Плазмова плавильна піч

1. Плазмова плавильна піч, що містить корпус і кришку, футеровані вогнетривким матеріалом, газовідвідний канал, льотку для зливу металу й шлаку, джерела плазмового нагрівання, установлені в бічних стінках печі, яка відрізняється тим, що кришка з боку газовідвідного каналу оснащена водоохолоджуваним ребром, що виступає із кришки усередину печі й утворює зі стінкою печі канал, сполучений із внутрішньою порожниною газовідвідного каналу, а в бічних стінках, симетрично один одному під кутом 18-20° до площини поду, встановлені плазмотрони непрямої дії, причому льотка для зливу металу й шлаку розміщена в площині поду на осі симетрії внутрішньої порожнини печі в зоні перетинання поздовжніх осей плазмотронів, а на протилежній від льотки стінці печі встановлений пристрій для дозавантаження вихідного матеріалу, C2 2 77916 1 3 77916 4 лення й видалення розплаву з реакційної зони Поставлене завдання вирішується тим, що вище швидкості відновлення, у результаті чого плазмова плавильна піч, що містить корпус і кришвідбувається винос крапель розплаву в зону тверку, футеровані вогнетривким матеріалом, газовіддих залізорудних матеріалів з більш низькою темвідний канал, льотку для зливу металу й шлаку, пературою, де розплав твердіє і закупорює проходжерела плазмового нагрівання, установлені в ди для газу, внаслідок чого знижується бічних стінках печі. відповідно до винаходу, кришка продуктивність агрегату й підвищується витрата з боку газовідвідного каналу постачена водоохоенергоносіїв. лоджуваним ребром, що виступає із кришки усеВідома установка для плавки стружки легких редину печі й утворює зі стінкою печі канал, спометалів і сплавів, що включає місткість для розлучений із внутрішньою порожниною плаву, бункер для стружки, завантажувальний газовідвідного каналу, а в бічних стінках, симетрипристрій, виконаний у вигляді з'єднаної з бункером чно один одному під кутом 18-20° до площини потруби з розміщеним у ній шнек-гвинтом, відповідно ду, встановлені плазмотрони непрямої дії, причодо винаходу, тр уба й шнек-гвинт виконані конічниму льотка для зливу металу й шлаку розміщена в ми зі зменшенням їхніх діаметрів у напрямку подаплощині поду на осі симетрії внутрішньої порожчі стружки, і труба уведена в порожнину нижньої нини печі в зоні перетинання поздовжніх осей плачастини бічної її стінки [А.С. СРСР №534506, зазмотронів, а на протилежній від льотки стінці печі явл. 19.07.74, опубл. 05.11.76, Бюл. №41]. встановлений пристрій для дозавантаження вихідНедоліками відомої установки є обмежені техного матеріалу, наприклад окатишів, при цьому нологічні можливості, недостатньо висока експлудовжина стінки внутрішньої порожнини печі, розатаційна стійкість завантажувального пристрою, ташованої паралельно площині, що проходить пов'язані із заростанням труби, що подає, і шнека. через поздовжні осі плазмотронів, визначається по Цим пристроєм неможливо здійснювати подачу залежності l = (18... 25) × d × n, де l - довжина стінки вихідного матеріалу в розплав при виплавці сталі внутрішньої порожнини печі, d - діаметр сопла через підвищену температуру в реакційній зоні. плазмотрона, n - кількість плазмотронів, а відноНайбільш близькою по технічній сутності й дошення висоти стінки внутрішньої порожнини печі сягаемому результату (прототип) прийнята плаздо її довжини визначається в межах 1,6...1,9, примова плавильна піч, що містить корпус, футеровачому пристрій для дозавантаження включає похиний вогнетривким матеріалом, кришку з лий циліндр, установлений в отворі бічної стінки, вогнетривкого матеріалу, газовідвідний канал. У усередині якого розташований поршень зі штоком, бічних стінках печі розміщені плазмотрони, устапов'язаний із силовим гідроциліндром, бункер з новлені на опорах з можливістю поздовжнього дозатором, з'єднаний шихтопроводом з похилим переміщення й повороту разом з опорами у вертициліндром через завантажувальне вікно, розміщекальній площині. У поді печі розташовані сопла не усередині футеровки між внутрішньою стінкою для додаткової подачі газу через пористі площадпечі й установленим у вихідному положенні поршки, причому осі сопел зорієнтовані на плазмові нем, торцева поверхня якого постачена розпушуплями па поверхні ванни від факелів плазмотровачами шихти у вигляді стрижнів, виконаних по нів. На бічній стінці печі нижче місця установки довжині зі змінним перетином, при цьому кришка плазмотронів розташоване горизонтальне впускне печі виконана з жароміцного бетону й має живильпідведення. що може бути використанедля затриник для завантаження вихідного матеріалу й оглямки ймовірних шлаків при випуску металу через дове вікно. льотку або для подачі додаткового газу [Патент Ребро, виконане із внутрішньої сторони кришCШA №4504307. кл. С22В4/00, С21С5/52. заявл. ки, перешкоджає виносу часток з відхідним газом, 03.02.83, опубл. 