(54) ДУГОВАЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ(54) ARC STEEL-MAKING FURNACE
Изобретение относитс к черной метал лургии, в частности к конструкци м дугот вых сталеплавильных-печей. Известна конструкци дуговой сталеплавильной печи, имеюща футерованный кожух, футерованный свод, экономайзеры и выт жное устройство в виде трубы круглого или пр моугольногр сечени , проход щей сквозь свод печи 1. Недостатком данной конструкции печи вл ютс дополнительные утечки газов через электродные отверсти и электродные уплотнени , что приводит к загр знению атмосферы цеха. Утечка газа через электродные отверсти и уплотнени , а также пр мой отвод газов через трубу в печи привод т к значительной потере тепла (до 18%) из рабочегопространства печи. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому вл етс устройство дуговой печи , в котором выт жна конструкци закрывает свод, установленный на кожух печи , и короткую сеть и соедин етс с выт жной системой газоотсоса печи. Конструкци данной печи позвол ет в значительной степени улучшить санитарно-гигиенические услови и отвечает экологическим требовани м 2. Однако печь имеет следующие недостатки: громоздкость выт жной конструкции, неудобство обслуживани механического и электрооборудовани йечи, необходимость дополнительных механизмов дл осуществле ни технологических операций по загрузке, подвалке и сливу металла, замены электродов и др. Кроме того, в.этом устройстве не устранен такой существенный недостаток, как значительные тепловые потери, св занные с пр мым отсосом газов из печи. Цель изобретени - снижение выбросов газов в атмосферу цеха. Поставленна цель достигаетс тем, что дугова сталеплавильна печь, содержаща кожух с установленным на нем сводом, футеровку , выт жное устройство, св занное с системой газоотсоса, свод выполнен с полостью , высота которой составл ет 1,75- 2,0 диаметра электрода, при этом в боковых част х полости выполнены два отверсти , к одному из которых подсоединена система газоотсоса, а во втором установлены жалюзи дл регулировани давлени внутри полости. На чертеже показан разрез печи в плане. Дугова печь имеет футерованный каркас 1, установленную на него конструкцию свода 2 с футеровкой 3, полость 4, выполненную в конструкции свода 2, электрод 5, проход щий через отверстие б конструкции свода 2 и изолирующие втулки7, установленные в отверстие конструкции свода 2. На боковой поверхности свода 2 расположёнь7р7г7лируе1Гые жалюз7Т системьГвентил ции 9 и газоочистки 10 св заны со сводом 2 через отверстие П. Высота h внутренней полости 4 выполн етс равной 1,75-2,0 диаметра электрода . Это обусловлено тем, что ниже величины указанного диапазона высота внутренней- полости свода оказываетс недостаточной дл .изменени направлени движени отход щих газов в систему газоотсоса, а при величине, большей указанного диапазона , резко увеличиваетс обща высота конструкции электропечи, общие потери тепла на нагрев полости свода. Кроме того, больша величина высоты внутренней полости вызывает, соответственно, увеличение объема внутренней полости свода и требует применени вентил ционного агрегата повышенной мощности. Футеровка внутренней части свода выполн етс набивной, залитой огнеупорным бетоном, или выложена огнеупорными блоками . Толщина футеровки внутренней части свода должна быть не менее 150 мм. Опыт работы охлаждаемых конструкций дуговых электросталеплавильных печей дает достаточное основание утверждать, что коробление свода происходить не будет. Работа печи с закрытыми жалюзи наиболее предпочтительна в период расплавлени , когда выделение газов из печи максимально , а рабоча температура печи минимальна . По мере расплавлени твердой завалки выделение газов уменьшаетс и жалюзи приоткрываютс . Поступающий через жалюзи воздух из атмосферы цеха интенсивно охлаждает металлическую часть свода и, одновременно смешивась с газами , выдел ющимис из печи, снижает их температуру и обеспечивает лучшие услови работы системы газоотсоса. Жалюзи представл ет собой одну или несколько пластин, установленных в проеме или внутри трубопровода и ицеющих возможность вращатьс вокруг какой-либо оси и перекрывать частично или полностью проем или трубопровод. Поворот жалюзи осуществл етс как ручным способом, так и механически. Выполненные тепловые и газодинамические расчеты показывают, что наиболее оптимальна высота внутренней полости свода должна быть в пределах 1,75-2,0 диаметра электрода. При высоте меньше ухудшаютс услови смешивани газов, выдел юш,ихс из печи и поступаюш,их из атмосферы цеха, и возникает опасность выделени печных газов в атмосферу цеха через электродное отверстие в верхней металлической части свода. В предлагаемой конструкции печи устройство затвора соединени свода из корпуса . печи зависит от требований техноло ии выплавки металлов, и может быть выполнено в виде песочного затвора, вод ного затвора, водоохлаждаемым шлангом. Эти устройства обеспечивают герметизацию рабочего объема печи, а не внутренней полости свода, где давление поддерживаетс с помощью вентил ционной системы, Из практики известно, что давление газов в рабочем объеме печи составл ет примерно 1,1 давлени атмосферы цеха, поэтому создаваемое в полости свода давление. раное 0,,9 