СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF MELTING STEEL IN ARC STEEL FURNACE

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в дуговых сталеплавильных печах.
Известен способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи, включающий завалку шихты, ее расплавление, проведение окислительного и восстановительного периодов плавки и выпуск металла из печи, причем объем рабочего пространства печи изменяется в течение времени - от начала плавки до полного расплавления шихты (А.с. №287238 от 25.12.1968 г.).
Недостатком известного способа выплавки стали является невозможность организованного удаления отходящих из печи газов, которые выбиваются через кольцевой зазор между сводом и боковыми стенами печи, и достаточно большой удельный расход энергии при производстве металла. Выбивающиеся печные газы не только ухудшают экологическую обстановку в цехе, но и вместе с ними теряется тепло, которое могло быть усвоено металлошихтой.
Наиболее близким по технической сути к предлагаемому способу является способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи (А.с. №996818 от 14.10.1982 г.).
Способ заключается в том, что сталь выплавляется в дуговой печи, имеющей охлаждаемую цилиндрическую вставку, расположенную в кольцевом зазоре между сводом и стенами, выполненную с возможностью перемещения по вертикали. Перед завалкой шихты водоохлаждаемый свод и охлаждаемая вставка поднимаются в крайнее верхнее положение и в печь заваливается вся масса шихты. Таким образом, печь работает без подвалок.
Недостатки прототипа состоят в том, что образующиеся в процессе плавки печные газы выбиваются через кольцевой зазор между стенами печи и охлаждаемым сводом. Кроме того, необходимо использовать специальный дополнительный механизм для подъема (опускания) охлаждаемой цилиндрической вставки по вертикали, что увеличивает энергетические затраты и усложняет управление печью. Помимо этого, верхняя часть стен печи в период расплавления шихты аккумулирует значительное количество тепла, которое будет отдано в окружающую среду и к цилиндрической вставке после ее опускания в нижнее положение, что приводит к росту потерь тепла и, следовательно, к дополнительным энергетическим затратам на следующей плавке, повышая удельные затраты тепла при производстве стали.
Задачей изобретения является снижение удельных энергетических затрат на выплавку стали, обеспечение удаления отходящих газов и улучшение экологической ситуации в электросталеплавильном цехе.
Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе ведения плавки в дуговой сталеплавильной печи осуществляют подъем и установку на опоры каркаса боковой поверхности стен печи водоохлаждаемого свода, соединенного замковым устройством с охлаждаемой цилиндрической надставкой и имеющего патрубок газоотсоса с нижним и верхним отводами, с последующим раскрыванием замков, отводом свода в сторону, завалкой всей массы шихты, установкой водоохлаждаемого свода на охлаждаемую цилиндрическую надставку, соединением их замками, расплавлением шихты и отводом отходящих газов через нижний и верхний отводы газоотсоса к камере дымососа, при этом в начале расплавления шихты осуществляют отвод отходящих газов через нижний отвод газоотсоса при установке на верхний отвод газоотсоса заглушки, а после частичного расплавления шихты до ее оседания до верхнего уровня стен печи водоохлаждаемый свод вместе с охлаждаемой цилиндрической надставкой опускают до посадки свода на стены печи и продолжают расплавление шихты, причем отходящие газы отводят через верхний отвод газоотсоса, а на нижнем отводе газоотсоса устанавливают заглушку, после чего проводят окислительный и восстановительный периоды плавки и выпуск металла из печи. Устройство для осуществления предлагаемого способа выплавки стали представляет собой дуговую сталеплавильную печь, содержащую водохлаждаемый свод с центральной огнеупорной вставкой и механизмом его подъема, стены, подину с откосами, охлаждаемую цилиндрическую надставку, причем она снабжена установленным на своде патрубком газоотсоса с нижним и верхним отводами, соединенными с камерой дымососа, и опорами, расположенными на каркасе боковой поверхности стен, при этом водоохлаждаемый свод выполнен с возможностью его опускания на стены печи вместе с охлаждаемой цилиндрической надставкой, соединенной с водоохлаждаемым сводом замковым устройством.
Изобретение обладает новизной, что следует из сравнения с прототипом, изобретательским уровнем, так как явно не следует из существующего уровня техники, практически осуществимо при выплавке стали в дуговых сталеплавильных печах различной вместимости.
Предлагаемый способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи осуществляется следующим образом.
