (23А) і закінчується у практично горизонтальній секції (30), суміжній з передньою стінкою (23А).

Передня стінка (23А) продовжується вгору від горизонтальної секції (30) фундаменту (21) і нахилена у бік череня (29) на кут, що становить близько 10" від вертикалі.

Передня стінка (23А) складається з нижньої секції (31) і верхньої секції (32). Нижня секція (31) продовжується у черінь (29) далі, ніж верхня секція (32), і нижня секція (31) закінчується у верхньому краї (33), прилягаючи до верхньої секції (32).

Піч (20) містить щонайменше один зв'язаний з нею одноконтурний індукційний нагрівач канального типу (24), причому цей індукційний нагрівач (24) знаходиться у рідинному сполученні з черенем (29) за допомогою горловини (25) у фундаменті (21). Горловина (25) розташована нижче горизонтальної секції (30) фундаменту (21).

Горловина (25) містить два проходи горловини (26, 27), кожен з яких сполучається з каналом (28) індукційного нагрівача. Проходи горловини (26, 27) включають впускний прохід (26) для протікання металу з череня (23) у канал (28) індукційного нагрівача та випускний прохід (27) для протікання металу з каналу (28) індукційного нагрівача у черінь (29), при цьому впускний прохід (26) має більшу площу поперечного перерізу, ніж випускний прохід (27).

Фахівцеві у цій галузі техніки зрозуміло, що канал (28) і частини проходів (26, 27), які проходять під піччю, виконані в об'ємі вогнетривкого матеріалу. У цілях ясності цей вогнетривкий матеріал під піччю (20) не показаний на графічних матеріалах.

Як було вказано, горловина містить два проходи, а саме впускний прохід (26) і випускний прохід (27). Впускний прохід (26) починається на рівні фундаменту (21) у черені та продовжується практично вертикально вниз від фундаменту до каналу (28), з яким він тангенціально сполучений. Випускний прохід (27) продовжується від каналу (28), також тангенціально, і закінчується у заглибленій частині нижньої секції передньої стінки (31).

Вона має першу секцію (34), яка розташована практично вертикально та спрямована практично паралельно з впускним проходом (26). Перша секція (34) переходить у похилу другу секцію (35), яка спрямована вгору та в бік, протилежний до печі (20). Ця друга секція (35) випускного проходу виходить на фундамент (41) копильника (40), який розташований упритул до передньої стінки (23А) печі (20). Копильник (40) складається з фундаменту (41) із стійками (42), що продовжуються вгору навколо нього та утворюють черінь (43) копильника (40).

Копильник (40) також обладнаний випускним проходом (44) у фундаменті (41), який продовжується вниз від копильника (40) і спрямований до печі, має вигин у місці, нижче передньої стінки (23А) печі (20) так, щоб потік вливався у проріз (36), утворений у нижній секції

Зо (31) передньої стінки (23А), який виходить на верхній край (33) нижньої секції (31).

Друга секція (35) випускного проходу (27) з індукційного нагрівача (28) розгалужується в інший прохід (37) перед тим, як вона досягає копильника (40). Цей прохід (37) сполучений з випускним проходом (44) з копильника (40) і входить разом з випускним проходом (44) копильника (40) у прохід (37) у нижній секції (31) передньої стінки (23А) печі (20).

Під час застосування черінь (29) печі (20) заповнюється рідким металом, який циркулює через індукційний нагрівач (24) для нагрівання. Холодніший метал потрапляє у канал (28) через впускний прохід (26). Нагрітий метал витікає з каналу (28) у черінь (29) і в копильник (40) через випускні прохід (27).

У разі виключення живлення на будь-якій стадії не відбувається руху металу у проходах (26, 27). У разі включення живлення відбувається обмін теплом між каналом (28) і металом у кінцях проходів (26, 27), де вони з'єднуються з каналом (28). Оскільки у більшому впускному проході (26) міститься більший об'єм металу, потрібно більше тепла для нагрівання металу у впускному проході (26), ніж вимагається для нагрівання металу у меншому випускному проході (27). На певній стадії метал у випускному проході (27) досягає більш високої температури, ніж метал у впускному проході (26). Густина металу в загальному випадку знижується у разі підвищення його температури. Велика густина металу у впускному проході (26) призводить до переміщення металу через контур каналу (28) до випускного проходу (27). Спочатку швидкість потоку є дуже низькою, але після початку руху цей ефект підвищується за рахунок холодного металу, що поступає у впускний прохід (26), нагрівається у каналі (28) і проходить у випускний прохід (27).

