RU2567426C1 - Arc-type furnace for steel electric melting - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: arc-type furnace has system for iron-rich pellets loading through tubular electrodes, and PC system to control melting process, equipped with having the possibility to supply signals to microcomputer scrap weight sensor, bulk materials weight sensor, iron-rich pellets weight sensor, active power consumption sensor, power consumption sensor, metal temperature monitoring system, current and voltage sensors, programmable unit to calculate parameters of iron-rich pellets melting, at that the microcontroller is made with possibility to supply signal to the actuator of the iron-rich pellets loading system.

EFFECT: invention increases efficiency of the iron-rich pellets melting in bath of the arc-type furnace due to the pellets supply to high temperature zone in near electrode space of the arc-type furnace under controlled mode using PC system of the steel making unit.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к электросталеплавильному производству, и может быть использовано для электроплавки стали с управлением процессом непрерывной загрузки металлизованных окатышей в дуговых печах.The invention relates to metallurgy, in particular to electric steel production, and can be used for electric melting of steel with the control of the process of continuous loading of metallized pellets in arc furnaces.

В дуговой печи для электроплавки стали (СССР (II) 711336, Кл. С21С 5/52. БИ №3 от 25.03.1980 г.; "Электрометаллургия", №9, 1962 - с. 13-18) используется метод загрузки металлизованных окатышей непрерывно по ходу электроплавки стали с применением ("Электрометаллургия", №9, 1962 - с. 13-18) трубчатых (полых) графитированных электродов.In an electric arc furnace for steel (USSR (II) 711336, Cl. C21C 5/52. BI No. 3 of 03/25/1980; "Electrometallurgy", No. 9, 1962 - p. 13-18), the method of loading metallized pellets is used continuously along the course of electric steel melting using (Electrometallurgy, No. 9, 1962 - p. 13-18) tubular (hollow) graphite electrodes.

В процессе ведения плавки окатышей в дуговой печи требуется (СССР №523142, Кл. С21С 5/52, 1976 и СССР №2082763 (13). С21С 5/52. Бюл. №18 от 27.06.1997) оптимальное соблюдение электрических параметров плавки в зависимости от теплового состояния шлакометаллической ванны агрегата, определяемое соотношением расхода окатышей в ванну и скорости их плавления по ходу плавки в печи.In the process of smelting pellets in an arc furnace, it is required (USSR No. 523142, Cl. C21C 5/52, 1976 and USSR No. 2082763 (13). C21C 5/52. Bull. No. 18 of 06/27/1997) optimal compliance with the electric parameters of the melting in depending on the thermal state of the slag metal bath of the unit, determined by the ratio of the consumption of pellets in the bath and the rate of their melting during melting in the furnace.

Для достижения высокой эффективности тепловой работы дуговой печи ("Электрометаллургия", №9, 1962 - с. 13-18) с применением трубчатых электродов для подачи металлизованных окатышей в ванну печи (РФ №2374582. Опубл. 27.11.2009 г. Бюл. №33 и РФ №2385952 от 10.04.2010 г.) разработаны различные методы управления процессом плавки металлизованных окатышей (СССР №523142, Кл. С21С 5/52, 1976 и СССР №2082763 (13). С21С 5/52. Бюл. №18 от 27.06.1997), учитывающие тепловые параметры работы дуговой печи.To achieve high thermal efficiency of the arc furnace (Electrometallurgy, No. 9, 1962 - pp. 13-18) using tubular electrodes for feeding metallized pellets into the furnace bath (RF No. 2374582. Publish. November 27, 2009 Bull. No. 33 and RF No. 2385952 dated 04/10/2010) developed various methods for controlling the process of smelting metallized pellets (USSR No. 523142, Cl. C21C 5/52, 1976 and USSR No. 2082763 (13). C21C 5/52. Bull. No. 18 from 06/27/1997), taking into account the thermal parameters of the arc furnace.

