SU1713942A1 - Способ управлени процессом выплавки ферромарганца в пр моугольной рудовосстановительной электропечи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к черной металлургии, а именно к выплавке ферросплавов, преимущественно к контролю за производством ферромарганца. Целью изобретени ,  вл етс  повышение производительностипечи и обеспечение о'птимальной кратности шлака. Предложено в качестве дополнительного физического параметра измер ть давление печного газа. Измерение провод т в приэлектродной 3orfe колошника между парой электродов каждой фазы, причем датчики давлени  и температуры устанавливают вертикально по оси леток на удалении от продольной оси ванны Ov6-0,65 длины большей стороны поперечного сечени  электрода bj и заглубл ют в рабочее пространство печи на

Description

ванны замер ют температуру и плотность тока и по изменению параметров корректируют режим работы печи.

Однако в этом способе определ ют характеристики содержимого ванны и в зонах, которые не  вл ютс  характерными дл  ванны электропечи в целом. Измерени  параметров 8 двух и.бслее точках ванны могут считатьс  преДставительнь1ми лишь в зонах , св занных с ведением технологического процесса, причем практически невозможно непрерывное измерение указанных параметров в нижних сло х зоны первичного шлака и на уровне торца электрода , что не дает достаточной информации о степени корректировки технологического режима и не позвол ет судить об интенсивности технологического процесса, а значит, ,.и о длительности плавки.

Цель изобретени  - повышение производительности печи и обеспечение оптимальной кратности шлака при выплавке ферромарганца.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что дoпo,.итeльнo с помощью датчиков измер ют давление печного газа, в приэлектродной зоне колошника между парой электродов каждой фазы, причем датчики давлени  и температуры устанавливают вертикально по оси леток на удалений от продольной оси ванны 0.6-0,65 длины большей сторочы поперечного сечени  электрода (Ь) и заглубл ют в рабочее пространство печи на (0,5-0,б)Ь от нижней кромки загрузочной воронки, а выпуск расплава начинают и заканчивают при отношени х температуры к давлению.(t/P), равных 2030 и 2-3° С/Па соответственно.

На чертеже представлена схема устройства дл  осуществлени  предлагаемого способа .

Установлено, что структура рабочего пространства ванны электропечи; например выплавл ющей ферромарганец, характеризуетс  наличием следующих зон (см. чертеж): ЗРШ - зона рыхлой (сыпучей) шихты; ЗНШ -зона неподвижной (малоподвижной ) ЗПШ - зона первичного шлака; ЭКС - зона коксового сло ; ЗКШ - зона конечного шлака; Тр - гарниссаж; ЗМ - зона металла; ПП - подэлектродна (у торца электрода ) полость.

Согласно разработанной на основе экспериментальных исследований газодинамической модели содержимого ванны печи дл  выплавки ферромарганца, источником. газовыделений  вл етс , в первую очередь, фокус п тна дугового разр да подэлектродного промежутка (полости). Интенсивность газовыделени  зависит от мощности дугового разр да, а значит, и от активной мощности на электроде, В подсводовое пространctBo закрытой рудовосстановитэльной печи образующиес  газы поступают преимущественно через приэлектродную зону, включающую дл  печей производства ферромарганца зону рыхлых материалов (ЗРШ), зону первичного шлака (ЗПШ), примыкающего к зоне коксового сло  (ЗКС).

0 Печные газы проход т в подсводовое пространство в основном на стыке ЗРШ (ЗПШ), и ЗНШ, почти у основани  конуса рь1хлой шихты, подаваемой в печь через воронки. Столб шихты от трудотечек и в воронках

5 играет роль своего рода затвора, свойства которого измен ютс  в случае спекани  шихты, возникновени  обвалов шихты и свищей, привод щих к улету марганца. Дл  приэлектродной зоны характерно изме0 нение давлени  газов в сторону увеличени  по мер приближени  к боковой поверхно-. сти, особенно к рабочему торцу электрода. Диапазон изменени  отношени  t/P в начале и конце выпуска определ етс  тем, что в

5 процессе выплавки сплава мощность на электроде составл ет МВт и соответственно оказывает вли ние на величину отношени  t/P. Экспериментально установлено , что отношение t/P практически линей0 но зависит от изменени  мощности на электроде перед и после выпуска сплава из печи. Диапазон изменени  отношени  t/P соответствует диапазону изменени  мощности на электроде. Естественно, что дл 

5 каждого вида сПлава отношение t/P индивидуально и определ етс , в первую очередь , технологическими услови ми его выплавки, составом шихты и т.д.

Представленные особенности изменени  отношени  t/P по ходу плавки ферромарганца получены экспериментально на действующей печи РПЗ-48(63) и целесообразными дл  управлени  процессом выплавки сплава. Эти закономерности и

5 числен ые отношени  t/P перед выпуском и после выпуска сплава воспроизводимы.

Технологический процесс выплавки углеродистого ферромарганца характеризуетс  следующими особенност ми; шихта, кг;

0 агломерат АМНВ-1 1440; коксик 220-240; известн к 500; газовый уголь 80; окатыши 120 (на 1 колошу). Электрический режим; активна  мощность печи 40-41 МВт; мощность , например, на одном электроде 5.55 6,5 МВт; напр жение фазы 180-210 В; ток электрода 90-92 кА; сопротивление фазы (0,75-0.8) 10 Ом. ,

После выпуска сплава из печи температура в точке замера составл ет 320-420°С, давление соответственно 160-140 Па. Результаты , полученные при проведении исследований газодинамики ванны печи, вы плавл ющей ферромарганец,  вл ютс  достаточно представительными, поскольку измерени  провод т неоднократно в диапазоне рабочих мощностей печи, результаты укладываютс  в указанную закономерность изменени  t/P,

Экспериментально установлено, что показани  датчиков давлени  и температуры, установленных вертикально по оси леток между парами электродов каждой фазы на удалении от продольной осиванны (0,60 .65)Ь, где Ь-длина большей стороны поперечного сечени  электрода, и заглубленных в рабочее пространство печи на (0,5-0,6)Ь от нижней кромки загрузочной воронки, т. е. на глубине 0,65-0,76 м от поверхности колошника , в зоне ЗРШ, косвенным образом характеризуют ход технологического процесса и могут быть использованы дл  управлени  процессом выплавки ферросплавов в электропечи. После выпуска сплава из л&тки температура в точке замера невысока и определ етс  температурой поступившей порции холодной шихты. Скорость ее схода в конце выпуска снижаетс , газопроницаемость шихты в холодном состо нии сравнительно высока, определ емое в,указанной точке давление тоже достаточно высоко. Концу выпуска соответствует отношение t/P, равное 2-3С/Па. Большое значение этого соотношени  дл  шихты посто нного фракционного состава свидетельствует о нарушении ее стабильности, увеличении доли мелких фракций, зависании шихты и возможности возникновени  свища. При следует скорректировать фракционный состав шихты. При шихта характеризуетс  повышенным содержанием крупных фракций и нуждаетс  в корректи . Кроме того, это может свидетельствовать о недостаточной мощности на электроде, зона ЗПШ. минимальна , шихта зависла, при зона ЗПШ минимальна, аозможко образование сви ща, холодна$1 шихта вытесн ет расплав из летки. При (®С/Па) реакционна  зона печи подготовлена к проведению плавки. Начало выгтка определ етс  отношение t/P 20-30 f С/Па). При t/P 20. технологический процесс выплавки очередной порции шихты не окончен (окиЬлительновосстаиовительные реакции не закончены). При - уровень шпака в ванне подиимаетс , т. е. растет кратность, но кoличectвo металла не увеличиваетс . Величина отношени  t/P е указанном диапазоне дл  начала и конца выпуска определ етс  фракционным составом шихтовых материалов , используемых при выплавке ферромарганца . На нее оказывает вли ние и ширина приэлектродной зоны, составл юща  при измерении от поверхности электрода дл  ферромарганца 0,4-0,8 м {величина а на чертеже ).

Устройство дл  осуществлени  способа управлени  процессом выплавки ферромарганца в ванне закрытой пр моугольной рудовосстановительной электропечи содержит датчики температуры 1 и давлени  2, установленное в рабочем пространстве ванны 3 электропечи 4, соединенные с измерительным устро,йстврм 5, определ ющим отношение t/P. причем датчики температуры 1 и давлени  2 установлены вертикально по оси 6 леток 7 между парами электродов 8 фазы на удалении от продольной осц9 ванны 3 (0,6-0,65)Ь (длины большей стороны поперечного сечени  электрода 8) и заглублены s рабочее пространство электропечи 4 на (О.ВЧ),6)Ь от нижней кромки 10 загрузочной воронки 11. Датчики 1 и 2 спецарматурой 12 соединены с устройством 5. а сами закреплены на ееоде 13.

Способ осуществл ют следующим образом .

К установленным вертикально на указанных рассто ни х по оси 6 леток 7.зон дамодатчикам температуры. 1 и давлени  2 посредством специальной арматуры подключены измерительные устройства 5, которые посто нно в 1)роцессе плавки и выпуска ферросплава контролируют отношение t/P в данной точке объема рабочего пространства ванны, т. е. в данном случае Ь, по меньшей мере, трех точках в приэлектродной зоне колошника между парой электродов каждой фазы. Датчики давлени  2 и температуры 1 имеют чехлы из жаростойких труб и закреплены в своде 13 печи 4 s специальных гнездах. Выплавл ют на печи ферромарганец , поддержива  требуемый технологический режим. Выпуск расплава производ т при отношении t/P в одной из точек против леток 7,равном 20-30 (С/П, поскольку это свидетельствует о низкой скорости схода шихты, ее спекании, уменьшении давлени  печных газов в данной области реакционной зоны и пов,ышении температуры вследствие образовани  до статочного количества шлака и металла. Летку 7 закрЫвают при достижении отношени  t/P. равного 2-3 (°С/Па). что свидетельствует о заполнении освободившейс  oV расплава части реакционной зоны ванны 3 электропечи 4 свежей шихтой, обладающей высокий газопроницаемостью и относительно низкой температурой. Хот  электроферросплавы . в том числе ферромарганец, выплавл ют на относительно стабильном фракционном составе шихты, отношени  t/P при возможном отклонении фракции от нормы укладываютс  в приведённые интервалы .