Маючи окремі впускний (26) і випускний (27) проходи, можна направляти потік металу з випускного проходу (27). Зокрема, можна направляти потік нагрітого металу у бік, протилежний до впускного проходу (26), щоб уникнути короткого замикання потоку металу. У традиційній одноконтурній печі з індукційним нагрівом можливе та зазвичай очікуване коротке замикання за низького рівня ванни у копильнику (29). Це може призводити до локального перегрівання з добре відомими негативними наслідками.

Направляючи потік нагрітого металу у бік, протилежний до впускного отвору (26), можна уникнути короткого замикання навіть за дуже низьких рівнів ванни.

Як вказано вище, нагрітий метал, який витікає з каналу (28) індукційного нагрівача, розділяється на два потоки для досягнення череня (29), по-перше, через прохід (35) у бо копильник (40) і, по-друге, через прямий прохід (37) у черінь (29). Нагрітий метал, який втікає у копильник (40), збирається у копильнику (40) на такому ж рівні, що і в печі (20). Це відбувається тому, що черінь печі (29) і копильник (40) сполучені та знаходяться за атмосферного тиску, що забезпечує вирівнювання рівнів. Копильник (40) обладнаний зливом від переповнювання з можливістю закривання в одній з бічних стінок (42), який застосовується для зливання нагрітого вільного від шлаку рідкого металу з копильника (40) і, таким чином, по суті, з печі (20). Метал практично не містить шлак, оскільки він потрапляє у впускний прохід (26) індукційного нагрівача з дна череня (29), де присутня найменша кількість шлаку. Включення шлаку в металі мінімізується завдяки стійким умовам роботи у черені (29), що дозволяє уникати примусових дій і реакцій у черені та забезпечує можливість спливання шлаку на поверхню ванни рідкого металу у черені (29).

Перевага зливання практично вільного від шлаку металу з печі (20) є істотною та очевидною фахівцям у цій галузі техніки.

Четвертий варіант реалізації винаходу

Четвертий варіант реалізації печі з індукційним нагрівом (90) відповідно до винаходу показано на Фіг. 6. Ця піч (90) знову показана без вогнетривкого матеріалу та допоміжного устаткування у цілях ясності. Цей четвертий варіант реалізації (90) включає одноконтурну піч з індукційним нагрівом (90), яка містить корпус, футерований вогнетривким матеріалом (не показаний), і має похилий фундамент (91) з двома протилежними кінцевими стінками (92А, 928), передньою стінкою (93А) і протилежною задньою стінкою (938). Стінки продовжуються від фундаменту (91), утворюючи черінь (99).

Похилий фундамент (91) продовжується від задньої стінки (93В) вниз до передньої стінки (9ЗА) і закінчується у практично горизонтальній секції (100), суміжній з передньою стінкою (93А).

Передня стінка (93А) продовжується вгору від горизонтальної секції (100) фундаменту (91) і нахилена у бік череня (99), на кут, що становить близько 10" від вертикалі.

Передня стінка (93А) обладнана порталом (101), який веде до проходу (102), обмеженого бічною (103) та торцевою стінками (104). Прохід (102) продовжується у бік, протилежний до передньої стінки (93А) печі (90). Прохід (102) має глибину, за якої його дно розташоване нижче робочого рівня шлаку ванни рідкого металу у печі (90). Це означає, що шлак може затікати у прохід (102) до його віддаленої торцевої стінки (104). Прохід (102) також обладнаний зливом від

Зо переповнювання у бічній (103) або торцевій стінці (104), з висотою, яка дозволяє витікати з нього тільки шлаку. Це забезпечує піч випускним отвором для шлаку.

Піч (90) містить щонайменше один зв'язаний з нею одноконтурний індукційний нагрівач канального типу (94), причому цей індукційний нагрівач (94) знаходиться у рідинному сполученні з черенем (99) за допомогою горловини (95) у фундаменті (91). Горловина (95) розташована нижче горизонтальної секції (100) фундаменту (91). Горловина (95) містить один прохід горловини (96), який знаходиться у рідинному сполученні з каналом індукційного нагрівача (98), який містить впускний прохід для протікання металу з череня (93) у канал (98) індукційного нагрівача.