12.03.85]. причому охолодження нижньої частини ребра Фракції розплаву р ухаються у вигляді крапель сприяє появі гарнісажу на ньому й поступовому і крупних часток по балістичній траєкторії в газонарощуванню його довжини й тим самим збільвому просторі цієї печі. Відносно високе пиловинешенню шляху проходження газу за рахунок утвосення із відхідними газами і внаслідок цього втрареного уздовж стінки каналу. ти заліза й вуглецю є недоліками цього процесу. У Розміщення плазмотронів у бічних стінках печі цьому випадку може відбутися закупорка газовідпід кутом 18-20 до площини поду, забезпечує їхню відного каналу, що веде до недостатньої циркуляроботу безпосередньо в розплаві, а симетричне ції газу, і процес плавлення матеріалу помітно порозташування їх обумовлює тотожність площ марушується. Крім того. наявність рухомих теріалу, що обігрівається, а льотка, розташована плазмотронів і механізмів їхнього переміщення на пересіченні поздовжніх осей плазмотронів, пезнижує надійність установки через можливу розгеребуває в зоні постійного прогріву, чим досягаєтьрметизацію печі при зміні кута нахилу плазмося значне скорочення часу на злив металу й шлатронів. ку. В основу винаходу поставлено завдання вдосНа протилежній від льотки стінці печі встановконалення плазмової плавильної печі для вироблений пристрій для дозавантаження вихідного ництва сталі, у якій відновлення оксидовмісного матеріалу, що дозволяє без втрат у продуктивносматеріалу можливо протягом тривалого періоду ті, після першого завантаження печі матеріалом часу без небезпеки переривань роботи й за рахучерез живильник у кришці й створення ванни рознок цього підвищити продуктивність печі, зменшиплаву в печі, надалі довантаження печі здійснювати пиловинесення відновника з відхідними із реакти безпосередньо в розплав. тора газами, знизити питому витрату відновника й Дослідним шляхом установлено, що плавильелектроенергії. на піч досягає своєї максимальної продуктивності, 5 77916 6 коли довжина стінки внутрішньої порожнини печі чається по залежності l =(18...25)×d×n. де l - довпри установці одного плазмотрона становить жина стінки внутрішньої порожнини печі, d 18...25 діаметрів його сопла. При установці двох і діаметр сопла плазмотрона, n - кількість плазмотбільше плазмотронів довжина стінки внутрішньої ронів, а відношення висоти стінки внутрішньої попорожнини печі збільшується відповідно до кількорожнини печі до її довжини визначається в межах сті встановлених плазмотронів. При цьому відно1,6...1,9. шення висоти стінки внутрішньої порожнини печі Плавка в плазмовій плавильній печі здійснюдо її довжини перебуває в межах 1,6...1,9. Цим ється таким чином. Перед початком роботи піч досягається найбільш рівномірний розподіл газу розігрівається до температур 600-800°С. При доплазми в печі і його максимальна степінь викориссягненні заданої температури піч завантажується тання й за рахунок цього значно підвищується залізорудним матеріалом, наприклад окатишами ефективність нагрівання матеріалу й продуктивчерез живильник 4 на висоту внутрішньої порожність печі. Нижня межа довжини печі обмежується нини печі та здійснюється запуск плазмотронів 10. можливостями ізоляції високотемпературної плаПлазмові струмені нагрівають, частково відновзми від стінок печі. Якщо довжина печі буде менше люють і розплавляють залізорудний матеріал, зацього значення, то енергія плазми буде передавабезпечують перемішування розплаву й збільшують тися стінкам печі й приведе до їхнього руйнування. контактну поверхню реагуючих компонентів і час Верхня межа довжини печі диктується прагїхнього контакту. Все це сприяє зростанню