Способ выплавки сталей и сплавов в дуговых электропечах

СОНИ СОВЕТСКИХОЭЛЮЛИОПНенихРЕСПУБЛИК А зд) С 21 С 5/52 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АЛЕИвклю лубых,в хнический ии ктропечеия. М.,ассе УГ ОФ 05 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) 1. Патент ВеликобриУ 1160556, кл. Н 5 Н 1972, Влияние дуговых элна системы электроснабже(54) (57) 1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТ И СПЛАВОВ В ДУГОВЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ чающий подготовку, загрузку, расплав. ление твердой шихты с ионизацией дугового промежутка, последующее рафинирование и выпуск металла, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью увеличения производительности процесса, снижения потерь электроэнергии путем стабилизации электрической нагрузки в период расплавления шихты, в период подготовки или загрузки шихту покрывают слоем массы, содержащей вещества с низким потенциалом ионизации и связующее, причем указанную массу берут в количестве 2-53 от завалки по м113061 ч2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю- используют окислы щелочных металлов, щ и й с я тем, что в качестве ве- а в качеств связующего - жидкое стекществ с низким потенциалом ионизации лоИзобретение относится к электро- металлургии и может быть использовано при проведении процессов переплава твердой шихты к лома в дуговых злект- ропечах, 5Характерной особенностью работы дуговых сталеплавильных печей в период расплавления твердой шихты и лома являются резкие колебания тока, причи 10 на которых - неустойчивое .горение дуг в начальный период, короткие замыкания электродов с шихтой, обрывы дуг, резкие перемещения электродов вследствие действия электродинамических15 сил и т.д. В результате колебаний тока увеличиваются потери электроэнергии, ухудшаются технико-экономические показатели и эксплуатационные характеристики печи. В связи с этим часто возникает необходимость в применении20 дорогостоящих устройств для компенсации колебаний в сети, создаваемых дуговыми,электрическими печами. Устойчивость горения дуг во многом зависит от состояния газовой среды дугового. 25 промежутка. Введение в зону горения дуги элементов с низким потенциалом ионизации оказывает стабилизирующее воздействие на процесс горения дуг, ток увеличивает степень ионизации дугового промежутка.Известны способы выплавки сталей и сплавов в дуговых электрических печах, включающие подготовку, эагруз ку и расплавление шихты, последующее 35 рафинирование и выпуск металла, причем для ионизации дугового промежутка в зону горения дуги вводят вещест" ва с низким потенциалом ионизации.Известны электроды, имеющие в; сос 40 таве электродной массы вещества с . низким потенциалом ионизациинапример, карбонаты, силикаты, окислы щелочных металлов и т.д. 1 .Легкоионизируемый газ, например, аргон, вдувают через отверстие в электроде 2 . однако оба эти способа не могут обеспечить надежной ионизации дугового промежутка, так как ионизирующие вещества не попадают в зону горения дуги, в первом .случае они испаряются из электрода в зоне высоких температур, а во втором - по мере износа электрода нарушается его симметрия и газ выходит из отверстия выше точки привязки дуги.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо- . му результату является способ выплавки стали и сплавов в дуговых элект-, ропечах, включающий подготовку, загрузку, расплавление твердой шихты с ионизацией дугового промежутка, последующее рафинирование и выпуск металла. В период расплавления в печь подают вместе с газообразным топливом ионизирующие вещества, например, соли калия, натрия, цезия в порошкообразном виде. Газ, например кислород, с порошкообразными ионизирующими веществами подают через форсунки в своде печи в пространство между торцом электрода и шихтой 31 .Однако струя газа с порошком прй образовании колодцев не попадает в пространство между торцом электрода и нижними слоями шихты, в результате чего ионизирующие вещества не влияют на стабильность горения дуги и ускорение процесса расплавления. Это снижает эффект от использования такого способа введения ионизирующих веществ, Другим недостатком способа является необходимость усложнения конструкции печи для реализации известного способа, что ограничивает возможность его использования, особенно в действующих установках.Цель изобретения - увеличение производительности процесса, снижение потерь электроэнергии путем стабилизации электрической нагрузки в период расплавления шихты.3 113 ОУказанная цель достигается тем, что согласно способу выплавки сталей и сплавов в дуговых электропечах, включающему подготовку, загрузку, расплавление твердой шихты с иониза цией дугового промежутка, последующее рафинирование и выпуск металла, в период подготовки или загрузки шихту покрывают слоем массы, содержащей вещества с низким потенциалом ионизации 10 и связующее, причем указанную массу берут в количестве 2-5 Х от завалки по массе.В качестве вещества с низким потенциалом ионизации используют окислыщелочных металлов, а в качестве связующего - жидкое стекло.