Центральна вісь індукційного нагрівача (94) у цьому варіанті реалізації винаходу орієнтована паралельно передній стінці (93А) печі (90), що вирівнює кільцевий канал (98) з похилим фундаментом (91), якщо дивитися з боку задньої стінки (938) у напрямку передньої стінки (93А). У цьому і полягає відмінність з варіантом реалізації одноконтурного індукційного нагрівача (25) печі (20), показаним на Фіг. 4 і 5. У цьому варіанті реалізації винаходу канал (98) також розташований нижче череня (99), але не розташований під піччю (90). Впускний прохід (96) проходить безпосередньо під піччю (90) в області її передньої стінки (93А) і тангенціально сполучає канал (98) з боку, найбільш близькою до печі (90).

Канал (98) обладнаний випускним проходом (97), який продовжується вертикально від верхньої частини каналу (98). Цей випускний прохід (97) продовжується вертикально вгору фундамент проходом (102), а потім звертає у бік, протилежний до печі (90), ії проходить фундамент проходом (102), щоб звернути вгору поблизу віддаленого кінця (104) проходу (102), де він продовжується вгору у нижню частину проходу (102).

Отже, випускний прохід (97) подає нагрітий рідкий метал у нижню частину проходу (102) в його віддаленому кінці (104), звідкіля він втікає у черінь через портал (101) у передній стінці (938) печі (90).

Отже, шлак, який витікає з череня (99) у прохід (102), тече у протитечії з нагрітим рідким металом, який витікає з індукційного нагрівача (94), через прохід (102) у черінь (99). Це дозволяє краплям металу, що містяться у шлаку, проходити через шлак до потоку нагрітого рідкого металу фундамент ним, щоб повернутися у піч (90). Піч (90) обладнана окремою системою зливу, яка здійснює зливання рідкого металу нижче лінії шлаку, що дозволяє зливати бо практично вільний від шлаку метал з печі.

Фахівцеві у цій галузі техніки зрозуміло, що канал (98) і частини проходу (96), які проходять під піччю (90), виконані в об'ємі вогнетривкого матеріалу. У цілях ясності цей вогнетривкий матеріал під піччю (90) не показаний на графічних матеріалах.

П'ятий варіант реалізації винаходу

П'ятий варіант реалізації винаходу показано на Фіг. 7, а його деталі - на Фіг. 8. Цей варіант реалізації винаходу включає сталеплавильний апарат (110), який містить чавуноплавильну піч (111), ії рафінувальну піч (112).

Чавуноплавильна піч (111) включає піч (113), схожу з піччю за першим варіантом реалізації винаходу (1), показаним на Фіг. 1 і 2, при цьому піч (113) обладнана рядом з 6 просторово розділених двоконтурних індукційних нагрівачів (114А-Е), кожен з яких сполучається з черенем (115) через горловину (116) у фундаменті печі (117).

Під час роботи та після утворення ванни рідкого чавуну у черені печі (113) отримують рідкий чавун з сирої шихти залізної руди (113), використовуючи, наприклад, процес, описаний у будь- якій з патентних заявок РСТ/В2012/050938, РСТ//В2014/064801 і 2А2013/07212, або плавлять чушковий чавун і/або скрап у належним чином сконструйованій печі.

Чавуноплавильна піч (111) містить в одному кінці (118) копильник (119), що продовжується від індукційного нагрівача (114Е), розташованого у цьому кінці (118). Ця конструкція схожа за будовою з другим варіантом реалізації печі (50) та копильника (60), показаним на фіг. 3.

Копильник (119) у цьому п'ятому варіанті реалізації винаходу складається з фундаменту (124) із стінками (125), що продовжуються вгору навколо нього та утворюють черінь (126) копильника (119).

Копильник (119) знаходиться у рідинному сполученні з двоконтурним індукційним нагрівачем (114Р) за допомогою подовження (120) випускних проходів (121) з каналу індукційного нагрівача (122). Кожен з них окремо виходить на фундамент (124) копильника (119). Копильник (119) розташований упритул до передньої стінки (123) печі (111).

Копильник (119) також обладнаний випускними проходами (127) у фундаменті (124), які продовжуються вниз від копильника (119) і кожен спрямований до чавуноплавильної печі (111), згинаючись у місці, нижче передньої стінки (123) печі (111) так, щоб кожен відповідний потік вливався у проріз (не показаний), утворений у нижній секції (не показана) передньої стінки (123),

Зо який виходить на верхній край (не показаний) нижньої секції (не показана).

