ДУГОВАЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ

Полезная модель относится к области черной металлургии, конкретнее к конструктивным решениям дуговых сталеплавильных печей, и предназначена для использования в электросталеплавильном производстве.
Известна дуговая сталеплавильная печь, содержащая футерованную подину, боковые стенки, свод, три электрода, установленных в своде, и несколько неохлаждаемых трубок, которые посредством предусмотренного механизма вводятся в расплав через отверстие в боковой стенке печи для подачи кислорода внутрь расплава в период продувки (RU 2309182 С1, 2007 г.)
Отсутствие защиты трубок от воздействия высоких температур рабочего пространства печи обусловливает их повышенный расход, а выбивание печных газов через отверстие в боковой стенке является дополнительной статьей расходной части теплового баланса печи, требующей компенсационных затрат тепла.
Известны также, например из описаний к патентам RU №2096706 С1, 1997 г. и №2374582 С2, 2009 г., дуговые сталеплавильные печи с полыми графитовыми электродами.
Из них наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемой полезной модели является дуговая сталеплавильная печь по патенту RU №2374582, содержащая свод, футерованную подину с боковыми стенками и полые электроды. В ней, в соответствии с описанием к патенту, электроды установлены в центральной огнеупорной части свода в отверстиях, расположенных по окружности распада электродов, а для продувки расплава в центре свода размещена фурма, имеющая в нижней части корпуса ряд сопел для многоструйной непрерывной подачи кислорода в нескольких точках.
К недостаткам прототипа следует отнести использование для подачи кислорода вместо неохлаждаемых трубок (к примеру, как в предыдущем аналоге) фурмы с водоохлаждаемым корпусом, что несколько усложняет и удорожает конструкцию этого узла печи и его обслуживание, снижая эффективность работы печи в целом. К тому же при такой подаче кислорода, как в прототипе, сохраняется присущий большинству известных дуговых сталеплавильных печей недостаток, обусловленный вероятностью образования локальных высокотемпературных зон в расплаве - это повышенный расход кислорода и угар металла.
Задача, решаемая полезной моделью, направлена на разработку дуговой сталеплавильной печи, обеспечивающей снижение величины угара и удельного расхода кислорода при выплавке широкого сортамента сталей.
Технический результат, получаемый в результате реализации полезной модели, заключается в повышении эффективности работы печи за счет конструктивного упрощения и удешевления узла подачи кислорода и обеспечения возможности подключения его к системе импульсной подачи кислорода.
Технический результат достигается тем, что в дуговой сталеплавильной печи, содержащей свод, футерованную подину с боковыми стенками, три полых электрода, установленные в центральной огнеупорной части свода в отверстиях, расположенных по окружности распада электродов, и узел подачи кислорода внутрь расплава в период продувки в несколько точек, в отличие от известных аналогов, узел подачи кислорода выполнен в виде трех неохлаждаемых металлических трубок, размещенных внутри полых электродов с возможностью вертикального перемещения в них, обеспечивающего поддержание изначально установленной технологической глубины погружения торцов трубок в расплав на протяжении всего периода продувки постоянной, и с возможностью подключения к системе импульсной подачи кислорода, и при этом полые электроды, установлены в своде печи с возможностью вертикального перемещения на период продувки до уровня зеркала ванны.
Приведенная совокупность отличительных признаков обеспечивает предлагаемой полезной модели следующее:
- позволяет рассредоточить вводимый в жидкую ванну кислород, тем самым предотвратить образование локальных высокотемпературных зон в расплаве, являющихся причиной повышенного угара металла, и улучшить усвоение кислорода жидкой ванной, что сократит его удельный расход при выплавке стали;
- позволяет значительно сократить расход трубок для подачи кислорода в расплав, поскольку они размещены внутри полых (трубчатых) электродов, следовательно, на всем протяжении продувки, их большая часть защищена от воздействия высоких температур «телом» электродов - в зоне высоких температур находится лишь та часть длины трубок, которая соответствует технологической величине их заглубления в расплав (равная 4-7 диаметрам трубки), которая по мере оплавления замещается путем перемещения трубки вниз на эту величину;
- благодаря возможности подключения трубок к системе импульсной подачи кислорода позволяет реализовать характеризующийся снижением угара металла и расхода кислорода способ выплавки стали, при котором перемещение трубок и импульсный режим подачи кислорода приводит к дроблению кислородных струй с образованием мелких пузырьков (их диаметр примерно равен диаметру трубки), которые обладают высокой подвижностью и интенсивно устремляются вверх благодаря высокому давлению кислорода, увеличивая реакционную поверхность «кислород/металл», что способствует более полному использованию кислорода и, следовательно, сокращению времени продувки и плавки в целом. Раздробленная кислородная струя, увеличивающая размер зон высоких температур, снижает ее среднемассовое значение, которое становится ниже температуры кипения металла, и это, в свою очередь, приводит к снижению угара металла.
На представленном чертеже дан общий вид печи в разрезе (схема).
Дуговая сталеплавильная печь состоит из футерованной подины 1, огнеупорных или водоохлаждаемых вертикальных стен 2 и водоохлаждаемого свода 3 с центральной огнеупорной частью 4. Полые электроды 5 установлены в отверстиях части 4 свода, расположенных по диаметру распада электродов, и выполнены с возможностью перемещения по вертикали до уровня зеркала ванны на этапе продувки, проводимой в окислительный период плавки при отключенной печи. Неохлаждаемые металлические трубки 6 узла подачи кислорода, подключенного к системе 7, обеспечивающей подачу кислорода в импульсном режиме, размещены внутри электродов 5 и связаны с механизмом, обеспечивающим их перемещение в вертикальном направлении (не показан), который может быть выполнен любым известным целесообразным образом.
При этом основная часть трубок 6, находящаяся внутри полых электродов 5, защищена от теплового воздействия печной атмосферы «телом» электрода.
После завалки шихты печь включается на расплавление и после образования жидкой ванны при отключенной печи осуществляется продувка ванны кислородом, подаваемым с помощью трубок 6 в импульсном режиме.
В окислительный период плавки трубки 6, через которые подается кислород под давлением не менее 10 атм, (их торцевая часть), заглубляются в металл 9, проходя через слой шлака 8. Выходящие из трубок струи кислорода практически полностью реагируют с жидкой ванной. Перемещение концов трубок 6 для поддержания постоянной заданную технологическую глубины погружения в расплав и импульсный режим подачи кислорода приводят к дроблению кислородных струй с образованием мелких пузырьков 10. В зоне высоких температур находится лишь незначительная часть длины трубок, равная 4-7 диаметров трубки (в реальных условиях это составляет 200-300 мм), которая оплавляется, и трубка опускается на эту длину.
По окончании окислительного периода печь включается, проводится восстановительный период плавки и выпуск металла из печи по обычной технологии.
Реализация полезной модели не требует вложения значительных капитальных вложений, может быть изготовлена в условиях действующего производства с использованием широкодоступных материалов и комплектующих.