давлени атмосферы цеха, обеспечивает полностью отсос избытка газов из рабочей полости печи и одновременно гарантирует подсос холодных газов из атмосферы цеха через жалюзи и зазоры между электродом и сводом в верхней его части, что позвол ет уменьшить минимум в 2-3 раза температуру газов, выдел ющихс из печи. Печь работает следующим образом. Газы, выдел ющиес из шихты, нагреваютс и повышают давление во внутреннем пространстве печи на величину, равную 0,1-0,3 величины давлени атмосферы цеха. В то же врем во внутренней полости 4 свода 2 с. помощью вентил ционной системы 9 создаемс пониженное давление, равное 0.7-0.9 величины атмосферы цеха. Этот диапазон обусловлен следующим, При давлении выше указанного предела вентил ционна систему не обеспечивает полного удалени газов из печи, а при давлении ниже указанного предела требуютс необоснованно завышенные мощности вентил ционной системы. Кроме того, увеличиваютс потери. Разность давлений между рабочим пространством печии внутрешей полостью 4 свода 2 обеспечивает полный отвод всех выдел ющихс газов через электродное отверстие 6, внутреннюю полость 4 свода 2 и отверстие 11 в систему вентил ции 9 и газоочистки 10. Регулировка разности давлений между внутренней полостью свода и рабочим пространством печи осуществл етс в процессе плавки в зависимости от технологического дроцесса с помощью подвижных жалюзи 8. Конструкци жалюзи 8 предусматривает регулировку степени открыти и сообщени внутренней полости 4 свода 2 с атмосферой цеха вплоть до полного закрыти ,The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the design of arcs of steel-making furnaces. The design of an arc steel-smelting furnace, having a lined casing, a lined vault, economizers, and an exhaust device in the form of a circular or rectangular tube passing through the furnace 1, is known. A disadvantage of this furnace design is the additional leakage of gases through the electrode orifices and electrode seals, which leads to pollution of the workshop atmosphere. Gas leakage through the electrode holes and seals, as well as direct exhaust of gases through the pipe in the furnace, leads to significant heat loss (up to 18%) from the working space of the furnace. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed is an arc furnace device in which the exhaust structure closes the roof mounted on the furnace casing and the short network and connects to the exhaust system of the gas suction of the furnace. The design of this furnace significantly improves the hygienic conditions and meets the environmental requirements of 2. However, the furnace has the following drawbacks: the cumbersome exhaust structure, the inconvenience of servicing mechanical and electrical equipment, the need for additional mechanisms for carrying out technological operations for loading and basement. and metal drainage, replacement of electrodes, etc. In addition, this device does not eliminate such a significant drawback as significant heat losses, with into the furnace with direct suction of gases. The purpose of the invention is to reduce emissions of gases into the atmosphere of the shop. The goal is achieved by the fact that an arc steel-smelting furnace containing a casing with a vault installed on it, a lining, an exhaust device connected to the gas suction system, is made to a cavity with a height of 1.75-2.0 times the electrode diameter. In the lateral parts of the cavity there are two openings, one of which is connected to a gas suction system, and in the second there are louvers for regulating the pressure inside the cavity. The drawing shows a section of the furnace in the plan. The arc furnace has a lined frame 1, a set of arch 2 mounted on it with lining 3, a cavity 4 made in the structure of arch 2, an electrode 5 passing through the hole 6 of the structure of arch 2 and insulating sleeves 7 installed in the hole of the structure of arch 2. On the side the surfaces of the roof 2 are located 7r7g7liruyuschie louvres 7T of the ventilation system 9 and gas cleaning 10 are connected to the roof 2 through the opening P. The height h of the internal cavity 4 is equal to 1.75-2.0 of the electrode diameter. This is due to the fact that, below the value of the specified range, the height of the inner arch of the roof is insufficient to change the direction of movement of the exhaust gases into the gas suction system, and when greater than the specified range, the total height of the electric furnace design increases dramatically, the total heat loss to heat the cavity of the roof . In addition, a large height of the inner cavity causes, respectively, an increase in the volume of the inner cavity of the roof and requires the use of a higher-capacity ventilation unit. The lining of the inside of the roof is made of ramming, filled with refractory concrete, or lined with refractory blocks. The lining thickness of the inside of the vault should be at least 150 mm. The experience of cooled designs of electric arc furnaces gives a reasonable basis to assert that the arching will not occur. The operation of the furnace with closed louvers is most preferable during the period of melting, when the evolution of gases