Копильник (119) з боку, віддаленого від чавуноплавильної печі (111), переходить у жолоб (128), який містить нахилений вгору фундамент (129), який піднімається до проходу переливання (130), який сполучає копильник (119) із сталеплавильною піччю (112). Копильник з проходом переливання (130) діє як так звана система типу заварювального чайника для перенесення рідкого чавуну в рафінувальну піч (112), яка є місткістю для зневуглецювання або рафінування. Прохід переливання (130) закривається за допомогою глиняної пробки (135).

У рафінувальній печі (112) рідкий чавун проходить рафінування за допомогою зневуглецювання для отримання рідкої сталі (14). Сталеплавильна або рафінувальна піч (112) містить ряд з чотирьох (чи будь-якого відповідного числа) електричних двоконтурних індукційних нагрівачів (131А-О), кожен з яких сполучається з черенем (133) за допомогою горловини (132) у фундаменті печі (134) для циркуляції та нагрівання рідкої сталі.

Тепло потрібне для компенсації ендотермічних хімічних реакцій і охолоджувальної дії холодних потоків й оксидів заліза та для нагрівання рідкого чавуну від температур між близько 1300"С до 1400"С до температур сталі між близько 14802 і 15507С, залежно від необхідного сорту сталі та вимог лиття.

Рафінувальна піч (112) обладнана засобами (не показані) для видалення шлаку, що містить фосфор, домішки сірки, кремній, вапно та оксид заліза.

З рафінувальної печі (112) метал знову переноситься за допомогою іншої системи типу заварювального чайника (не показана) у систему для лиття, яка може включати камеру для легування (не показана), для додаткового хімічного рафінування та температурного контролю рідкої сталі перед розливом її у ливарну форму.

Значна різниця у висоті між чавуноплавильною піччю (111) та рафінувальною піччю (112) відсутня.

Загальна площа поверхні рідкого металу у печах (111, 112) велика у порівнянні з традиційною технологією, що призводить до дуже повільних змін у висоті під час експлуатації у разі наявності розбіжності між швидкістю плавлення та лиття. Якщо швидкість лиття нижча швидкості плавлення, рівень можна контролювати, зливаючи чавун з чавуноплавильної печі (111) за допомогою додаткових випускних жолобів (не показані) для отримання чушкового чавуну. Якщо швидкість лиття не можна зменшити, щоб компенсувати недостатнє виробництво бо чавуну, у рафінувальну піч (112) можна додавати сталевий або чавунний скрап.

Перемішування у чавуноплавильній печі (111) і у рафінувальній печі (112) забезпечується канальним індуктором (114, 131) і системами горловини (116, 132). Невеликі кількості шлаку утворюються у камері для легування (не показана), які видаляють вручну або шляхом механічного збирання (не показано).

Легування та температурний контроль здійснюють, використовуючи традиційні методики.

Рафінування проводять, подаючи кисень у формі залізної руди або вторинної окалини.

Енергію, необхідну для зниження вмісту оксиду заліза, забезпечують за допомогою канальних індукційних нагрівачів (131). Видалення фосфору краще проводити за нижчих температур, високого кисневого потенціалу, утворення основного шлаку та ефективного контакту шлаку з металом. Усі ці умови ідеально досягаються у рафінувальній печі (112) без ризику захоплення азоту.

Традиційне перетворення чавуну на сталь шляхом продування газоподібним киснем, призводить до видалення вуглецю та кремнію із чавуну. Додатковий кисень потрібний для підвищення вмісту заліза в шлаку, що негативно впливає на вихід сталі із заданої доступної кількості чавуну. Для отримання правильного рівня оксиду заліза в шлаку у традиційних процесах проводять окислення дорогого Ре у рідкій чавунній шихті. Сумарний ефект полягає в тому, що традиційно можна очікувати вихід (рідкої сталі з рідкого чавуну), що становить близько 9496.

У разі обробки відповідно до винаходу вуглець у розплаві ефективно заміщується Ре з руди.

Фактично не проводять ніякого окислення заліза, що міститься у рідкій шихті, а застосовуючи представлений процес можна досягти вихід у 10695. Дороге Ре, що міститься у рідкому чавуні, заміщують недорогим Ре, що міститься у залізній руді, і мінімізують втрати. У представленому процесі недорогий оксид заліза отримують з руди, а додатковий вуглець, присутній у рідкому чавуні, знижує вміст Ре з руди або шлаку, тим самим підвищуючи масу рідкого металу.

