Электросталеплавильное производство

Современная технология производства жидкого углеродистого полупродукта в ДСП на мини металлургическом заводе по стратегии минимизации издержек

Очевидно, что общие энергетические затраты современной ДСП снижены в среднем на 25% в основном благодаря сокращению потерь тепла печью. Потери тепла сократились почти наполовину в основном за счет: сокращения общей продолжительности плавки; увеличения к.п.д. электрической дуги, пневматического перемешивания ванны, автоматизации плавки, эффективного использования химической энергии.

Немаловажно и то, что при этом отпала необходимость в перегреве стали для проведения последующей ковшевой обработки. Положительно сказалась на тепловом балансе вторичное использование сваренного печного шлака предыдущей плавки (работа с «болотом»).

Примечательно, что приходная часть баланса современной электропечи по структуре в основных чертах соответствует классической. Так, доля химической энергии составляет около 30%.

На основании сопоставительной оценки прихода тепла химических реакций при проведении классической и современной технологии можно сделать следующие выводы:

  • приход тепла химических реакций при проведении окислительных процессов приблизительно одинаков и составляет около 190 кВт*ч/т выплавленной стали;
  • приход тепла за счет высокозатратных попутных источников энергии в современной печи значительно снижен и составляет около 15% против 50% и более (окисление железа, графитированных электродов, а для случая классической технологии - раскисление шлака и металла);
  • приход тепла в результате окисления примесей жидкой стали из-за применения 100% стального лома в шихте современной ДСП примерно в два раза ниже, но дисбаланс компенсируется вводом в рабочее пространство углеродистого порошка и организацией его эффективного окисления.

Не вызывает сомнения, что в сложившихся условиях мощность источника нагрева выходит на первый план и становится определяющим, так как именно она определяет технологический потенциал и технико-экономическую эффективность сталеплавильного агрегата для переплава лома.

Стало общепринятым применение следующих технических решений и технологических приемов производства стали в современной дуговой печи:

  • начало плавления лома с остатком порции металла предыдущей плавки - «болота»;
  • применение топливокислородных горелок не столько как альтернативного источника энергии, сколько для ускоренного плавления лома в «холодных» зонах рабочего пространства печи;
  • стремление работать с длиной дугой, которая максимально заглублена под уровень пенистого печного шлака;
  • широкое применение технического кислорода (удельный расход достиг 50 м3/т);
  • эркерный бесшлаковый выпуск стали;
  • непрерывное пневматическое перемешивание ванны жидкого расплава;
  • исключение операции заправки ванны после каждой плавки за счет применения водоохлаждаемых элементов стен и свода и новых типов высококачественных периклазоуглеродистых огнеупоров для ванны печи.

Конструкция дуговой электропечи (рис.1).

конструкция дсп, SMS Demag

Рис. 1. Конструкция современной ДСП компании SMS Demag

Устройство современной дуговой электропечи включает:

  • механическую конструкцию;
  • электрическую часть;
  • систему эвакуации отходов производства и газоочистки;
  • системы подачи в рабочее пространство технологических газов, порошкообразных и кусковых материалов;
  • автоматизированную систему управления технологическим процессом.

Конструкция корпуса современной электропечи должна обеспечивать выполнение следующие требований современной технологии производства стали: выпуск плавки в ковш с надежной отсечкой печного шлака при остатке оптимального количества жидкого металла в печи; широкое применение водоохлаждаемых элементов; рациональное размещение технологического оборудования; минимальную продолжительность простоя печи при замене кожуха; разделение корпуса печи для уменьшения грузоподъемности мостового крана; минимальный расход огнеупорных материалов и качественный холодный ремонт футеровки.

Корпус ДСП, как правило, состоит из двух разъемных по границе огнеупорной футеровки и водоохлаждаемых панелей частей - днища и кожуха печи.

