» » Конструкции печей и вспомогательное оборудование
04.02.2015

До настоящего времени сталь с применением металлизованных окатышей выплавляется в тех же печах, что и для плавки лома. Однако имеется ряд элементов печной установки, конструкцию и размеры которых целесообразно изменить, с тем чтобы удовлетворялись некоторые специфические требования технологии плавки с применением металлизованных окатышей. Ранее это показано на примере конструкции механизма подъема свода.
Эльснер и др. анализируя работу 60- и 85-т электропечей заводов в Джорджтауне и Гамбурге, приходят к выводу, что в результате улучшения условий горения дуги при плавке окатышей по сравнению с плавкой лома эффективный коэффициент мощности cos φ возрастает примерно на 10 %. Данное явление может иметь положительное влияние на скорость плавления шихты, если не влечет за собой чрезмерного снижения стойкости футеровки стен, обусловленного увеличением длины дуги и тепловою потока на стены с ростом коэффициента мощности.
Если исключить возможность повышения стойкости стен путем применения лучших огнеупоров или охлаждения, существуют следующие пути уменьшения износа футеровки: увеличение силы тока дуги и увеличение диаметра кожуха печи.
Для действующих печей приемлем первый путь, если трансформатор, вторичный токопровод и электроды рассчитаны на работу при повышенных токах. Для вновь проектируемых печей возможен второй путь — увеличение диаметра кожуха. Результаты расчетов по формуле Швабе и Робинсона коэффициента износа футеровки в зависимости от диаметра кожуха приведены на рис. 87, а характеристики электропечей приведены
ниже:
Конструкции печей и вспомогательное оборудование

Во всех случаях принята высшая ступень напряжения и cos φ = 0,7 при плавке лома. Полагая, что коэффициент износа может быть примерно 70, диаметр кожуха 60-т печи при переходе от плавки на ломе к плавке на окатышах должен быть увеличен с 5,0 до 5,22 м, а 85-т печи — с 5,8 до 6,16 м. Если, исходя из опытных данных, ориентироваться на коэффициент износа не более 50, то как для плавки лома, так и для плавки окатышей диаметр должен быть увеличен еще примерно на 0,5 м.
В последнее десятилетие в конструировании и эксплуатации мощных и сверхмощных электропечей отчетливо проявляется тенденция к относительному уменьшению их размеров и толщины футеровки с одновременным переходом на работу с короткими дугами (низким cos φ). Отчасти это объясняется тем, что увеличение размеров кожуха неизбежно ведет к росту реактанса вторичного токопровода из-за увеличения длины его. Проблема стойкости футеровки, проявляющаяся в повышенном расходе огнеупоров и снижении производительности печей из-за- простоев на ремонтах, решается путем применения более стойких огнеупорных материалов, водоохлаждаемых элементов стен, новых методов организации ремонтов, рациональных электрических режимов с использованием всевозможных датчиков тепловой нагрузки на стены.
Применительно к печам для плавки стали на окатышах с целью улучшения условий службы стен допустимо некоторое увеличение диаметра кожуха без существенного изменения емкости печи и толщины футеровки. Однако такое изменение оправдано, если другие возможности улучшения эксплуатационных показателей работы печи, зависящих от стойкости футеровки, исчерпаны. Подтверждением сказанному служит факт установки на заводе "Гамбургер Штальверке" в 1976 г. 100-т электропечи с трансформатором мощностью 66 MB*A и диаметром кожуха, не большим, чем у существующих печей аналогичного размера и мощности. На этой печи стены примерно на 2/3 от верха выполнены в виде водоохлаждаемых панелей с относительно тонким слоем огнеупорной массы.
Конструкции печей и вспомогательное оборудование

У сверхмощных печей, работающих с применением окатышей, равно как и на ломе, диаметр распада электродов должен быть по возможности меньше. Данное требование диктуется не только необходимостью снижения тепловой нагрузки на стены и реактанса вторичного токопровода на участке электродов. Для плавки окатышей важно уже на первом этапе плавления завалки, состоящей из относительно небольшого количества лома, получить общий колодец с достаточным объемом жидкого металла. Условие лучше выполняется при относительно малом диаметре распада электродов.
При существующем качестве электродов и конструкции электрододержателей на сверхмощных печах диаметр распада составляет 1300 мм для 100-120-т печей и около 1600 мм для печей большей емкости.
При выплавке стали на шихте из лома и металлизованных окатышей высота рабочего пространства печей сохраняется такой же, как и при плавке лома, хотя, если исходить только из количества загружаемого в печь лома, она могла бы быть уменьшена. Это объясняется, с одной стороны, достаточно высокой интенсивностью излучения дуг на свод в действующих печах, а с другой — стремлением избежать подвалок при работе с 40-60 % легковесного лома в шихте.
Повышенное количество шлака при использовании окатышей требует увеличения емкости и числа находящихся в обороте шлаковых чаш. Отрицательным моментом здесь является также пониженная эффективная плотность шлака в шлаковике (2,5-2,8 против 2,8-3,0 т/м3 для обычного окислительного шлака). Снижение плотности объясняется наличием пузырьков газа в шлаке - продукта реакции между окислами железа и поступающими с металлизованными окатышами частичками сажи. По мере остывания жидкого шлака плотность его несколько возрастает.
При плавлении металлизованных окатышей требуемая для кипения ванны окисленность шлаков, как правило, обеспечивается поступлением окислов железа из окатышей. Однако в отдельные моменты плавления с целью поддержания достаточно интенсивного кипения ванны (массо- и теплообмена) и регулирования содержания углерода в ванну вводится кислород. В действующих цехах и при опытно-промышленной выплавке расход кислорода в период плавления обычно не превышает 3 м3/т, лишь в отдельных случаях доходя до 8 м3/т.
В практике зарубежных электросталеплавильных цехов сводовые водоохлаждаемые фурмы по ряду причин не получили широкого распространения. Для введения кислорода используются металлические трубки с тонким слоем огнеупорной футеровки.
Такой же способ ввода кислорода применяется и при плавке на окатышах. По сравнению со сводовой фурмой он более удобен для введения относительно малых количеств кислорода в условиях сильно изменяющегося уровня металла в ванне, что имеет место в период плавления окатышей. Кроме того, применение трубок взамен сводовых фурм позволяет уменьшить количество отверстий в своде.
Для удобства пользования и в случае необходимости для проведения продувки с большой (более 20 м3/мин) интенсивностью операция продувки механизируется.
Максимальная скорость обезуглероживания ванны и количество отходящих газов при окислении углерода за счет окислов железа шлака или окатышей, как правило, меньше, чем при продувке кислородом в окислительный период. Поэтому переход на плавку окатышей не требует изменения производительности газоотсоса, рассчитанного на плавку лома. Однако при повышенном содержании пыли в шихте (пылевой фракции металлизованных окатышей) может потребоваться увеличение мощности газоочистки. Учитывая сказанное, а также нежелательность осаждения пыли на внутренней поверхности футеровки печи, целесообразно снабжать систему, дозировки окатышей пылеотсосом.