Электродуговая печь прямого действия

(щ 894314 У Союз Советских Социалистических республикОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 11,1179 (21) 2837635/22-02с присоединением заявки Ио -(23) Приоритет Р 1 Р 27 0 1/00 Государствеииый комитет СССР ио делам изобретекий и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 30,12,81 В.А.Измайлов, Р.М.фридлянский, О.С,Краковяк, О.Л.Яковлева,В.А.Шабанов, Л,Ф.Вьюгин, В.Н.Гутов, А.И.Суворов и Б.И.Сергеев1;1 1Государственный научно-исследовательский и проектныйинститут сплавов и обработки цветных металлов и Ленинградскоепроизводственное объединенне Красный Выборжец(54) ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ ПЕЧЬ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно к конструкции электродуговых печей прямого действия.Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является конструкция электродуговой печи, включающая огнеупорную футеровку ванны с конфигурацией откосов в форме обратного усеченного кругового конуса с вершиной, лежащей на оси печи в вертикальной плоскости, которая проходит через центры основания конуса и выпускного отверстия. При этом откос в этой плоскости со стороны выпускного отверстия выполнен под углом 40-55 ф к горизонтальной плоскости.Этот угол определяется углом естественного откоса заправочного ма.териала и углом максимального иак" лона печи для полного слива металла 11) .укаэанная конфигурация ванны разработана применительно к печам, предназначенным для ведения активного металлургического процесса, включающего закалку шихты, удаление (окисление) примесей из расплава и последующее его рафинирование (диффузионное раскисленне). В этом случае для успешного протекания окислительно-восстановительных реакций награнице металлическая ванна - шлаквеличина поверхности ванны (точнееее удельное значение) должна бытьдостаточно большой,В электродуговых печах на машиностроительных заводах и заводах пообработке цветных металлов производят выплавку стали и сплавов, в томчисле на медной основе, используяв шихте до 100 отходов собственно 15 го производства,скрап и бракованныйметалл. В этом . случае,по существу,отпадает необходимость в ведении ак"тивного металлургического процессаи важным становится сохранение леги 20 рующих компонентов в шихте, для чегонеобходимо по возможности уменьшитьповерхность ванны. Поэтому традиционная конФигурация ванны для ведения .переплавного процесса не является25 оптимальнойБолее того, и это самое главное,такая конфигурация ванны практическине позволяет успешно решать задачуповышения производительности действу.ЗО ющих печей, Эта задача имеет общеезначение для всех печей, но ее наиболее трудно решать для печей, ведущихпереплавной процесс, так как н этомслучае отсутствует возможность ин"тенснфикации процесса путем продувкиКислорода нз-за повышенного угаралегирующих. 5При известной конфигурации отко"сов ванны (н ниде усеченного кругового конуса) имеется по сущест вутолько единственная возможность уве"личения объема ванны - это увеличение ее глубины. Отметим, что диаметр ванны в верхней ее части нельзя увеличить из-за опасности снижения стойкости Футеронки, посколькуна этом уровне Футеровка ванны имеетнаименьшую толщину, а работает внаихудших тепловых условиях и взаимодействует с агрессивнюа шлаками.Увеличить диаметр ванны в нижней еечасти также нельзя, поскольку при 20этом изменится угол наклона откосовнаины и не позволит полностью слитьметалл из печи,Что же касается увеличения глубины ванны, то этот путь малоэффективен и весьма ограничен, Первое обусловлено тем,что при геометрии известного усеченного кругового конуса увеличение его высотыв сторону меньшегооснования дает малый прирост обьема. З 0Так, повышение глубины ванны печиДСП,5 на 20 Ъ увеличивает ее объемна 11, причем прирост объема постоянно снижается. Ограничение по глубине ванны (даже не принимая во внима 35ние снижение стойкости Футеровки суменьшением толщины подины) обусловлево тем, что в указанных печах сверхним обогревом наблюдается заметная температурная неоднородностьванны. Она резко возрастает с увеличением глубины ванны и при чрезмерной глубине образуется козел(нерасплавляемая часть ванны) . Последние моменты особенно опасны впечах, работающих переплавным процессом, поскольку в этом случае,во-первых, из-за отсутствия окислнтельно-восстановительных реакций отсутствует принудительное перемешивание ванны и ныравнивание температуры по глубине; во-вторых, усиленныйперегрев верхних слоев металла вванне способствует повышенному уга.ру легирующих.Таким образом, известная конфигурация откосов ванны в виде усеченно.го кругового конуса не позволяетувеличить объем ванны без увеличенияее, глубины, а в случае увеличенияпоследней прирост объема ванны оказывается небольшим. Кроме того, она 60не позволяет снизить удельную поверхность ванны без умейьшения объема или увеличИния ее глубины.Целью изобретения является повышение объема ванны без увеличения 65 ее глубины, а также снижение удельной понерхности ванны без уменьшения ее объема.