Днище кожуха печи повторяет конфигурацию ванны печи и футеровано огнеупорными материалами. Огнеупорная футеровка ванны печи, состоящая из подины и боковых стен работает в условиях резких колебаний температуры, больших тепловых нагрузок, механического и химического воздействия шихтовых материалов. Для термически нагруженной части огнеупорной футеровки стен над шлаковым поясом (до водоохлаждаемых панелей) обычно предусматривают применение высокоогнеупорного периклазоуглеродистого кирпича на синтетической смоляной связке с содержанием остаточного углерода не менее 10%. В подине имеются, обычно, три - четыре отверстия с креплениями для размещения продувочных пробок.

Кожух печи формирует свободное пространство и представляет собой водоохлаждаемый трубчатый каркас-коллектор, сваренный из двух или трех горизонтальных поясов и вертикальных стоек. С внутренней поверхности в окнах кожуха размещаются стеновые водоохлаждаемые панели. Обычно в количестве 8 - 14 штук. Простые по конструкции и легкоразъемные соединения обеспечивают при необходимости их быструю замену. Трубчатый каркас обеспечивает высокую жесткость конструкции, а также служит коллектором охлаждающей воды в системе. Благодаря тому, что каркас печи охлаждается, уменьшаются размеры его деталей и снижается их масса. Более того, каркас обладает повышенной стойкостью к тепловому воздействию, что существенно увеличивает срок его службы.

По периметру кожуха выполняют несколько технологических окон для установки стационарных стеновых топливо-кислородных горелок, инжекторов для подачи порошкообразных материалов, а также отверстие в крышке эркера - для обслуживания сталевыпускного отверстия.

Водоохлаждаемый свод электропечи установлен на кожухе и изолирует сверху рабочее пространство печи. Свод ДСП состоит из центральной и периферийной частей. Центральная огнеупорная часть выполняется, как правило, из высокоглиноземистого кирпича или жаропрочного бетона и может иметь круглую или дельтовидную форму.

Огнеупорная футеровка центральной части опирается на кольцо малого свода, представляющее собой водоохлаждаемую трубчатую конструкцию, которая обеспечивает быструю замену огнеупорной центральной части.

В полностью водоохлаждаемой периферийной части свода предусмотрены отверстия для патрубка газоотсоса и подачи шлакообразующих материалов. Основной несущей конструкцией свода является водоохлаждаемый каркас-коллектор, который представляет собой сварную металлоконструкцию в виде опорной рамы для крепления водоохлаждаемых панелей. Внутреннее и наружное концентрически расположенные кольца каркаса соединены между собой трубчатыми спицами.

Опорный механизм современной дуговой сталеплавильной печи представляет собой стальную сварную конструкцию, на верхней горизонтальной платформе которой установлен корпус печи и, как правило, роликовый венец системы поворота свода и электродов.

Платформа опирается на два опорных сегмента, которые обеспечивают возможность наклона корпуса до 12 - 15o в обе стороны для обеспечения скачивания шлака через порог рабочего окна и выпуска стали через отверстие в эркере печи.

Раскрытие рабочего пространства ДСП для загрузки шихты бадьями проводится путем подъема и поворота свода с электродами.

Колонны электрододержателей имеют круглое или коробчатое сечение и установлены в направляющих роликах. Гидроцилиндры подъёма электродов находятся внутри колонн.

Токопроводящие электрододержатели современной ДСП выполняют в виде коробчатого профиля из плакированной медью листовой стали либо из алюминия. Электрическая изоляция в этом случае располагается только на подушке колонны электрододержателя.

Зажим графитированного электрода и его освобождение производится пружинно-гидравлическим механизмом, состоящим из тарельчатых пружин, гидроцилиндра и прижимного хомута.

При возрастающей силе тока в цепи ДСП условие теплового равновесия выделяемого и отдаваемого (в результате теплоотдачи с боковой поверхности электрода) тепла не соблюдается вследствие ограниченных возможностей увеличения диаметра и электропроводности электрода. В ходе плавки электроды нагреваются выше температуры начала интенсивного окисления графита воздухом. Для охлаждения графитированных электродов наибольшее распространение получили устройства спрейерного охлаждения, когда с головки электрододержателя подается вода и по поверхности электрода стекает до уровня свода печи.

РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