Между окончанием и началом следующего выпуска значение t/P измен етс  от величины 20-30 до 2-3°С/Г1а, причем зависимость эта, как правило, четко выражена. Более существенные отклонени  отношени  t/P от приведенных, свидетельствуют о нарушени х в работе печи, причины которых указаны (зависании шихты, неудовлетворительном фракционном составе, увеличении кратности/шлака и т. д.), что требует корректировки в требуемую сторону. Серьезные нарушени  технологического и электрического режима (йысока  посадка элёхтродов вследствие избытка восстайови .тел  и т. д.) практически не сказываютс  на работе устройства, поскольку отношени  t/P существеннр не измен ютс . В ходе плановых ремонтов целесообразна очистка датчиков давлени  от возгонов гааорбразных продуктов реакции.

В идентичных услови х экспериментального цеха проводйГ сопоставительный анализ результатов использований предлагаемогс способа управлени  процессом эыплавки ферррмаргеица в рудсвосстановйтепьной электропечи с результатами при использовании известного способа.

При испытани х величины отношений t/P варьируютс  как в ггредлагаемых преде«йх , так и принимают запредельные значени . этом выполн етс  оценка технико-экономических результатов выплавки сплава.

При значени х параметров, выход щих за предлагаемые пределы, поставленна  цель не достигаетс  -или достигаетс  со значительными отк.понени мй от существующих показателей работы. В пределах параметров, указанных в формуле изобретени , наблюдалось устойчивое улучшение технико-з«{ономически ) показателей работы электропечи.;

За счет обеспечени  оптимальной кратности шлака суммарный cf)e дне годовой прирост объема производства на одной составл ет около 0,75%, т.е. большое ког

личество марганцевого сырь  будет использовано дл  получени  ферромарганца, повышаетс  степень извлечени  марганца в сплав. Снижаетс  удельный расход электроэнергии при выплавке ферромарганца.

Предлагаемый способ управлени  процессом выплавки ферромарганца пр моугольной рудовосстановительной электропечи по сравнению с известным обеспечивает возт.

можность непрерывного управлени  газодинамическим и тепловым режимом работы электропечи, что обеспечивает оптимальные услови  ведени  технологического процесса выплавки ферромарганца.

Повышаютс  технико эконрмические показатели процесса, обеспечиваетс  оптимальна  кратность шлака. Кроме того, беспечиваетс  возможность дополнительной информации об отклонени х технологического режима работы печи, возможность включени  газодинамических параметров печи в систему АСУ ТП.

В табл. 1 приведены кратность шлака и удельный расход электроэнергии при выплавке ферромарганца; в табл. 2 - изменение среднесуточной производительности при выплавке ферромарганца известным и предлагаемым сНосЬбами.

Ф.О рмул аи:зо б р е те н и  

управлени  процессом выплав (c|i ферромарганца в пр моугольной рудов/осстано8йтельной электропечи, включающий одновременное измерение по меньшей 0ере в трех точках ванны ее т емпературы С;:помфщью датчиков контрол  режима работм электропечи, выпуск расплава, т л и ч э ю Щ и и с   тем, что, с целью повыьценй  производительности печи м обеспечен|4  оптимальной кратности шлака,

доНолниТе ьно с  омощью датчиков измер ют давление печного газа а гтриэлектродной зоне ко лошйица между парой электродов фазы, причем датчики давлени  I и температуры устанавлмвают

вертикально по оси леток на удалении от продольной оси ванны 0,6-0,65 длины большей CTOpqHiii rtdhepeMHora сечени  зл ктрода Ь и за ;луб11йют в {Рабочее пространство печм на (6,5-0,6)Ь от «ижней кромки загрузочной воронки, а выпуск расплава начинают и заканчивают при отношени х температуры к. давлению, paBHM5(J20-30 м 2-3 е/Па соответствен ню.

Таблица 1

Таблица 2

Claims (1)

1. Формула^; изобретения

   Способ управления процессом выплавкй ферромарганца в прямоугольной рудовосстановительной электропечи, включающйй одновременное измерение по меньшей мере в трех точках ванны ее тем35 пёратуры ci помощью датчиков контроля режима работы электропечи, выпуск расплава, Ь т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью ;повыщенйя производительности печи и обеспечения оптимальной кратности шлака, 40 дополнительно с помощью датчиков измеряют давление печного газа в приэлектродной зоне колошйика между парой электродов кщкдой фазы, причем датчики давления- и температуры устанавливают вертикально по оси леток на удалении от продольной оси ванны 0,6-0,65 длины большей стороны поперечного сечения электрода b и заглубляют в рабочее пространство печи на (0,5-0,6)6 ότ нижней кромки загрузочной воронки, а выпуск расплава начинают и заканчивают при отношениях температуры к давлению, равных^20-30 и .е. большое ко- 2-3 °С/Па соответственно. ’