Зневуглецювання газоподібним киснем, вживане у традиційних процесах, призводить до випаровування Ре у точці контакту струменя кисню з металом. Це має вигляд червоного диму.

Газ, який відходить, необхідно промивати водою для видалення оксиду заліза, що призводить до високого споживання води та необхідності утилізації осаду. У такому разі газ може бути очищений і придатний для відновлення у вигляді палива. Максимальний об'єм газу, який

Зо відходить, утворюється за короткі періоди часу (менше 2595 календарного часу), що вимагає великих витяжних вентиляторів, водних насосів, труб, трубопроводів і електродвигунів, які увесь час споживають енергію.

Оскільки рівні металу та шлаку не змінюються з часом більш ніж на близько 50 мм, застосовують водоохолоджувані мідні елементи для охолодження невеликої секції футерування уздовж лінії шлаку. Це гарантує виключно довгий термін експлуатації футерування в усіх місткостях. Таким чином формують так зване заморожене футерування.

Таким чином, і застосовуючи цю конфігурацію чавуноплавильної печі (111) та рафінувальної печі (112), можливо отримувати рідку сталь дуже ефективним і контрольованим способом.

Печі (111, 112), показані на Фіг. 7 і 8, не розташовані у лінії - дві печі (111, 112) знаходяться під кутом близько 907 по відношенню одна до одної на стику, що утворюється системою перенесення типу заварювального чайника (128). Кут 907 утворюється, якщо взяти систему перенесення (128) у правому куті останнього індукційного нагрівача (114) і знову помістити її у правий кут у бічній стороні рафінувальної печі (112).

Шостий варіант реалізації винаходу

Як показано у рамках шостого варіанту реалізації сталеплавильного апарату (140) на Фіг. 9- 11, можна розташувати чавуноплавильну піч (141) і рафінувальну піч (142) у конфігурації такого типу на прямій ліні, причому рідкий чавун переноситься через систему перенесення типу заварювального чайника (143) від чавуноплавильної печі (141) до рафінувальної печі (142).

У цьому варіанті реалізації винаходу (140) чавуноплавильна піч обладнана п'ятьма двоконтурними індукційними нагрівачами (144А-Е) і одним одноконтурним індукційним нагрівачем (145). Одноконтурний індукційний нагрівач (145) містить копильник (148), схожий з описаним у третьому варіанті реалізації винаходу, показаному на Фіг. 5, з різницею у тому, що індукційний нагрівач розташований у торці (146) чавуноплавильної печі, що розміщує канал індукційного нагрівача (147) за торцем (146) печі (141).

У копильник (148) поступає нагрітий рідкий метал (у даному випадку - рідкий чавун) з каналу індукційного нагрівача (147) через трубу (149), яка входить в основу (150) копильника (148).

Копильник (148) також обладнаний випускним отвором (151), який виходить з його основи (150) до рівня нижче торця стінки печі (146), для подання у черінь печі (152). Таким чином, практично вільний від шлаку нагрітий рідкий чавун проходить від індукційного нагрівача (145) через бо копильник (148) до череня чавуноплавильної печі (152).

Копильник (148) також містить поблизу своєї верхньої частини прохід переливання (153), який сполучає копильник (148) з рафінувальною піччю (142). У цьому варіанті реалізації винаходу копильник (148) приєднаний у правому куті бічної сторони (146) чавуноплавильної печі (141) ії сполучений за допомогою проходу переливання (153) у правому куті рафінувальної печі (142). Це ставить чавуноплавильну піч (141) ії рафінувальну піч (142) у пряму лінію. Звичайно, можна змінити це прямолінійне з'єднання на з'єднання під кутом шляхом зміни кута, під яким копильник приєднаний до чавуноплавильної печі (141) або рафінувальної печі (142).

Що важливіше, ця конфігурація означає, що копильник (148) отримує та містить практично вільний від шлаку і нещодавно нагрітий рідкий чавун з одноконтурного індукційного нагрівача (145). Це означає, що рідкий чавун є чистим, а його температура дуже стабільною, що забезпечує стабільне високоякісне подання у рафінувальну піч (142).