Благодаря наличию связующего масса обладает вязкостью, равномерно распределяется и надежно закрепляется на 20 поверхности отдельных кусков шихты и после испарения из нее воды способ- . на образовывать механически прочный слой, разрушающийся при опускании электрода на шихту, чем обеспечивается достаточный электрический контакт. После проплавления колодцев дуги горят на образовавшийся шлак, что положительно сказывается на тепловом балансе печи. В результате увеличения 0 проводимости дугового промежутка удлиняются дуги и проплавление колодцев происходит по большему диаметру. Это ускоряет процесс расплавления твердой шихты и в целом увеличивает произво дительность процесса За счет надежной ионизации дугового промежутка обеспечивается стабилизация дуги, что ведет к уменьшению потерь электроэнергии.Экспериментально установлено,что 40 оптимальное количество массы для покрытия шихты должно составлять 2-53 от всей завалки по массе, так как использование меньшего количества не обеспечивает необходимой ионизации 45 дугового промежутка. Использование же более 5 Ж массы нерационально, так как из-за большого слоя иочизирующей массы на шихте. в начальный период плавки возникает увеличение колеба тельности процесса.П р и м е р. Проводится выплавка в дуговой электропечи ДСПН 1 сталей 25 ГС и 35 ГС из шихты среднего размера. ИВ процессе подготовки приготавливается масса, в состав которой включаются в качестве вещества с низким 614 .4потенциалом ионизации известь СаО, а в качестве связующего - жидкое стек" ло КЯО в пропорции 1:0,06 соответственно. Пропорции компонентов выбираются из условия получения консистенции массы, удобной для нанесе- ния на шихту. В данном случае в состав обоих компонентов входят веществас низким потенциалом ионизации(Са - 6,08 Вф К - 4,32 В", 81 - 7,94 В)поэтому процентное соотношение извести и жидкого стекла в массе с точкизрения ионизирующей способности неимеет строгих границ.В.процессе заполнения загрузочнойкарзины куски шихты, подцепленныеподъемным краном, предварительно оку-,нают в емкость с подготовленной массой, в результате чего вся шихтаоказывается покрытой слоем массы. Вэкспериментах не проводится специальная сушка шихты с покрытием, однакотакая операция представляется желательной.Затем шихта загружается в печь.Под воздействием температуры печивязкая масса образует механически прочный слой, В печь опускают электроды и подключают напряжение. В местах контакта электродов с шихтойпокрытие шихты разрушается, обеспечивая надежный электрический контакт,зажигают дуги и начинается процессрасплавления твердой шихты, затемрафинирование металла и его выпуск.При проведении опытных плавок используется различное количество массы дляпокрытия шихты в процентном отношении к общей массе завалки. В ходе плавок снимаются рагистрограммы токаи после их обработки рассчитываютсядисперсии колебаний тока по ходу расплавления.На чертеже приведены наиболеехарактерные. кривые изменений диспер-сии для различных плавок.Иэ графика видно, что использование для покрытия шихты ионизирующеймассы в количестве 2 Х от массы завал.ки дает снижение колебательности нагрузки в среднем в полтора раза, а в,количестве 57 - в два раза. Прибольшем (в опытах 7 Х) количестве массы в начальный период плавки возникает увеличение колебательности процесса. Это объясняется ненадежнымконтактом электродов с шихтой иэ"за .большого слоя ионизирующей массы на11306 Составитель Л.МагаюмоваТехред А.Кикемезей Корректор С,Шекмар Редактор Н.Яцола Заказ 9583/23 Тираж 539 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППД "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 ней. Поскольку в дальнейшем процессрасплавления проходит примерно также как и при 57-ном количестве ионизирующей смеси с точки зрения колебательности нагрузки, использование 5массы в количестве более 5 Ж нерационально.Использование предлагаемого способа выплавки сталей и сплавов с покрытием шихты массой обеспечиваетнадежную ионизацию дугового промежутка при работе дуговой электропечис момента зажигания дуги до расплавления шихты. Это обеспечивает работупечи с меньшими колебаниями нагрузки, 15а следовательно,и меньшими колебаниями напряжения в сети. В результатеможет отпасть потребность в установке,дорогостоящих устройств, компенсирую-щих колебания напряжения, сокращается время процесса расплавления твердой шихты, ускоряется процесс шлакообразования и увеличивается производительность проЦесса,Предлагаемый способ по сравнению 25с известным очень прост в реализации,не требует дополнительных затрат, ре-конструкции существующих установок 14 6и может быть использован в электродуговых печах любой конструкции и с различными технологическими режимами.За базовый объект принят промышленный способ выплавки сталей в дуговых электропечах (ДСПН 1), Недостатком базового способа является неустойчивое горение дуг в начальный период расплавления, вследствие чего увеличиваются потери электроэнергии и ухудшается ее качество в питающей цепи. Преимущества от использования предлагаемого способа по сравнению с базовым заключаются в том, что за счет ионизации дугового промежутка колебания тока в цепи уменьшаются в два раза, потери электроэнергии сокращаются на 8,3 Ж, а производительность процесса за счет сокращения периода расплавления возрастет на 1,17.Ожидаемый зкономический эффект, складывающийся из стоимости электроэнергии за счет сокращения периода расплавления и сокращения потери электроэнергии и увеличения производительности печи, составит 182 тыс.руб, в год.