from the furnace is maximum and the operating temperature of the furnace is minimum. As the solid refilling melts, the gassing decreases and the louvers open slightly. The air coming in through the blinds from the atmosphere of the shop intensively cools the metal part of the roof and, at the same time, mixing with gases released from the furnace, reduces their temperature and provides the best conditions for the operation of the gas suction system. Blinds are one or more plates that are installed in the opening or inside the pipeline, and it is possible to rotate around any axis and partially or completely block the opening or pipeline. The blinds are rotated both manually and mechanically. The performed thermal and gas-dynamic calculations show that the most optimal height of the inner cavity of the roof should be within 1.75-2.0 of the diameter of the electrode. When the height is less, the conditions for mixing of gases, separation of yush, gas from the furnace and flow of them from the atmosphere of the workshop deteriorate, and there is a danger of release of furnace gases into the atmosphere of the workshop through the electrode hole in the upper metal part of the roof. In the proposed furnace design, the device is a shutter connecting the roof of the housing. The furnace depends on the requirements of the technology of smelting metals, and can be made in the form of a sand seal, a water seal, and a water-cooled hose. These devices seal the working volume of the furnace, and not the internal cavity of the roof, where pressure is maintained by means of a ventilation system. It is known from practice that the pressure of gases in the working volume of the furnace is approximately 1.1 atmospheric pressure of the workshop, therefore the pressure created in the cavity of the roof . 0, 9 pressure of the atmosphere of the workshop, provides complete suction of excess gases from the working cavity of the furnace and at the same time ensures the suction of cold gases from the atmosphere of the workshop through the blinds and gaps between the electrode and the roof in its upper part, which allows to reduce at least 2-3 times the temperature of the gases released from the furnace. The furnace works as follows. The gases evolved from the charge are heated and increase the pressure in the internal space of the furnace by an amount equal to 0.1-0.3 of the atmospheric pressure of the workshop. At the same time, in the internal cavity 4 of the arch 2 seconds. With the help of the ventilation system 9, a reduced pressure is created, equal to 0.7-0.9 of the size of the workshop atmosphere. This range is due to the following. At a pressure above the specified limit, the ventilation system does not ensure complete removal of gases from the furnace, and at pressures below the specified limit, unreasonably high capacities of the ventilation system are required. In addition, losses are increasing. The pressure difference between the working space of the furnace inside the inner cavity 4 of the roof 2 provides complete removal of all the released gases through the electrode opening 6, the internal cavity 4 of the roof 2 and the opening 11 into the ventilation system 9 and gas cleaning 10. Adjusting the pressure difference between the internal cavity of the roof and the working space The furnace is carried out during the smelting process, depending on the process flow, using movable louvers 8. The louver 8 is designed to adjust the degree of opening and communication of the internal cavity and 4 sets of 2 with the atmosphere of the workshop up to full closure,
что позвол ет облегчить задачу поддержани необходимого давлени во внутренней полости 4.which makes it easier to maintain the required pressure in the inner cavity 4.
Давление атмосферы цеха преп тствует возможности выхода газов из внутренней полости 4 через отверстие втулки, чем уменьшаетс возможность перегрева электрододержател .The atmosphere pressure in the workshop prevents the gases from escaping from the internal cavity 4 through the sleeve opening, thus reducing the possibility of overheating of the electrode holder.
Предлагаема конструкци исключает необходимость электродных уплотнений, широко примен юшихс на всех печах.The proposed design eliminates the need for electrode seals, which are widely used in all furnaces.
Энерги , транспортируема из рабочего пространства печи во внутреннюю полость 4 сводовой конструкции вместе с отход щими газами, создает тепловой затвор между футеровкой 3 свода 2 и атмосферой, тем самым уменьшак)тс тепловые потери от поверхности свода и повышаетс производительность печи. Одновременно уменьшаетс температурный градиент по толщине, футеровки свода, что повышает срок ее работы .The energy transported from the working space of the furnace to the internal cavity 4 of the roof structure together with the exhaust gases creates a heat barrier between the lining 3 of the roof 2 and the atmosphere, thereby reducing heat loss from the roof surface and increasing the productivity of the furnace. At the same time, the temperature gradient along the thickness of the roof lining is reduced, which increases its service life.