SU1700776A1 - Method of protection of electrode of electric arc furnace against oxidization - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Цель изобретени  - сокращение расхода графита. В сквозные каналы в теле электрода осуществл ют подачу углеродсодержа- щего газа пульсирующей струей в зависимости от токовой нагрузки. 1 ил.The invention relates to electrical engineering. The purpose of the invention is to reduce the consumption of graphite. Carbon-containing gas is supplied to the through channels in the electrode body by a pulsating jet depending on the current load. 1 il.

Description

Изобретение относитс  к области электротехники .This invention relates to the field of electrical engineering.

Целью изобретени   вл етс  сокращение удельного расхода графита.The aim of the invention is to reduce the specific consumption of graphite.

На чертеже показан электрод электродуговой печи, продольный разрез.The drawing shows the electrode of an electric arc furnace, a longitudinal section.

Электрод состоит из верхней металлической охлаждаемой части 1, котора  соедин етс  ниппелем 2 с расходуемой графитовой частью 3. Через электрод по каналу 4 подаетс  углеродсодержащий газ. Выход газа в рабочее пространство печи - через сквозные отверсти  5 в графитовом наконечнике .The electrode consists of an upper metal cooled part 1, which is connected by a nipple 2 to a graphite part 3 consumed. Carbon-containing gas is fed through the electrode through channel 4. The exit of gas into the working space of the furnace is through the through holes 5 in the graphite tip.

После выпуска металла из печи в период межплавочного просто  количество газа, поступающего через электрод в рабочее пространство печи, минимально и находитс  в пределах 5-50 м3/ч.After the metal is released from the furnace during the interfusion phase, the amount of gas flowing through the electrode into the furnace working space is minimal and is in the range of 5-50 m3 / h.

Подача газа в этот период целесообразна по следующим соображени м. Электрод окисл етс  все врем , пока он гор чий (светитс ).The gas supply during this period is expedient for the following reasons. The electrode is oxidized all the time while it is hot (luminous).

Реакци  окислени  графита идет по известной закономерностиThe oxidation reaction of graphite follows a known pattern.

С+02 - СО, С02.C + 02 - CO, C02.

Окисление боковой поверхности электрода ведет к уменьшению его диаметра, повышенному расходу графита и увеличению веро тности поломок, что также увеличивает , причем весьма существенно, удельный расход электродов. Пропускаемый через электрод углеродсодержащий газ, например природный, выдел етс  через отверсти  в графитовом наконечнике, образу  вокруг электрода оболочку, скорость движени  которой определ етс  гидростатическим давлением печи на уровне торца электрода. Газ, попада  в гор чую печь и двига сь вдоль раскаленной поверхности графитового электрода, нагреваетс , частично может сгореть и частично разлагаетс  с выделением сажистого углерода. Рассмотрим сначала, что дает разложение газа типа природного с точки зрени  экономии электродов , На процесс разложени  газа расхоСОThe oxidation of the side surface of the electrode leads to a decrease in its diameter, an increased consumption of graphite and an increase in the probability of breakdowns, which also increases, and quite significantly, the specific consumption of electrodes. A carbon-containing gas, e.g. natural gas, passed through the electrode is released through the holes in the graphite tip, forming a shell around the electrode, the speed of which is determined by the hydrostatic pressure of the furnace at the end of the electrode. The gas, entering the hot furnace and moving along the hot surface of the graphite electrode, heats up, partially may burn and partially decomposes with release of soot carbon. Consider first what the decomposition of a type of natural gas gives in terms of saving of electrodes.