Поставленная цель достигается тм, что в электродуговой печи прямого действия, содержащей огнеупорную Футеровку ванны с конфигурацией откосон н форме обратного усеченного кругового конуса с вершиной, лежащей в вертикальной плоскости, которая проходит через центры основания конуса и выпускного отверстия, при этом откос в этой плоскости со стороны выпускного отверстия выполнен под углом 40-55 к горизонтальной плоскости, откосы ванны печи выполнены с конфигурацией н форме обратного усеченного наклонного конуса с углом наклона откоса, противолежащего откосу у выпускного отверстия, равным 45-90.На фиг. 1 представлена схема конФигурации откосов ванны электродугоной лечи, продольное сечение; на Фиг. 2 - схема для расчета угла наклона оси конуса,к основанию и угла наклона откосов к горизонтальной плоскости.Предлагаемая конструкция печи выполнена следующим образом.Откосы наины АОВСО 1) (фиг. 1) выполнены в виде обратного усеченного наклонного конуса. Угол ф между откосом ВС со стороны выпускного отверстчя и плоскостью основания составляет 40-55 , что обеспечивает полный слив оасплава из печи; уголмежду противоположным откосом А 0 и плоскостью основания составляет 45-90", при этом угол наклона ( с(, ) оси конуса к его основанию составляет 59-82 Указанные пределы угла наклона выбирают исхояиз следующего; верхний предел 90 выбирается нз условия получения максимального объема ванны при заданной ее глубине и отсутствия объемов ванны с нависающими откосами. Следовательно, треугольник АВВ (фиг. 2) должен быть прямоугольным, а соотношение углов д и может быть определено из треугольников АВк и АОйи равно 19 с(,=21 у 9. При выборе нижней границы угла у считают, что предлагаемая конфигурация откосов ванны должна обеспечивать увеличение ее объема по сравнению с известной как минимум на 5., Этот прирост объема обеспечивается выкладкой ванны печей емкостью до 30 т при минимальном углеравным 40 в Форме наклонного, усеченного конуса с углом р равным 45 о. Для печей емкостью 30-100 т при Я рывном 50 угол;" равен 55 . Следовательно, минимальное значение угла у должноо превышать значение угла Я на 5 . В практических условиях определение угладолжно производиться н указан -ных пределах 45-90 с учетом емкости печи и угла Ъ, технологических требований к весу плавки, глубине ванны, ее удельной поверхности и т.д.Кладка откосов осуществляется следующим образом.Центры кругов каждого ряда кирпичей смещены относительно вертикальной оси печи в противоположную от выпускного отверстия сторону на9-Ф(п- Д(9 о) ) диаметры этих кругов рассчитаны поФормулам)ЙЭ,1-а")- . 894314ного отверстия составляет 45, а угол 7 наклона противоположного откоса. составляет 81 , Диаметр ванны снижают на 7.Это позволяет,при плавке сплавовмеди с хромом и цирконием при сохранении объема ванны и ее емкости 2,7 т (по меди) снизить удельную поверхность на 12, снизить угар хрома на 8, а циркония на 5 относ., снизить расход древесного угля для покрова ванны на 8. Снижение диаметра ванны позволяет выложить стены с уклоном и благодаря этому увеличить стойкость стен, а следовательно, производительность на 6. В итоге экономия по себестоимости составля.ет 8-10 р. на 1 т годного слитка.гдео" - толщина ряда кирпичей;п - номер ряда кирпичей от подиныИ0 - диаметр ванны печи.П р и м е р 1. Откосы ванны дуговой сталеплавильной печи емкостью 1, 5 т выполняют в Форме обратного усеченного кругового конуса без изменения диаметра большого основания и его глубины. Уголнаклона образующей к основанию со стороны выпускного отверстия составляет 45, а угол наклонао противоположного откоса 75ЗОЭто позволяет увеличить емкость ванны и снизить удельную поверхность на 15, довести массу садки с 2,7 до 3,1 т (по меди) и обеспечить производство слитков массой до 3,0 т, увеличить производительность агрега та на 9, снизить угар хрома при перегреве расплава на 10 относ., снизить расход древесного угля, выполняющего роль покровного материала ванны, на 10 . 40П р и м е р 2. Откосы ванны печи выполняют в форме обратного усеченного кругового конуса без снижения глубины ванны. Угол р наклона образующей к основанию со стороны сливФормула изобретения Электродуговая печь прямого дей.ствия, содержащая огнеупорную Футеровку ванны с конфигурацией откосов в форме обратного усеченногокругового конуса с вершиной, лежащей в вертикагьной плоскости, которая проходит через центры основаниеконуса и выпускного отверстия, приэтом откос в этой плоскости со стороны выпускного отверстия выполненпод углом 40-55 О к горизонтальнОЯплоскости, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения объемаванны без увеличения ее глубины, атакже снижения удельной поверхностиванны без уменьшения ее объема, откосыванны печи выполнены с конфигурацией в форме обратного усеченного наклонного конуса с углом наклона откоса противолежащего откосу у выпускФоного отверстия, равным 45-90Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Зинуров И.Ф. и др. Дуговыесталеплавильные печи. Атлас. М.,Металлургиздат 1978, с.8, 53-64,д, ул. Проектная о аз 11434/59 ТиражВНИИПИ Государспо делам иэоб, ф 113035, Москва,Поомнтет открыт ушская бб 1 енноготений