Недостатком всех вышеназванных устройств для электроплавки стали (СССР (II) 711336 Кл. С21С 5/52. БИ №3 от 25.03.1980 г.; "Электрометаллургия", №9, 1962 - с. 13-18] с управлением (СССР №523142 Кл. С21С 5/52, 1976 и СССР №2082763 (13). С21С 5/52. Бюл. №18 от 27.06.1997; РФ №2374582. Опубл. 27.11.2009 г. Бюл. №33 и РФ №2385952 от 10.04.2010 г.) процессами загрузки, нагрева и плавления окатышей в дуговой печи является невозможность учета при проведении расчетов таких факторов, как определение месторасположения локальных высокотемпературных зон при контакте электрических дуг с поверхностью жидкого металла под шлаком в ванне агрегата, а также отсутствие метода расчета поверхности мениска на локальной зоне внедрения электрических дуг в металл и, как следствие, невозможность определения оптимальной скорости загрузки металлизованных окатышей в эти локальные высокотемпературные зоны в подэлектродном пространстве ванны печи.The disadvantage of all of the above devices for electric steel melting (USSR (II) 711336 Cl. C21C 5/52. BI No. 3 of 03/25/1980; "Electrometallurgy", No. 9, 1962 - S. 13-18] with control (USSR No. 523142 Cl. C21C 5/52, 1976 and USSR No. 2082763 (13). C21C 5/52. Bull. No. 18 dated 06/27/1997; RF No. 2374582. Published on November 27, 2009 Bull. No. 33 and the Russian Federation No. 2385952 from 04/10/2010) the processes of loading, heating and melting the pellets in an arc furnace are the impossibility of taking into account factors such as determining the location of local high-temperature zones when electric arcs contact the surface of a liquid metal slag bath in the unit and the lack of the method of calculating the meniscus surface on the local area of introduction of arcs into the metal and, consequently, the inability to determine the optimum loading speed metallized pellets in these local high temperature zone in the furnace space subelectrode.

Для сокращения длительности электроплавки металлизованных окатышей, уменьшения пылеуноса с поверхности менисков в локальных зонах контакта электрических дуг с металлом и снижения расхода электроэнергии на процесс требуется осуществлять управление процессами электроплавки стали в соответствии с параметрами теплового состояния ванны при оптимизации режима загрузки окатышей на поверхности менисков жидкого металла, что не предусмотрено во всех известных дуговых печах для электроплавки стали с применением металлизованных окатышей.In order to reduce the duration of electric melting of metallized pellets, to reduce dust removal from the surface of menisci in local zones of contact of electric arcs with metal and to reduce the energy consumption for the process, it is necessary to control the processes of steel melting in accordance with the thermal state of the bath when optimizing the loading mode of pellets on the surface of meniscus of liquid metal which is not provided for in all known arc furnaces for electric steel smelting using metallized pellets.

Наиболее близким к изобретению является дуговая печь для (РФ №2487172. БИ №19 от 10.06.2013 и РФ №2487306 от 10.06.2013. БИ №19) электроплавки стали при непрерывной подаче металлизованных окатышей через трубчатые (полые) электроды и электрические дуги в подэлектродное высокотемпературное пространство в ванне агрегата. Однако в этих условиях электроплавки стали расход металлизованных окатышей не согласовывается с размерами поверхностей менисков в зонах контакта электрических дуг с жидким металлом, что не позволяет эффективно устранить испарение металла и пылеобразование при температурах более 3000°C на поверхностях менисков, а это, в свою очередь, не приводит к возможному повышению скорости плавления окатышей, увеличению выхода годной стали, снижению расхода электроэнергии на процесс и повышению производительности дуговой печи.Closest to the invention is an arc furnace for (RF No. 2487172. BI No. 19 of 06/10/2013 and RF No. 2487306 of 06/10/2013. BI No. 19) steel melts with continuous supply of metallized pellets through tubular (hollow) electrodes and electric arcs in sub-electrode high-temperature space in the unit bath. However, under these conditions, steel smelting consumption of metallized pellets is not consistent with the size of the meniscus surfaces in the contact zones of electric arcs with liquid metal, which does not allow to effectively eliminate metal evaporation and dust formation at temperatures above 3000 ° C on the surfaces of menisci, and this, in turn, does not lead to a possible increase in the melting rate of pellets, an increase in the yield of steel, a decrease in the energy consumption for the process, and an increase in the productivity of the arc furnace.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы дуговой печи для электроплавки стали при непрерывной загрузке металлизованных окатышей в локальные высокотемпературные зоны в ванне дуговой печи, т.е. сокращение продолжительности плавки, снижение пылеуноса из зоны плавления окатышей и расхода электроэнергии за счет исключения накопления не расплавившихся металлизованных окатышей в ванне агрегата.The technical result of the invention is to increase the efficiency of an electric arc furnace for steel melting while continuously loading metallized pellets into local high-temperature zones in the bath of an arc furnace, i.e. reduction of the melting time, reduction of dust removal from the pellet melting zone and energy consumption by eliminating the accumulation of not molten metallized pellets in the unit bath.