Загальні відомості

Фінальний аспект винаходу показано на Фіг. 12, на якій наведено вид у розрізі торця печі (160) відповідно до першого варіанту реалізації винаходу, показаного на Фіг. 1 і 2, у разі застосування в якості рафінувальної печі.

Шихта (161) завантажується з боку задньої стінки (162) на похилий фундамент (163) і частково знаходиться на ньому, а частково плаває на поверхні ванни рідкого металу (164). У разі рафінувальної печі існує широка частина ванни рідкого металу, не покрита шихтою.

Фундамент (163) функціонально прикритий захисним шлаком (177), що утворюється на ньому.

Верхня поверхня завантаженого матеріалу опиняється у «камері згоряння» (165), утворюваній фундамент дахом (166) печі (160), тим самим знижуючи електроенергію, необхідну для нагрівання, хімічних реакцій і плавлення.

Ряд просторово розділених індукційних нагрівачів (167) уздовж передньої стінки (168) робить передню стінку (168) фактично «теплою стінкою», а це запобігає утворенню матеріалом (161), завантаженим у піч (160) з боку задньої стінки (162), містка між задньою стінкою (162) та передньою стінкою (168), чого слід уникати для попередження розвитку нестабільних робочих умов.

Тверда шихта (161) складається з рудного висипу, флюсу та невеликої кількості вугілля для відновлення РегОз і РезО« до, головним чином, Ред. Тепло, яке генерується під час згоряння

Зо монооксиду вуглецю (СО), що утворюється на поверхні розділу метал-шлак (169), барботується (174) через шлак (170), ії це використовують для того, щоб допомогти запустити ендотермічну реакцію зневуглецювання та розплавити багатий БеО шлак на поверхні (171) відвалу матеріалу.

Розплавлений багатий Рео стікає по поверхні (171) відвалу, щоб влитися до шару шлаку (170) на поверхні металу (169).

Гаряче повітря та кисень (172) накачують у піч (160) уздовж поверхні рівня шлаку (170), щоб підняти його над поверхнею (171) матеріалу, що знаходиться на похилому фундаменті (163).

Відпрацьований газ (173) циркулює усередині камери згоряння (165) та об'єднується з гарячим повітрям і киснем (172) і СО (174), щоб стримати температуру полум'я та попередити утворення

МОХ. Відпрацьований газ, також відомий як газ, який відходить, зрештою знаходить свій шлях, циркулюючи за спіраллю уздовж печі (160), до отворів для відпрацьованих продуктів (176) у торцевих стінках (175). Газ, який відходить, проходить через теплообмінник (не показаний), щоб нагрівати повітря, використовуване у печі (160).

Як вказано вище, Фіг. 12 відноситься до рафінувальної печі (160). Якщо піч за варіантом реалізації винаходу, показаним на Фіг. 1 і 2, застосовують для плавлення чавуну, характеристики потоку газу є схожими, але розподіл шихти у черені відрізняється. Як показано на Фіг. 7 і 9, шихта (178, 179) у чавуноплавильних печах (111, 141) покриває практично усю ванну рідкого металу, залишаючи непокритою тільки невелику частину ванни (180, 181). Це у порівнянні з набагато більшою площею ванни рідкого металу (182, 183), яка залишається непокритою у рафінувальних печах (112, 142) шихтою (184, 185).

Причиною цього є те, що практично не відбувається виділення газу з поверхні рідкого металу у чавуноплавильних печах (111, 141), тоді як у рафінувальних печах (112, 142) відбувається значне виділення газу з поверхні рідкого металу.

Слід розуміти, що вищеописані варіанти реалізації не обмежують об'єм винаходу, і у варіанти реалізації можна вносити зміни, не відступаючи від об'єму винаходу.

