СПОСОБ РЕГУЛИРОВКИ ВЫСОТЫ ПЕНИСТОГО ШЛАКА ПРИ ВЫПЛАВКЕ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГОВОЙ ПЕЧИ
METHOD OF ADJUSTING FOAMY SLAG HEIGHT IN CASTING STAINLESS STEEL IN ELECTRIC ARC FURNACE

Изобретение относится к способу регулировки высоты пенистого шлака при выплавке нержавеющей стали в электрической дуговой печи.
Преимущества хорошо вспенивающегося шлака в электродуговой печи широко известны, причем для подтверждения этого можно сослаться на WO 2007/087979 A1.
При эксплуатации электрических дуговых печей шихта, то есть, прежде всего, скрап, и сплавы посредством электрической дуги электрода расплавляются с одновременным образованием шлака. Шлак, наряду со своей первичной функцией, то есть функцией удаления нежелательных компонентов из расплава, выполняет при этом и защитную функцию, в случае если он переводится во вспененное состояние. В этом состоянии шлак закрывает пространство между острием электрода и поверхностью металла и в силу низкой теплопроводности защищает огнеупорную кладку печи от энергии излучения электрической дуги.
Вспененный шлак сильно снижает интенсивное излучение электрической дуги в отношении стенки электрической печи и улучшает тем самым подачу энергии в металлический расплав. Таким образом, существенно продлевается срок службы огнеупорного материала печи.
Для получения этих преимуществ пенистый шлак должен постоянно находиться в печи на определенной высоте.
Из ЕР 637634 A1 известен способ получения металлического расплава, при котором высота пенистого шлака определяется акустическим методом, а именно посредством регистрации характерного для вспенивания шлака диапазона частот. На основании сравнения измеренного уровня звука и контрольного уровня звука выявляются исходные данные для управления процессом подачи пенообразующего средства.
Также определение высоты пенистого шлака в электрической дуговой печи представлено в WO 2007/009924 A1. При этом в качестве техники измерения используется способ определения корпусного шума.
Задача изобретения состоит в создании улучшенного способа регулировки высоты пенистого шлака.
Решается эта задача в соответствии с изобретением посредством того, что непрерывно регистрируют высоту шлака в электрической дуговой печи как функцию времени путем термографического измерения температуры шлака и в зависимости от температуры и температурного градиента регулируют подачу пенообразующего материала
Изобретение относится, таким образом, к способу регулировки высоты пенистого шлака при выплавке нержавеющей стали в электрической дуговой печи при подаче пенообразующего материала на базе термографической системы. Регулировка подачи базируется на оптимальном образовании пенистого шлака, измеренного по его высоте. Высота шлака является причиной изменения температуры элемента с высокой теплопроводностью. Элемент с высокой теплопроводностью встроен в стенку электрической дуговой печи и имеет предельно высокую теплопроводность. Таким образом, появляется возможность измерения температурного градиента.
Высота шлака определяется, таким образом, на основании непрерывного измерения температуры посредством элемента с высокой теплопроводностью. Быстрое изменение его температуры ввиду различной высоты шлака на базе беспроводной передачи инфракрасного сигнала воспринимается на приемнике в контрольном положении. В соответствии с температурной характеристикой регулируется подача вспенивающего материала.
Изобретение поясняется далее со ссылкой на чертежи, на которых показано:
фиг.1 - общий принцип измерительной системы,
фиг.2 - принцип регулировки подачи вспенивающего материала.
На фиг.1 представлена электрическая дуговая печь 1, которая в данном случае не должна быть описана в отдельности. Инфракрасная камера 2 воспринимает испускаемые элементом 5 с высокой теплопроводностью, расположенным в зоне стенки печи, то есть высоты, которая располагается в зоне традиционного нахождения имеющейся или необходимой высоты пенистого шлака, инфракрасное излучение и передает измеренные значения в виде сигналов 3 управления на устройство 4 подачи пенообразующего материала, которое, со своей стороны, затем подает пенообразующий материал к электрической дуговой печи. Эта операция обозначена стрелкой 6.
Фиг.2 демонстрирует высоту шлака по оси времени.
Пенистый шлак ведет себя почти экспоненциально в соответствии с естественным строением, что можно видеть на фиг.2. Пенообразующий материал, как упоминалось выше, посредством устройства 4 подачи пенообразующего материала вводится в зону между шлаком и металлом и подвергается процессу растворения с параллельным уменьшением окиси железа.
Посредством измерительной системы высота шлака идентифицируется по изменению температуры на элементе с высокой теплопроводностью. Температура элемента с высокой теплопроводностью является функцией времени и высоты шлака, как показано в уравнениях 1 и 2.
Измерительная система подает:
- температурный сигнал в функции времени:
- температурный градиент в функции времени:
Элемент с высокой теплопроводностью встроен в стенку электрической дуговой печи и отличается предельно высокой теплопроводностью. Благодаря этому, может быть определен температурный градиент, см. уравнение 3.
Система регулирования выдает:
Тем самым могут быть определены:
- скорость подачи dm/dt (кг/мин) - уравнения 4 и 5:
- продолжительность подачи t (мин) - уравнения 6 и 7:
Так как термография является бесконтактным способом измерения, то могут быть отображены также объекты, удаленные на большие расстояния. ИК-сигналы камеры в виде радиосигналов принимаются на пульте управления и преобразовываются в сигналы управления согласно уравнениям 4-7.
Пока градиент представляется с положительным знаком, что означает тенденцию нарастания температуры, однако одновременно и незакрытое состояние электродов, подача пенообразующего материала производится с постоянной скоростью. В отличие от этого, в основу регулирования здесь может быть положена и другая, ориентированная на практический опыт, функция. Если температурный градиент равен нулю или является отрицательной величиной, подача пенообразующего материала полностью прекращается или продолжается с уменьшением.