Технический результат по данному изобретению достигается тем, что дуговая печь для электроплавки стали с применением системы загрузки металлизованных окатышей через трубчатые электроды, включающая электрические дуги в шлакометаллическом расплаве ванны печи и компьютерную систему управления ходом электроплавки, отличающаяся тем, что компьютерная система управления снабжена программным блоком расчета параметров процесса плавки металлизованных окатышей при их нагреве электрическими дугами, плавлении на поверхностях менисков жидкого металла, причем программный блок компьютерной системы предназначен для расчета текущей скорости загрузки металлизованных окатышей (V_ок, кг/с) на поверхностях менисков при соблюдении условия:The technical result according to this invention is achieved in that an arc furnace for electric steel melting using a system for loading metallized pellets through tubular electrodes, including electric arcs in the slag-metal melt of the furnace bath and a computer control system for the course of electric melting, characterized in that the computer control system is equipped with a software calculation unit parameters of the process of melting metallized pellets when they are heated by electric arcs, melting liquid on meniscus surfaces of metal, wherein the software unit of a computer system for calculating the current loading speed metallized pellets (V _ca, kg / s) on the surfaces of the menisci when the condition:

$$V_{ок}\le V_{пл}=m_{ок}^{N/}{\tau }_{пл}=\frac{m_{ок}}{{\tau }_{пл}}\frac{3K{S}_{мен}}{S_{ок}}=\frac{4/3\pi r_{ок}^3{\rho }_{ок}}{{\tau }_{пл}}\frac{069069*3S_{мен}}{\pi r_{ок}^2}=\frac{\mathrm{3,6276}{S}_{мен}{r}_{ок}{\rho }_{ок}}{{\tau }_{пл}}$$

, кг/с, $$V_{\mathrm{about}\mathrm{to}}\le V_{Pl}=m_{\mathrm{about}\mathrm{to}}^{N/}{\tau }_{Pl}=\frac{m_{\mathrm{about}\mathrm{to}}}{{\tau }_{Pl}}\frac{3K{S}_{men}}{S_{\mathrm{about}\mathrm{to}}}=\frac{\mathrm{four}/3\pi r_{\mathrm{about}\mathrm{to}}^3{\rho }_{\mathrm{about}\mathrm{to}}}{{\tau }_{Pl}}\frac{069069*3S_{men}}{\pi r_{\mathrm{about}\mathrm{to}}^2}=\frac{\mathrm{3,6276}{S}_{men}{r}_{\mathrm{about}\mathrm{to}}{\rho }_{\mathrm{about}\mathrm{to}}}{{\tau }_{Pl}}$$

kg / s

где m_ок - масса окатыша, кг; N - число окатышей на поверхностях менисков, шт.; τ_пл - время плавления окатыша, с; $$K=\frac{\pi }{2*\sqrt{3}}$$

- Евклидовый коэффициент оптимальной укладки N числа окатышей на поверхности мениска; S_мен - поверхность мениска, м²; S_ок - поверхность, которую занимает один окатыш, м²; r_ок - радиус окатыша, м², и при этом скорость загрузки окатышей (V_ок, кг/с) сравнивают с (V_ок(э), кг/с) и с помощью компьютерной системы корректируют скорость V_ок по V_ок(э), зависящую от энергетической мощности печи, т.е. при соблюдении условия, что V_ок≤V_ок(э)=[Δq_в/(c_меV_t)-G₀]/τ, где $$\Delta q_d=\frac{Q_{в}}{d\tau }$$

- теплоусвоение ванны, кВт; Q_в - текущая величина теплосодержания шлакометаллической ванны в печи, кДж; с_ме - теплоемкость металла, кДж/(кг·К); G₀ - начальная масса металла до подачи окатышей в ванну, кг; τ - время, с; $$V_t=\frac{t_{опт}-t}{\tau }=\frac{\Delta t+\left(1539-85\left[C\right]-t_{ме}\right)}{\tau }$$

- оптимальная скорость нагрева металла по ходу электроплавки, °C/мин, где Δt=75±15°C - оптимальный перегрев металла над ликвидусом; t_опт и t_ме - оптимальная и текущая температура металла по ходу электроплавки, °C; [С] - концентрация углерода в жидком металле, %, и, кроме того, дуговая печь, отличающаяся тем, что программный блок выполнен с возможностью рассчитывать S_мен=2π(R_эл+L_д]*h_мен и $${\tau }_{пл}=\left(\mathrm{2,9782}{r}_{ок}-\mathrm{3,7975}\right){\alpha }^{\left(-\mathrm{0,0084}{r}_{ок}-\mathrm{0,7868}\right)}$$

, где R_эл - радиус электрода, м; L_д=(U_д-U_а-к)/β_и - длина дуги, м; U_а-к - анодно-катодное падение напряжения, которое для условий выплавки электростали в ДСП принимали равным U_а-к=30 В; β_и - градиент напряжения в столбе дуги (в зависимости от периода плавки β_и=500-1000 В/м); $$U_{д}=\sqrt{U_{2ф}^2-{\left(I_{д}{x}_{э}\right)}^2}-I_{д}{r}_{к}$$

- напряжение дуги, В; $$U_{2ф}=U_{2л}/\sqrt{3}$$

- вторичное фазное напряжение трансформатора, В; U_2л - вторичное линейное напряжение, В; I_д - сила тока дуги, Ом; x_э=x_кэк_х - эксплуатационное индуктивное сопротивление электрической цепи, мОм; x_кз=3,4·10^-3 и к_х=1,07÷1,15 - параметры, зависящие от периода плавления; r_к=0,4 мОм - активное сопротивление электрической цепи; x_кэ=3*10^-3 I_д - высота заглубления дуги, м; r_ок - радиус окатыша, мм; $$\alpha =\frac{Nu*\lambda }{d_{ок}}$$

- коэффициент теплоотдачи от дуги на поверхность мениска в зоне плавления окатышей, где λ=1,1 - коэффициент теплоотдачи, Вт/м·К; d_ок=0,012 - средний диаметр металлизованных окатышей, м; Nu=0,194*Re^0,791 - число Нуссельта, где Re=W*d_ок/ν - число Рейнольдса; W=V_СО/S_в - скорость перемешивания ванны, м/с; V_СО - скорость обезуглероживания металла в период плавления окатышей, которая по результатам обработки опытных плавок составляет 0,02%[С]/мин; S_в - площадь поверхности ванны, м²; ν - кинематический коэффициент вязкости шлака, м²/с, причем дуговая печь отличается тем, что имеет транспортную систему подачи окатышей в трубчатые электроды, которая сочленена со сложными механизмами компьютерной системы управления плавкой стали, а также тем, что в дуговой печи программный блок компьютерной системы предназначен для вычисления текущих расчетов параметров электроплавки окатышей в зависимости от данных теплового состояния ванны, характеристик нагрева и плавления окатышей в ней и, кроме того, дуговая печь отличается тем, что в процессе ведения плавки окатышей в дуговой печи предусмотрено оптимальное соблюдение электрических параметров плавки в зависимости от теплового состояния шлакометаллической ванны агрегата, определяемое соотношением расхода окатышей в ванну и скорости их плавления по ходу плавки в печи.where m _ok - the weight of the pellet, kg; N is the number of pellets on the surfaces of the menisci, pcs .; τ _PL - pellet melting time, s; $$K=\frac{\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="\pi "\; filenames="00000009.png"\; state="\{\{state\}\}">\pi </figure-callout>}}{2*\sqrt{3}}$$

- Euclidean coefficient of optimal stacking N of the number of pellets on the meniscus surface; S _men - the surface of the meniscus, m ² ; S _ok - the surface, which is one pellet, m ² ; r _ok - the radius of the pellet, m ² , and the loading speed of the pellets (V _ok , kg / s) is compared with (V _{ok (e)} , kg / s) and using a computer system, the speed V _{ok is} adjusted to V _{ok (e )} , depending on the energy capacity of the furnace, i.e. subject to the condition that V _ok ≤V _{ok (e)} = [Δq _in / (c _me V _t ) -G ₀ ] / τ, where $$\Delta q_d=\frac{Q_{\mathrm{at}}}{d\tau }$$

- heat absorption of the bath, kW; Q _in - the current value of the heat content of the slag metal bath in the furnace, kJ; with _me - the heat capacity of the metal, kJ / (kg · K); G ₀ - the initial mass of the metal before feeding the pellets into the bath, kg; τ is the time, s; $$V_t=\frac{t_{\mathrm{about}Pt}-t}{\tau }=\frac{\Delta t+\left(1539-85\left[C\right]-t_{me}\right)}{\tau }$$

- optimal metal heating rate along the course of electric melting, ° C / min, where Δt = 75 ± 15 ° C - optimal metal overheating over liquidus; t _opt and t _me - optimal and current temperature of the metal along the course of electric melting, ° C; [C] is the carbon concentration in the liquid metal,%, and, in addition, an arc furnace, characterized in that the program unit is configured to calculate _Smen = 2π (R _el + L _d ] * _hmen and $${\tau }_{Pl}=\left(2.9782r_{\mathrm{about}\mathrm{to}}-3.7975\right){\alpha }^{\left(-0.0084r_{\mathrm{about}\mathrm{to}}-0.7868\right)}$$

where R _el is the radius of the electrode, m; L _d = (U _d -U _a-k ) / β _and - the length of the arc, m; _{And a U--} anode-cathode voltage drop, which for electric steelmaking EAF conditions _and taken to be _U-k = 30; β _and - stress gradient in the arc column (depending on the melting period β _and = 500-1000 V / m); $$U_d=\sqrt{U_{2f}^2-{\left(I_d{x}_{\mathrm{uh}}\right)}^2}-I_d{r}_{\mathrm{to}}$$

- arc voltage, V; $$U_{2f}=U_{2l}/\sqrt{3}$$

- secondary phase voltage of the transformer, V; U _2l - secondary line voltage, V; I _d - arc current, Ohm; x _e = x _ke k _x - operational inductive resistance of the electric circuit, mOhm; x _kz = 3.4 · 10 ^-3 and k _x = 1.07 ÷ 1.15 - parameters depending on the melting period; r _to = 0.4 mOhm - the active resistance of the electric circuit; x _ke = 3 * 10 ^-3 I _d - the depth of the arc depth, m; r _ok - the radius of the pellet, mm; $$\alpha =\frac{Nu*\lambda }{d_{\mathrm{about}\mathrm{to}}}$$

- heat transfer coefficient from the arc to the surface of the meniscus in the melting zone of the pellets, where λ = 1,1 - heat transfer coefficient, W / m · K; d _ok = 0,012 - the average diameter of metallized pellets, m; Nu = 0,194 * Re ^0,791 - Nusselt number, where Re = W * d _c / ν - Reynolds number; W = V _СО / S _в - bath mixing speed, m / s; V _СО - the rate of decarburization of the metal during the melting period of the pellets, which, according to the results of processing the experimental melts, is 0.02% [C] / min; S _in - bath surface area, m ² ; ν is the kinematic coefficient of slag viscosity, m ² / s, moreover, the arc furnace is characterized in that it has a transport system for feeding pellets into tubular electrodes, which is coupled with complex mechanisms of a computer control system for melting steel, as well as in that in the arc furnace a program block of a computer The system is designed to calculate current calculations of the parameters of pellet electric smelting, depending on the thermal state of the bath, the characteristics of heating and melting of the pellets in it, and, in addition, the arc furnace is characterized in that during the process of smelting pellets in an arc furnace, optimal compliance with the electrical parameters of the smelting is provided, depending on the thermal state of the slag metal bath of the unit, determined by the ratio of the consumption of pellets in the bath and their melting rate during melting in the furnace.

Принципиальное отличие предложенной дуговой печи от известного, по прототипу (РФ №2487172. БИ №19 от 10.06.2013; РФ №2487306 от 10.06.2013. БИ №19), включающего скорость подачи металлизованных окатышей в подэлектродное пространство в зависимости от параметров их нагрева и плавления, заключается в том, что выбор скорости текущей загрузки окатышей (V_ок, кг/с) осуществляют в зависимости от плавки и электрических параметров дуг, а также от размеров поверхностей менисков и вводят коррекцию этой скорости (V_ок, кг/с) по скорости (V_ок(э), кг/с), учитывающая теплоэнергетическое состояние шлакометаллической ванны в дуговой печи. Иначе говоря, существенная новизна изобретения заключается в том, что при определении поверхности менисков (S_мен) в зоне контакта электрической дуги с жидким металлом под шлаком находят требуемое количество окатышей (N) для этой поверхности и затем рассчитывают скорость их плавления (V_ок, кг/с), сравнивают значение V_ок со скоростью V_ок(э) и корректируют V_ок≤V_ок(э), т.е. создаются условия плавки окатышей при максимальных энергетических возможностях работы дуговой печи.The fundamental difference between the proposed arc furnace and the known one according to the prototype (RF No. 2487172. BI No. 19 of 06/10/2013; RF No. 2487306 of June 10, 2013. BI No. 19), including the feed rate of metallized pellets into the sub-electrode space, depending on their heating parameters and melting, lies in the fact that the selection of the speed of the current loading of pellets (V _ok , kg / s) is carried out depending on the melting and electrical parameters of the arcs, as well as on the size of the surface of the menisci and introduce a correction of this speed (V _ok , kg / s) the speed (V _{c (e),} kg / s), which takes into account teploener eticheskoe state of a slag bath in an electric arc furnace. In other words, a significant novelty of the invention lies in the fact that when determining the surface of the menisci (S _men ) in the zone of contact of the electric arc with liquid metal under the slag, the required number of pellets (N) for this surface is found and then their melting rate (V _ok , kg / s), compare the value of V _ok with a speed of V _{ok (e)} and adjust V _ok ≤V _{ok (e)} , i.e. conditions are created for the melting of pellets at the maximum energy capabilities of the arc furnace.

На фиг. 1 приведена структурная схема, поясняющая описываемую дуговую печь для электроплавки стали с применением металлизованных окатышей. В межплавочный период сигналы с датчика веса лома (1) и датчика веса вспомогательных сыпучих материалов (2) поступают в блок управления (3) компьютерной системы (управляющая микроЭВМ), где они запоминаются. В процессе непрерывной загрузки металлизованных окатышей из бункера (4) по конвейерам (5) и (6) в воронку (7) и при плавлении окатышей в печи (8) сигналы с датчика потребляемой активной мощности (9) поступают в блок управления (3) компьютерной системы. В зависимости от величины активной мощности блок управления (3) выбирает начальную скорость загрузки металлизованных окатышей и выдает сигнал в исполнительный механизм системы загрузки (10). При этом теплоэнергетическое состояние ванны контролируется системой контроля температуры металла (11) и коррекция скорости загрузки окатышей осуществляется блоком управления (3) путем изменения задания исполнительному механизму загрузки (10). Сигналы с датчика потребляемой мощности (12) и с датчика веса металлизованных окатышей (13) поступают в блок управления (3). При этом датчиками тока (14) и напряжения (15) оцениваются электрический режим и параметры электрических дуг в системе трубчатые электроды (16) и жидкий металл (17) под шлаком (18). Электрические дуги (19), образующиеся на торцах электродов (16), воздействуют на шлак (18) и достигают локальной зоны (20) с образованием поверхностей менисков на жидком металле (17), где располагаются металлизованные окатыши на высокотемпературных поверхностях, где они нагреваются и плавятся при весьма высоких скоростях, т.е. эти скорости в 5-6 раз выше плавления окатышей вне зоны высоких температур. Программный блок (21) осуществляет расчеты параметров плавления окатышей в зонах контакта дуг с поверхностью менисков с учетом ввода других данных (22) для компьютерной системы. Расчетная скорость загрузки окатышей (V_ок) в программном блоке (21) передается в блок управления (3), фиксируется, сравнивается и корректируется, при необходимости, по скорости загрузки окатышей (V_ок(э)), определяемая в зависимости от величины активной мощности, и эти сигналы блок управления (3) выдает на исполнительный механизм системы загрузки. В идеале расчетная скорость подачи окатышей (V_ок) должна обеспечивать постоянную загруженность трех поверхностей менисков с тем, чтобы исключить (или существенно снизить) испарение железа за счет охлаждения окатышами температуры поверхности металла в менисках до температуры испарения металла. Этим самым решается задача уменьшения пылеуноса из локальных поверхностей нагрева и плавления окатышей и, одновременно, существенно возрастают скорости (в 5-6 раз) плавления окатышей. Однако скорость загрузки окатышей (V_ок) в локальные зоны менисков должна быть соизмерима с теплоэнергетическими возможностями дуговой печи, т.е. V_ок≤V_ок(э). Если имеются возможности увеличения V_ок, что фиксируется, расчетами в программном блоке (21), то нужно увеличивать и тепловую мощность печи, т.е. > V_ок(э), а если нет такой возможности, то следует V_ок уменьшать путем воздействия на расчетные параметры электрического и технологического режимов электроплавки стали с учетом особенностей подачи окатышей через трубчатые (полые) электроды в ванну дуговой печи. При этом электроды (см. фиг. 2) находятся в жидком вспененном шлаке (23), куда через осевые отверстия электродов (24) погружают металлизованные окатыши (28), которые концентрируются в конусной воронке (26), закрепленной на электрододержателе (25), а в конусную воронку (26) наряду с окатышами (28) подводится углеродсодержащий порошок (27) и поток газообразного азота (29), т.е. в электрическую дугу (30) одновременно или периодически (фиг. 2) подводятся окатыши (28), порошок углерода (27) и газообразный азот (29), что позволяет повысить эффективность нагрева и плавления металлизованных окатышей (28), обеспечить вспененность шлака (23) и с помощью азота (или аргона) стабилизировать электрическую дугу в печи.In FIG. 1 is a structural diagram explaining the described arc furnace for electric steel smelting using metallized pellets. In the inter-melting period, signals from the scrap weight sensor (1) and the weight sensor of the auxiliary bulk materials (2) enter the control unit (3) of the computer system (control microcomputer), where they are stored. During the continuous loading of metallized pellets from the hopper (4) through conveyors (5) and (6) to the funnel (7) and when the pellets are melted in the furnace (8), signals from the sensor of consumed active power (9) are sent to the control unit (3) computer system. Depending on the amount of active power, the control unit (3) selects the initial loading speed of metallized pellets and gives a signal to the actuator of the loading system (10). In this case, the heat and power state of the bath is controlled by the metal temperature control system (11) and the correction of the loading speed of the pellets is carried out by the control unit (3) by changing the task of the executive loading mechanism (10). Signals from the power consumption sensor (12) and from the weight sensor of metallized pellets (13) enter the control unit (3). In this case, the electric mode and parameters of the electric arcs in the system of tubular electrodes (16) and liquid metal (17) under the slag (18) are evaluated by current sensors (14) and voltage (15). Electric arcs (19) formed at the ends of the electrodes (16) act on the slag (18) and reach the local zone (20) with the formation of meniscus surfaces on liquid metal (17), where metallized pellets are located on high-temperature surfaces where they are heated and melt at very high speeds, i.e. these speeds are 5-6 times higher than the melting of pellets outside the high temperature zone. The program unit (21) calculates the melting parameters of the pellets in the zones of contact of the arcs with the surface of the menisci taking into account the input of other data (22) for the computer system. The calculated pellet loading speed (V _ok ) in the program block (21) is transmitted to the control unit (3), recorded, compared and corrected, if necessary, by the pellet loading speed (V _{ok (e)} ), determined depending on the value of active power , and these signals are sent by the control unit (3) to the actuator of the loading system. Ideally, the calculated pellet feed rate (V _ok ) should provide a constant load of the three meniscus surfaces in order to exclude (or significantly reduce) the evaporation of iron due to the pellets cooling the metal surface temperature in the menisci to the metal evaporation temperature. This solves the problem of reducing dust from local heating and melting surfaces of pellets and, at the same time, the melting rates of pellets significantly increase (5-6 times). However, the loading speed of pellets (V _ok ) into the local areas of the menisci should be commensurate with the heat and power capabilities of the arc furnace, i.e. V _ok ≤V _{ok (e)} . If there is a possibility of increasing V _ok , which is fixed by calculations in the program block (21), then it is necessary to increase the thermal power of the furnace, i.e. > V _{ok (e)} , and if this is not possible, then V _ok should be reduced by influencing the calculated parameters of the electric and technological modes of steel melting, taking into account the peculiarities of feeding pellets through tubular (hollow) electrodes into the arc furnace bath. In this case, the electrodes (see Fig. 2) are in liquid foamed slag (23), where metallized pellets (28) are immersed through the axial holes of the electrodes (24), which are concentrated in a cone funnel (26) fixed to the electrode holder (25), and a carbon-containing powder (27) and a stream of gaseous nitrogen (29) are fed into the cone funnel (26) along with pellets (28); Pellets (28), carbon powder (27) and nitrogen gas (29) are fed simultaneously or periodically (Fig. 2) into an electric arc (30), which allows to increase the heating and melting efficiency of metallized pellets (28), to ensure foaming of slag (23 ) and using nitrogen (or argon) to stabilize the electric arc in the furnace.

Эффективность применения предлагаемой дуговой печи для электроплавки стали не вызывает сомнения ("Электрометаллургия", №9, 1962 - с. 13-18; 4 - РФ №2374582. Опубл. 27.11.2009 г. Бюл. №33; РФ №2385952 от 10.04.2010 г.) из-за того факта, что температура поверхности в зоне контакта электрических дуг с металлом примерно на 800-1200°С выше, чем в зонах вне действия дуг и поэтому организованная подача окатышей в эти локальные высокотемпературные зоны по новому методу расположения окатышей приводит к увеличению скорости их плавления, а следовательно, к повышению производительности печи и снижению расхода электроэнергии на процесс плавки стали. Анализ предварительных данных (СССР (II) 711336, Кл. С21С 5/52. БИ №3 от 25.03.1980 г.; "Электрометаллургия", №9, 1962 - с. 13-18) при локальной загрузке металлизованных окатышей (СССР №523142, Кл. С21С 5/52, 1976 и Авт. Свид. СССР №2082763 (13). С21С 5/52. Бюл. №18 от 27.06.1997; РФ №2374582. Опубл. 27.11.2009 г. Бюл. №33; РФ №2385952 от 10.04.2010 г.) в зону высоких температур (РФ №2487172. БИ №19 от 10.06.2013; РФ №2487306 от 10.06.2013. БИ №19) в ванне дуговой печи свидетельствует о том, что при использовании предлагаемого способа электроплавки стали достигается существенное снижение выноса плавильной пыли из агрегата, повышается выход годной стали, увеличивается производительность печи (на 3-5%) и уменьшается удельный расход электроэнергии на процесс (более 35 кВт·ч/т) выплавки стали в дуговых печах.The effectiveness of the proposed arc furnace for electric steel melting is not in doubt ("Electrometallurgy", No. 9, 1962 - pp. 13-18; 4 - RF No. 2374582. Published on November 27, 2009 Bull. No. 33; RF No. 2385952 dated 10.04 .2010) due to the fact that the surface temperature in the contact zone of electric arcs with metal is approximately 800-1200 ° C higher than in areas outside the action of arcs and therefore the organized supply of pellets to these local high-temperature zones according to the new location method pellets leads to an increase in their melting rate and, consequently, to an increase in the producer awns furnace and reduce energy consumption for steel smelting process. Analysis of preliminary data (USSR (II) 711336, Cl. C21C 5/52. BI No. 3 of 03/25/1980; "Electrometallurgy", No. 9, 1962 - p. 13-18) with local loading of metallized pellets (USSR No. 523142, Cl. C21C 5/52, 1976 and Auth. St. USSR No. 2082763 (13) .C21C 5/52. Bull. No. 18 dated 06/27/1997; RF No. 2374582. Published on 11/27/2009 Bull. 33; RF No. 2385952 of 04/10/2010) to the high temperature zone (RF No. 2487172. BI No. 19 of 06/10/2013; RF No. 2487306 of 06/10/2013. BI No. 19) in the bath of an arc furnace indicates that when using the proposed method of steel melting, a significant decrease in the removal of melting dust from the unit is achieved, increasing the yield of suitable steel is increased, the furnace productivity increases (by 3-5%) and the specific energy consumption for the process (more than 35 kWh / t) of steel smelting in arc furnaces decreases.