тепло- і ненням забезпечити гарні енергетичні показники й масообміну між розплавом і відновлювальними створенням умов для найбільш оптимальної робоплазмовими струменями. Це дає можливість більш ти печі. рівномірно розподіляти високотемпературний відЗапропонована конструкція дозволяє зменшиновлювальний газ у шарі матеріалу по поперечноти матеріалоємність печі за рахунок зменшення її му перерізу печі й тим самим значно збільшити висотного габариту. степінь його використання й швидкість відновленСутність винаходу пояснюється кресленнями, ня заліза з розплаву. У цих умовах вирівнюються де на фіг.1 схематично зображена піч із притепло-масообміні процесії, що протікають у печі. строєм для дозавантаження, Виконання кришки 2 з ребром 7, установленим на Фіг.2 - перетин А-А Фіг.1. з утворенням лабіринтового каналу 8, сполученого Плазмова плавильна піч містить футерований з газовідвідним каналом 6, забезпечує зниження герметичний корпус 1, виконану з жароміцного швидкості відводу газу й перешкоджає виносу часбетону кришку 2, розташовану над плавильною ток з відхідним газом, а патрубок 9 для підведення камерою 3, живильник - 4 для завантаження вихій відводу охолоджувальної води, установлений у дного матеріалу, оглядове вікно 5, газовідвідний нижній частині ребра 7, забезпечує інтенсивний канал 6. Кришка 2 з боку газовідвідного каналу 6 відвід тепла, чим сприяє утворенню гарнісажу на постачена ребром 7. що виступає із кришки 2 усестінці ребра. Нашарування гарнісажу на нижній редни} печі й утворює зі стінкою печі канал 8. спочастині ребра 7 і нарощування його довжини, з лучений із внутрішньою порожниною газовідвідної одного боку, о хороняє ребро від руйнування, а о каналу 6. У нижній частині ребра 7 по всій його значить і кришку, а з іншого боку - збільшує шлях довжині встановлений патрубок 9 для підведення проходження відхідної о газу за рахунок поступой відводу о холоджувальної води. У бічних с і інках вого подовження каналу 8 у порожнині печі. печі, симетрично один одному, під кутом 18-200 до Після утворення ванни рідкого металу, приплощини поду встановлені плазмотрони 10 нестроєм для дозавантаження в розплав з бункера прямої дії. У площині поду на осі симетрії внутрі16 через дозатор 17, шихтопровід 18. завантажушньої порожнини печі в зоні перетинання поздоввальне вікно 19 подають вихідний матеріал, надажніх осей плазмотронів 10 розташована льотка 11 ючи рух поршню 13. розташованому в похилому для зливу металу й шлаку. На протилежній від циліндрі 12. Стрижні 20, закріплені на поршні 13, льотки 11 стінці печі встановлений пристрій для розпушують вихідний матеріал у похилому цилінддозавантаження вихідного матеріалу, наприклад рі при його транспортуванні в зоні високих темпеокатишів, що включає похилий циліндр 12, устаноратур. Матеріал завантажують у піч до заданого влений в отворі бічної стінки, усередині якого розтехнологічним регламентом рівня. При цьому тепташований поршень 13 зі штоком 14, пов'язаний із ло, акумульоване стінками печі, не губиться в насиловим гідроциліндром 15, бункер 16 з дозатором вколишнє середовище, а утилізується вихідним 17. з'єднаний шихтопроводом 18 s похилим цилінматеріалом, що надходить. Після закінчення дозадром 12 через завантажувальне вікно 19. розтавантаження поршень 13 відводять у вихідне полошоване усередині футеровки між внутрішньою ження, а плазмотрони 10 працюють до повного стінкою печі й поршнем 13. що перебуває у ви хідвідновлення матеріалу. Потім розкривають льотку ному положенні, торцева поверхня якого постаче11, зливають метал і шлак. Наступне завантаженна розпушувачем шихти у вигляді стрижнів 20, ня печі здійснюють через живильник 4. і процес виконаних по довжині зі змінним перетином. Заповторюється. пропоновано оптимальний габарит печі з урахуОписана плазмова плавильна піч виготовлена ванням потужності встановлених плазмотронів, й випробувана в умовах дослідного виробництва. при цьому довжина стінки внутрішньої порожнини Якість виплавлюваної на цій печі стали вища, ніж печі, розташованої паралельно площині, що проодержуваної за традиційною схемою. ходить через поздовжні осі плазмотронів, визна 7 Комп’ютерна в ерстка М. Клюкін 77916 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601