сwith

VI оVi o

оabout

ч|h |

VI VI

дуетс  теплоичто.снижа ет температуру вокруг электрода и уменьшает скорость реакции окислени  его боковой поверхности. -Восход щий поток газа с частицами сажи экранизирует поверхность электрода от контакта с окислительной атмосферой печи. Частично проход ща  реакци  взаимодействи  сажистого углерода с кислородом печной атмосферы с образованием СО и СОа снижает окислительный потенциал газовой среды вокруг электрода.heat energy is blown down which reduces the temperature around the electrode and reduces the rate of oxidation of its side surface. - The upward flow of gas with soot particles screens the surface of the electrode from contact with the oxidizing atmosphere of the furnace. Partially passing the reaction of carbon black with oxygen in the furnace atmosphere with the formation of CO and CO reduces the oxidizing potential of the gas medium around the electrode.

Сажистые частицы, попадающие в зазор между верхней и нижней част ми электрода , будут выполн ть роль уплотнител  резьбового соединени . Соотношение, по которому газ пульсирующей струей подаетс  через электрод в зависимости от токовой нагрузки периода жидкой ванны, имеет вид (1+KJ) и получено на основе экспериментальных данных.Black particles that fall into the gap between the upper and lower parts of the electrode will act as a sealant for the threaded joint. The ratio by which the gas is pulsed by the jet through the electrode depending on the current load of the liquid bath period is (1 + KJ) and is obtained on the basis of experimental data.

Предельные значени  расхода газа при отключенных электродах выбраны из следующих соображений. Установлено, что при расходе углеродсодержащего газа менее 5 м3/ч эффект защиты боковой поверхности графитового электрода отсутствует. Св зано это с тем, что при У0 5 м3/ч скорость движени  газа по каналам электрода настолько низка, что процесс разложени  газа происходит в теле электрода, так как гра фит в силу своей большой теплопроводности хорошо прогреваетс  на всю толщину. Образующиес  при разложении сажистые частицы (температура начала разложени  углеродсодержащих газов, например природного около 600°С) закупоривают отверсти  дл  прохода газов, и газова  стру  (струи) на пути выхода в печное пространство встречает большое сопротивление.The limiting values of the gas flow with the electrodes off are selected from the following considerations. It has been established that when the carbon-containing gas flow rate is less than 5 m3 / h, there is no effect of protecting the side surface of the graphite electrode. This is due to the fact that at U0 5 m3 / h, the speed of movement of gas through the channels of the electrode is so low that the process of decomposition of the gas takes place in the body of the electrode, since graph fits, due to its high thermal conductivity, warms up well throughout its thickness. The soot particles formed during decomposition (the temperature of the onset of decomposition of carbon-containing gases, for example, natural gas at about 600 ° C) plug the holes for the passage of gases, and the gas stream (jet) on the exit path to the furnace space encounters great resistance.

Экспериментально установлено также, что при У 50 м3/ч вокруг электрода образуетс  оптически плотное (с большим со- держанием сажи, взвешенной в газовом слое) газовое кольцо, экранирующее электрод даже большого диаметра в электродуговых печах 610 мм (ДСП-200) от печной атмосферы достаточно надежно, и дальнейшее увеличение расхода газа эффекта практически не дает.It has also been established experimentally that, at D 50 m3 / h, an optically dense (with a high content of soot suspended in the gas layer) a gas ring is formed around the electrode, shielding the electrode of even large diameter in arc furnaces 610 mm (EAF-200) from the furnace atmosphere quite reliably, and a further increase in the gas consumption effect practically does not.

После завалки лома и включени  печи температура графитового электрода должна возрастать, однако в св зи с тем, что холодный лом, аккумулиру  тепло, резко снижает температуру печных газов, температура наружной поверхности электродов не увеличиваетс , во вс ком случае это увеличение незначительно даже по сравнению с периодом межплавочного просто . Поэтому реакционна  способность поверхности графитовых электродов не повышаетс , аAfter the scrap is filled and the furnace is turned on, the temperature of the graphite electrode should increase, however, due to the fact that cold scrap accumulates heat, drastically reduces the temperature of furnace gases, the temperature of the outer surface of the electrodes does not increase, in all cases this increase is insignificant even compared to The period of intermelting is simple. Therefore, the reactivity of the surface of the graphite electrodes does not increase, and

расход углеродсодержащего газа, подаваемого через электроды, поддерживаетс  на минимальном уровне Уо.The consumption of carbon-containing gas supplied through the electrodes is kept at a minimum level V0.

Наибольшие скорости окислени  боковой поверхности графитового электрода приходитс  на период жидкой ванны, когда дуги неэкранированы ломом и облучают непосредственно электроды. Особенно резко вли ние облучени  дуг поверхности элект0 родов про вл етс  у печей, работающих ha длинных дугах со сверхмощными печными трансформаторами. Кроме того, в период жидкой ванны электроды получают нагрузку и переизлучением энергии дуг зеркаломThe greatest oxidation rates of the side surface of the graphite electrode occur during the liquid bath period, when the arcs are unshielded with scrap and the electrodes are irradiated directly. Particularly sharply, the effect of irradiating arcs of electric surfaces of genera is manifested in furnaces operating ha long arcs with heavy-duty furnace transformers. In addition, in the period of the liquid bath, the electrodes receive a load and re-radiation of the energy of the arcs by the mirror

5 ванны и поверхностью кладки. Это весьма существенно дл  участков электродов выше 0,6-0,8 м от торцовой поверхности, Известно , например, что на длине графитового электрода до 0,8 м от торца тепловые на0 грузки могут достигать значений, превышающих 1000-1200 кВт/м2 (относитс  к Печам, работающим с мощными и сверхмощными трансформаторами). Учитыва  также, что температура печных газов в этот период на5 ходитс  на уровне 1200-1500°С, следовательно реакционна  способность- печной среды имеет наивысшее по сравнению с другими периодами значение, скорость окислени  графита в период жидкой ванны5 baths and surface masonry. This is very significant for electrode areas above 0.6-0.8 m from the end surface. It is known, for example, that for a length of graphite electrode up to 0.8 m from the end, heat loads can reach values exceeding 1000-1200 kW / m2 ( refers to Furnaces that work with powerful and super power transformers). Taking into account also that the temperature of the furnace gases during this period is 5 at the level of 1200-1500 ° С, therefore the reactivity of the furnace environment has the highest value in comparison with other periods, the oxidation rate of graphite during the liquid bath period

0 максимальна и зависит от токовой нагрузки электрода.0 is maximum and depends on the current load of the electrode.

Токова  нагрузка электрода определ ет не только выдел емую им мощность, котора  и определ ет температуру графита и,The current load of the electrode determines not only the power released by it, which determines the temperature of graphite and

5 следовательно, угар электрода за счет окислени  боковой поверхности, но и определ ет величину так называемого Джоулева тепла, которое выдел етс  в проводнике при пропускании через него тока. Это теп/1о5 therefore, the frenzy of the electrode due to oxidation of the side surface, but also determines the amount of so-called Joule heat that is released in the conductor when current is passed through it. This is tep / 1o

0 дополнительно повышает температуру графита , способству  ускорению его эрозии.0 additionally raises the temperature of graphite, contributing to the acceleration of its erosion.

В св зи с этим предлагаетс  увеличить расход углеродсодержащего газа пропорционально току периода плавлени .Therefore, it is proposed to increase the consumption of carbon-containing gas in proportion to the current of the melting period.

5 Соосна  подача газа в канал электрода пульсирующей струей обеспечивает очистку га зовых каналов в теле электрода от частиц сажистого углерода при разложении газа в самом электроде. Установлено, что при ми0 нимальном расходе газа У0 очистка газовых каналов возможна при частоте пульсаций не менее 20 в 1 мин, в противном случае каналы зашлаковываютс  сажей. Пульсирующа  стру  как бы пробивает каналы, поддержи5 ва  их в состо нии проходимости дл  газового потока. С увеличением расхода газа через электроды - период жидкой ванны - частота пульсации газовой струи, обеспечивающа  проходимость каналов, снижаетс  Экспериментально установлено, что дл  периода жидкой ванны она не менее 10 в 1 мин,5 Coaxial gas supply to the electrode channel with a pulsating jet ensures the cleaning of gas channels in the electrode body from black carbon particles during gas decomposition in the electrode itself. It has been established that with a minimum gas consumption V0, cleaning of the gas channels is possible at a pulsation frequency of at least 20 in 1 min, otherwise the channels are slagged with soot. The pulsating jet as if pierces the channels, maintaining them in the state of permeability for the gas flow. With an increase in gas flow through the electrodes — the period of the liquid bath — the frequency of the pulsation of the gas jet, which ensures the passage of the channels, decreases. It has been established experimentally that for the period of the liquid bath it is not less than 10 in 1 minute,