Claims (3)

1. Дуговая печь для выплавки стали из металлизованных окатышей, содержащая систему загрузки металлизованных окатышей через трубчатые электроды с датчиками веса лома, сыпучих материалов и веса металлизованных окатышей, систему контроля температуры металла и систему управления ходом плавки с управляющей микроЭВМ и датчиками потребления активной мощности и потребления мощности и датчиками тока и напряжения, отличающаяся тем, что система управления ходом плавки снабжена программным блоком расчета параметров процесса плавки металлизованных окатышей, при этом микроЭВМ выполнена с возможностью выдачи сигнала в исполнительный механизм системы загрузки металлизованных окатышей.1. An arc furnace for steelmaking from metallized pellets, comprising a system for loading metallized pellets through tubular electrodes with sensors for the weight of scrap, bulk materials and the weight of metallized pellets, a metal temperature control system and a control system for the melting process with a control microcomputer and sensors for active power consumption and consumption power and current and voltage sensors, characterized in that the control system for the melting process is equipped with a program unit for calculating the parameters of the metallization melting process pellets, while the microcomputer is configured to provide a signal to the actuator of the loading system of metallized pellets. 2. Дуговая печь по п. 1, отличающаяся тем, что программный блок системы предназначен для вычисления текущих расчетов параметров процесса плавки металлизованных окатышей в зависимости от данных теплового состояния ванны, характеристик нагрева и плавления окатышей в ней.2. The arc furnace according to claim 1, characterized in that the program unit of the system is designed to calculate current calculations of the parameters of the process of melting metallized pellets depending on the thermal state of the bath, the characteristics of heating and melting of the pellets in it. 3. Дуговая печь по п. 1, отличающаяся тем, что программный блок системы предназначен для расчета текущей скорости загрузки металлизованных окатышей. 3. The arc furnace according to claim 1, characterized in that the program unit of the system is designed to calculate the current loading speed of metallized pellets.

Images