Свод вместе с охлаждаемой цилиндрической надставкой поднимают с помощью механизма подъема свода в крайнее верхнее положение и устанавливают надставку на опоры, расположенные на каркасе боковой поверхности стен, затем освобождают замки и отводят свод в сторону. Производят завалку всей массы шихты, устанавливают свод на надставку, соединяют их замками, включают печь на расплавление шихты. При этом нижний отвод отходящих газов соединен с камерой дымососа, а на верхнем отводе устанавливается заглушка. При такой конструкции печи в ее верхней части формируется достаточно высокое положительное геометрическое давление, газы просасываются через всю массу шихты, отдавая ей тепло, температура самих газов при этом - снижается.
После частичного расплавления шихты - ее оседания до верхнего уровня стен печи свод вместе с надставкой опускают до посадки свода на стены печи. При этом верхний отвод отходящих газов соединен с камерой дымососа, а на нижнем отводе устанавливают заглушку.
Таким образом, обеспечивается эффективное удаление отходящих газов благодаря тому, что они практически не выбиваются из кольцевого зазора между сводом и стенами печи, поскольку разность плотностей воздуха и газов уменьшается, следовательно, уменьшается избыточное давление под сводом печи. Сокращение энергетических затрат связано с исключением подвалок шихты, так как во время подвалок возрастают потери тепла открытой печью, и с тем, что тепло отходящих газов поглощается всей массой шихты.
Помимо этого, время плавки печи, работающей без подвалок, сокращается, что приводит к росту производительности печного агрегата. Кроме того, организованное вышеизложенным образом удаление отходящих газов снижает не только выбивание газов, но и их температуру, - способствует улучшению экологической ситуации в электросталеплавильном цехе.
Пример осуществления способа выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи большой вместимости показан на чертежах:
Фиг.1. Разрез печи перед включением на расплавление;
Фиг.2. Разрез печи перед выпуском плавки,
где: 1 - подина печи с откосами;
2 - стены;
3 - надставка;
4 - замковое устройство (замок);
5 - водоохлаждаемый свод печи с центральной огнеупорной вставкой;
6 - нижний отвод газоотсоса;
7 - верхний отвод газоотсоса;
8 - камера дымососа;
9 - опора.
После выпуска из печи предыдущей плавки свод печи 5 вместе с надставкой 3, соединенные замками 4, с помощью механизма подъема свода устанавливают на опоры 9, расположенные на каркасе боковой поверхности стен 2. После этого раскрывают замки 4, освобождая свод 5, который отводят и производят завалку всей массы шихты в рабочее пространство печи (Фиг.1). Печь включают на расплавление, отходящие газы отводят через нижний отвод газоотсоса 6 в камеру дымососа 8, а верхний отвод газоотсоса 7 заглушают. После частичного расплавления шихты - ее оседания до уровня верхнего края стен - свод печи 5 вместе с надставкой 3 опускают единым механизмом до установки свода на стены 2 и продолжают расплавление. Отходящие газы отводят через верхний отвод газоотсоса 7 в камеру дымососа 8. Затем проводят технологические периоды плавки и выпуск металла.
При таком способе ведения плавки сокращаются энергетические затраты на выплавку стали, так как исключаются подвалки шихты, связанные с потерей тепла открытой печью в окружающую среду; растет производительность печи за счет сокращения продолжительности плавки, увеличивается доля тепла отходящих газов, поглощаемая всей массой шихты. Температура уходящих газов при этом понижается, что, в свою очередь, улучшает экологическую ситуацию в сталеплавильном цехе в целом.
Устройство для осуществления предлагаемого способа выплавки стали представляет собой дуговую сталеплавильную печь, содержащую водохлаждаемый свод с центральной огнеупорной вставкой и механизмом его подъема, стены, подину с откосами, охлаждаемую цилиндрическую надставку, причем она снабжена установленным на своде патрубком газоотсоса с нижним и верхним отводами, соединенными с камерой дымососа, и опорами, расположенными на каркасе боковой поверхности стен, при этом водоохлаждаемый свод выполнен с возможностью его опускания на стены печи вместе с охлаждаемой цилиндрической надставкой, соединенной с водоохлаждаемым сводом замковым устройством.
Реализация предложенного способа выплавки стали обеспечивает снижение энергетических затрат на 3% на тонну выплавленной стали, или около 15 кВт·ч/т, что позволит получить экономический эффект в размере 35 рублей на тонну выплавленной стали. При годовом производстве 1,3 млн т экономический эффект составит около 45 млн руб.