Возможно также, что часть газа, подаваемого через электроды, сгорит не успев разложитьс . Выдел ющеес  при этом тепло в какой-то мере сократит потребности электроэнергии, а в период межплавочного просто  и начальных периодов плавки горени  газа вблизи поверхности электрода предотвратит или существенно см гчит теп- лОвой удар при включении печи.It is also possible that part of the gas supplied through the electrodes will burn out before it decomposes. The heat released in this way will in some way reduce the needs of electricity, and during the period of intermelting simply and the initial periods of gas melting near the electrode surface will prevent or significantly reduce the heat stroke when the furnace is turned on.

Значение коэффициента пропорциональности К получено экспериментально с учетом статистического анализа расхода электродов различных диаметров на различных заводах страны.The value of the coefficient of proportionality K was obtained experimentally, taking into account the statistical analysis of the consumption of electrodes of various diameters at various plants in the country.

Таким образом, подача углеродсодер- жащего газа через электроды в зависимости от токовой нагрузки периода жидкой ванны существенно уменьшит окисление боковой поверхности графитового электрода, предотвратит уменьшение его диаметра на всей длине, и, следовательно, снизит веро тность поломок электродов, благодар  чему сократитс  расход графита при выплавке стали.Thus, the supply of carbon-containing gas through the electrodes, depending on the current load of the liquid bath period, will significantly reduce oxidation of the side surface of the graphite electrode, prevent its diameter from decreasing over the entire length, and, therefore, reduce the likelihood of electrode breakage, thereby reducing the consumption of graphite at steel smelting.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ защиты электрода электродуговой печи от окислени , при котором ствл ют подачу углеродсодержащего газаClaim Method for Protecting an Electrode of an Electric Arc Furnace Against Oxidation Wherein Carbon Gas соосно электроду через сквозные каналы в его теле, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  удельного расхода графита , подачу углеродсодержащего газа осуществл ют пульсирующей струей, причем вcoaxially the electrode through the through channels in its body, characterized in that, in order to reduce the specific consumption of graphite, the carbon-containing gas is supplied by a pulsating jet, and in период межплавочного просто  и расплавлени  частоту пульсаций поддерживают не менее 20 в 1 мин, в период образовани  жидкой ванны - не менее 10 в 1 мин, в период межплавочного просто  и расплавлени  поддерживают минимальный расход газа У м3/ч, а в период образовани  жидкой ванны - ), где У - расход газа м /ч;the period of simple melting and melting the pulsation frequency is maintained at least 20 in 1 min, during the formation of a liquid bath - at least 10 in 1 min, in the period of melting and simple melting, the minimum gas flow rate U m3 / h is maintained, and during the formation of a liquid bath - ), where Y - gas consumption m / h; К - коэффициент пропорциональностиK - coefficient of proportionality м3/ч Ка, равный (6-Ю) 3 - дл  электродов диаметром 610 мм и более; (10-20) 10 - дл  электродов диаметром 500-555 мм; (25- 45) - дл  электродов диаметром 400 мм и менее;m3 / h Ka, equal to (6-S) 3 - for electrodes with a diameter of 610 mm and more; (10-20) 10 - for electrodes with a diameter of 500-555 mm; (25-45) - for electrodes with a diameter of 400 mm or less; J - сила тока через электрод в период жидкой ванны, кА.J - current through the electrode during the liquid bath, kA.