Двухэлектродная дуговая печь постоянного тока

Лекция №14. «Современные методы получения стали высокого качества в зарубежных странах»

План лекции:

1. Современные приемы организации работы ДСП

2. Топливно-дуговой сталепла­вильный агрегат

3. Двухэлектродная дуговая печь постоянного тока

4. ДСП постоянного тока Comelt с несколькими

5. ДСП Consteel постоянного тока с непрерывной загрузкой металлошихты

6. Шахтная дуговая печь с удерживающими пальцами

7. Пути снижения расхода электроэнер­гии.

 

Цель лекции:

Современные технологии получения стали высокого качества с минимальными затратами энергетических ресурсов. Современные приемы организации работы ДСП.

 

Дидактические единицы: ДСП; металлошихта; флюс; топливо; технический кислород; конструкция; утилизация.

 

Современные приемы организации работы ДСП

Главные особенности организации ра­боты современных ДСП сводятся к следующему:

1. Переход на двустадийную техно­логию производства: а) быстрое рас­плавление в печи металлошихты, окисление углерода и фосфора, удале­ние окислительного шлака; б) оконча­тельное рафинирование (десульфурация, дегазация и т. п.) и доводка вне печи методами внепечной обработки.

2. Использование мощных и сверх­мощных трансформаторов (до 1000 кВ-А/т) и стремление к эффек­тивному использованию этой мощно­сти.

3. Возможно более полное исполь­зование тепла отходящих газов для предварительного подогрева металло­шихты.

4. Широкое применение для ин­тенсификации процессов нагрева и расплавления металлошихты кислоро­да и топливно-кислородных горелок (несмотря на повышенный угар ших­ты).

5. Повсеместное использование ус­тройства для водяного охлаждения от­дельных деталей конструкций печи, свода и стенок.

6. Организация непрерывного про­цесса плавления металлошихты в печи.

7. Стремление получать макси­мальную часовую производительность агрегата. Новые конструк­ции ДСП. Дать общую классифика­цию новых конструктивных решений пока еще затруднительно. Приведем несколько характерных примеров.

2. Топливно-дуговой сталепла­вильный агрегат

(и двухстадийный топ ливно–дуговой сталеплавильный про­цесс в нем) разработан Челябинским научно-исследовательским институтом металлургии (Россия) на основа­нии опыта комбинированного ис­пользования в дуговых печах электро­энергии, газообразного и твердого топлива, а также теплоты отходящих технологических газов для предвари­тельного высокотемпературного на­грева лома. В топливно-дуговой стале­плавильный агрегат входят ДСП и многокамерный шахтный водоохлаждаемый подогреватель лома (рис. 1). Печь оборудована эркерными топливно-кислородными горелками мощностью по 25—30 МВт каждая и фурмами для вдувания угля и кисло­рода. В стенах печи установлены так­же кислородные фурмы для дожига­ния технологических газов.

Плавка в топливно-дуговом агрега­те проводится в две стадии. На первой стадии лом, уже подогретый до ~ 700 ⁰С в нижней камере шахты, на­гревается в объеме печи до температу­ры плавления только за счет сжигае­мого в кислороде топлива (природно­го газа и угольной пыли).

Рис. 1. Топливно-дуговой сталеплавиль­ный агрегат:

1 — шахта; 2—газо-воздушные горелки; 3— высо­комощные вращающиеся топливно-кислородные горелки; 4— подовые фурмы для вдувания угля и кислорода; 5— стеновые кислородные фурмы; 6— внецентренный графитированный электрод

 

На вто­рой стадии расплавление шихты и нагрев жидкой ванны проводятся при одновременном использовании элект­роэнергии и порошкообразного угля. За 4 мин до выпуска плавки с целью гомогенизации состава ванны и вы­равнивания ее температуры вдувание угля прекращают и плавку доводят только на электрических дугах. Для 100-т печи расчетная производитель­ность 900 тыс. т/год.

За счет высокотемпературного на­грева лома технологическими газами и использования больших количеств топлива расход электроэнергии может быть снижен до 180 кВт·ч/т, расход электродов — до менее 1,2 кг/т. При этом по сравнению с обычной ДСП затраты первичной энергии на вып­лавку стали могут быть уменьшены в 1,5—1,6 раза, что способствует не толь­ко повышению экономической эф­фективности процесса, но и улучше­нию экологии.