Claims (18)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Індукційна піч канального типу, яка містить корпус, футерований вогнетривким матеріалом, і яка має фундамент із стінкою, що продовжується від фундаменту, утворюючи черінь, щонайменше один індукційний нагрівач, який зв'язаний з піччю та сполучається з черенем за допомогою горловини у фундаменті, горловину, яка містить проходи горловини, що включають прохід униз, який слугує впускним отвором в індукційний нагрівач, і щонайменше один прохід угору, який слугує випускним отвором з індукційного нагрівача, при цьому проходи горловини за своєю формою відповідають один одному та виконані з можливістю з'єднання із каналами індукційного нагрівача, а кожен прохід знаходиться у рідинному сполученні з каналом відповідної форми та розміру; при цьому фундамент печі нахилений вниз від функціональної задньої частини череня у напрямку протилежної функціональної передньої частини череня; при цьому стінка у передній частині череня містить нижню секцію та верхню секцію, які утворюють передню стінку, та нижня секція передньої стінки продовжується у черінь далі, ніж верхня секція передньої стінки, і нижня секція передньої стінки закінчується у верхньому краї, прилягаючи до верхньої секції передньої стінки, а прохід униз має впускний отвір у фундаменті, розташований поблизу основи передньої стінки; та один або кожен з проходів вгору має випускний отвір у фундаменті у місці, прилеглому до основи нижньої секції передньої стінки, причому нижня секція передньої стінки обладнана вертикальним прорізом, що продовжується вгору над одним або кожним з проходів угору через неї і виходить на верхній край нижньої секції, при цьому індукційний нагрівач розташований поблизу передньої стінки.

2. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що фундамент обладнаний ямою поблизу основи нижньої секції передньої стінки, при цьому впускний отвір для проходу вниз розташований в ямі.

З. Піч за п. 2, яка відрізняється тим, що стінка складається з передньої стінки, протилежної задньої стінки, що утворює задню частину череня, і двох протилежних торцевих стінок; при цьому торцева стінка проходить між кожним з протилежних торців передньої стінки та задньої стінки. Зо

4. Піч за будь-яким із пунктів 1-3, яка відрізняється тим, що є двоконтурною індукційною піччю канального типу, причому її горловина містить центральний прохід униз, який слугує впускним отвором в індукційний нагрівач, і два проходи вгору по протилежні боки від центрального проходу вниз, які слугують випускними отворами з індукційного нагрівача, при цьому два випускні отвори з проходів угору просторово розділені та переважно знаходяться на рівній відстані від проходу вниз.

5. Піч за будь-яким із пунктів 1-4, яка відрізняється тим, що передня стінка нахилена у бік череня.

6. Піч за п. 5, яка відрізняється тим, що передня стінка нахилена у бік череня на кут від близько 0" до 10" від вертикалі.

7. Піч за будь-яким із пунктів 1-6, яка відрізняється тим, що фундамент печі містить по суті горизонтальну основу фундаменту поблизу нижньої секції передньої стінки, переважно з впускним отвором у центральний прохід, розташованим в основі фундаменту.

8. Піч за будь-яким із пунктів 1-7, яка відрізняється тим, що містить копильник окремо від череня печі, при цьому копильник містить корпус, футерований вогнетривким матеріалом, і має фундамент із стінкою, що продовжується від фундаменту, утворюючи копильник; причому копильник знаходиться у сполученні з проходом угору індукційного нагрівача за допомогою проходів, що входять в його фундамент, проходи копильника містять прохід униз, який слугує випускним отвором, і прохід угору, який слугує впускним отвором у копильник з одного або кожного з проходів угору індукційного нагрівача, для функціонального отримання вільного від шлаку металу з індукційного нагрівача, при цьому проходи копильника за своєю формою відповідають один одному та виконані з можливістю з'єднання із каналами індукційного нагрівача, причому копильник містить пробку для захисту від переповнювання рідким металом.

9. Піч за п. 8, яка відрізняється тим, що копильник містить ряд проходів копильника, причому кожен ряд містить прохід униз, який слугує випускним отвором, і прохід угору, який слугує впускним отвором у копильник, при цьому кожен ряд проходів копильника знаходиться у рідинному сполученні з проходом угору індукційного нагрівача.

10. Піч за будь-яким із пунктів 1-7, яка відрізняється тим, що містить подовжений копильник, що знаходиться окремо від череня печі і продовжується в напрямку, протилежному до череня печі, при цьому копильник містить корпус, футерований вогнетривким матеріалом, і має бо фундамент із стінкою, що продовжується від фундаменту, утворюючи копильник, причому копильник знаходиться у сполученні з проходом угору індукційного нагрівача за допомогою щонайменше одного проходу, що входить в його фундамент у місці, віддаленому від череня печі, при цьому копильник знаходиться у сполученні з черенем печі за допомогою порталу, що проходить через передню стінку печі, переважно вище верхнього краю нижньої секції передньої стінки, та копильник містить випускний отвір для шлаку, переважно випускний отвір переливання, у точці, віддаленій від череня печі, щоб нагрітий метал міг функціонально втікати у копильник через впускний отвір, віддалений від череня печі, і з копильника у піч через портал, і щоб шлак міг витікати з череня печі у копильник через портал у протитечії з нагрітим рідким металом, щоб краплі металу, які містяться в шлаку, могли проходити через шлак до потоку нагрітого металу нижче шлаку, і щоб шлак міг бути видалений з копильника через випускний отвір для шлаку.

11. Спосіб роботи печі за п. 1 для отримання рідкого металу, який включає етапи підготовки шихти, що містить металевий оксид і відновник, завантаження шихти у піч на нахилений фундамент печі поблизу задньої стінки у робочій задній частині череня, функціонального створення можливості накопичення шихти на фундаменті та перетворення на ванну рідкого металу для проведення карботермічного відновлення за допомогою випромінювання тепла від спалювання газів, для плавлення шихти та приєднання до ванни рідкого металу, при цьому джерелом газів є нагрівання шихти та, необов'язково, також паливо, переважно газ, що вводиться у вільний простір над ванною рідкого металу та шихтою.

12. Спосіб за п. 11, який включає етап введення палива у вільний простір над ванною рідкого металу та шихтою для згоряння та генерації тепла для відновлення шихти.

13. Сталеплавильний апарат, що містить чавуноплавильну піч і рафінувальну піч; при цьому чавуноплавильна піч містить індукційну піч за п. 8, обладнану транспортним жолобом для подачі рідкого чавуну, що продовжується від копильника чавуноплавильної печі до рафінувальної печі, для отримання рідкого чавуну з залізовмісної шихти, утримання рідкого чавуну як ванни у черені чавуноплавильної печі та для перенесення вільного від шлаку рідкого чавуну з ванни у рафінувальну піч за допомогою транспортного жолоба для перенесення рідкого чавуну; при цьому рафінувальна піч містить індукційну піч канального типу за будь-яким із пунктів 1-7, Зо яка знаходиться у рідинному сполученні з копильником чавуноплавильної печі за допомогою транспортного жолоба для подачі рідкого чавуну з копильника чавуноплавильної печі для перетворення рідкого чавуну на рідку сталь і для утримання рідкої сталі як ванни у черені рафінувальної печі, і для перенесення вільної від шлаку рідкої сталі з ванни рідкої сталі у контейнер для легування за допомогою транспортного жолобу для подачі рідкої сталі, і при цьому рафінувальна піч обладнана випускним отвором, що закривається, для зливання рідкої сталі з рафінувальної печі.

14. Сталеплавильний апарат за п. 13, який містить камеру для легування та проміжний ківш ливарної машини; при цьому камера для легування обладнана засобами нагріву для рідкої сталі для отримання рідкої сталі з випускного отвору рафінувальної печі та утримання та нагрівання рідкої сталі як ванни у камері для легування, при цьому камера для легування містить засоби для додавання легуючих елементів, і камера для легування додатково виконана з можливістю подачі вільної від шлаку рідкої сталі у проміжний ківш за допомогою транспортного жолобу проміжного ковша, який проходить нижче робочого рівня шлаку камери для легування до проміжного ковша; і при цьому проміжний ківш виконаний з можливістю отримання рідкої сталі з контейнера по транспортному жолобу проміжного ковша для завантаження ливарної машини, функціонально зв'язаної з проміжним ковшем за допомогою розливного випускного отвору; при цьому сталеплавильний апарат містить засоби контролю рівнів рідкого чавуну та рідкої сталі у печах у формі одного або більше з засобів контролю швидкості лиття для проміжного ковша та щонайменше одного отвору для зливання рідкого чавуну з чавуноплавильної печі.

15. Сталеплавильний апарат за п. 14, в якому камера для легування переважно містить індукційну піч канального типу за будь-яким із пунктів 1-7, і камера для легування містить засоби для перемішування рідкої сталі.

16. Сталеплавильний апарат за будь-яким із пп. 13-15, в якому рафінувальна піч містить отвір для завантаження сталевого або чавунного скрапу.

12 17 5 ї 15А у й " й ; р; Ул вда 158-5 Ли ав 2-й Є й гр й ЧЕ ь, 10А що. . о ТВ / ; о ! й Фіг. 1 ов 1БА | 7

18. рт не и дань 34 її че т , о Й і | і о

Фіг. 2