 

Двухэлектродная дуговая печь постоянного тока

разработана фирмами Японии и Швейцарии. Пер­вая такая печь емкостью 250т (мощ­ностью 100 MBА, производительнос­тью 0,8 млн т/год) введена в эксплуа­тацию на заводе фирмы Tokyo Steel в 1996 г. Установка состоит из двух ос­новных элементов: овальной печи и системы загрузки лома (рис. 2). В последнюю входят криволинейный шахтный подогреватель и загрузочное устройство с двумя толкателями, рас­положенными на разных уровнях. Лом из бункера поступает в шахту и нагре­вается технологическими газами до температуры ~ 800 °С (температура выходящих газов около 200 °С).

Печь оборудована двумя верхними графитовыми электродами и двумя подовыми электродами, выполненны­ми из токопроводящих огнеупоров. Дуги отклонены к центру печи, куда загружается лом; этим достигается уменьшение тепловой нагрузки стен, в результате можно не устанавливать стеновые панели и снизить теплопотери печи.

 

 

Рис. 2. Двухэлектродная ДСП постоян­ного тока:

1 — бункер; 2— шахта; 3 — верхний толкатель; 4 — нижний толкатель

 

Печь работает с очень боль­шой массой оставшегося от предыду­щей плавки расплава (110т при массе выпускаемой плавки 140т). Это обес­печивает постоянство условий работы печи (имеются в виду температура ме­талла, подводимая мощность, газовы­деление, температура технологических газов). Загрузка лома в шахту полнос­тью автоматизирована и основана на контроле уровня лома в шахте. Авто­матизированы процессы вдувания кислорода, углерода, шлакообразующих, управление перемещением гра­фитовых электродов.

Преимуществами такой печи явля­ются: 1)расход электроэнергии

260 кВт·ч при расходе вдуваемого угля 25 кг и кислорода 33 м³ на 1 т ста­ли; 2) снижение уровня шума (на 15— 20 дБ по сравнению с обычной дуго­вой печью постоянного тока); 3) сни­жение фликкера на 50—60 % по срав­нению с одноэлектродной дуговой печью постоянного тока; 4) уменьше­ние пылевыделения; 5) высокая доля токового времени плавки.

Так как все операции плавки авто­матизированы, ожидается, что печь в комплексе с печью-ковшом будут об­служивать только два оператора.

Двухэлектродные печи постоянного тока конструкции фирмы Danieli рабо­тают на заводах фирмы Hylsa (Мекси­ка) в Монтеррее (емкость 135т, мощ­ность трансформатора 208 MB·А, шихта —лом, холодные и горячие

металлизованные окатыши) и в Пуэбло.

 

4. ДСП постоянного тока Comelt с несколькими наклонными под углом 40° электродами,пропущенны­ми через периферийную часть свода, и с сочлененной со сводом шахтой, где происходит подогрев лома отходящи­ми газами, разработана австрийской фирмой Voest Alpine Industrie-anlagenbau. Опытная печь постоянно­го тока с четырьмя графитовыми элек­тродами диаметром 250 мм и подовым анодом (рис. 3) была сооружена на базе плазменной печи емкостью 50т на заводе в Линце (Австрия). Дуги длиной 0,5—1,2 м горят по оси элект­родов, образуя в шихте полости дли­ной до 1,7 м. Лом поступает по транс­портеру в верхнюю часть шахты со скоростью около 25 т/мин. После вы­пуска металла в печь загружают 60— 80 % всей шихты вместе с известью и коксом. Печь оборудована тремя газо­кислородными горелками и тремя кислородными фурмами для дожига­ния СО. Каждая пара электродов пи­тается через свой трансформатор мощностью 48 MB·А. Максимальные значения силы тока и напряжения на дуге составляют соответственно 29 кА и 850 В. Печь тщательно герметизиро­вана; отходящие газы проходят через слой шихты. Собираемую пыль можно возвращать в печь, вдувая с током азо­та через полый электрод. Плавку ведут под вспененным шлаком.

При емкости печи Comelt более 150 т продолжительность плавки дол­жна быть менее 40 мин. При этом по сравнению с обычной дуговой печью общая экономия энергии составит около 100 кВт·ч/т, расход электродов будет на 30 % меньше (0,9 вместо 1,4 кг/т), снизятся удельные капиталь­ные расходы и затраты на ремонт (на 15—20%). Конструкция печи Comelt обеспечивает полное улавливание вы­деляющихся газов при уменьшении их объема на 70 %, снижение шумовыделения на 15—20 дБ, уменьшение фликкера.

Рис. 3. ДСП постоянного тока Comelt

 

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: