Спосіб ведення конвертерної плавки і пристрій для його здійснення

1. Спосіб ведення конвертерної плавки з продуванням ванни киснем і формуванням в об'ємі конвертера магнітного поля за допомогою котушки-соленоїда, який відрізняється тим, що магнітне поле створюють, використовуючи постійний струм, який перед подачею на котушку-соленоїд заздалегідь модулюють і надають йому напрям, що забезпечує рух розплаву від периферії до центру конвертера. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що по ходу продування в конвертер досаджують залізомісткі матеріали, наприклад залізняк, окалину, агломерат або окатиші в кількості 1-40 кг/т. 3. Пристрій для ведення конвертерної плавки, що містить конвертер з вогнетривкою футерівкою, продувну фурму, джерело постійного струму, сполучене з виконаною у вигляді спіралі котушкоюсоленоїдом, розташованою у футерівці конвертера, який відрізняється тим, що між джерелом струму і котушкою-соленоїдом встановлено пристрій для модуляції струму. 4. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що висоту котушки-соленоїда виконано рівною повній висоті металевої ванни під час її продування. 5. Пристрій за пп. 3 або 4, який відрізняється тим, що у вер хній частині конвертера (горловині) встановлено контактний електрод, який електрично пов'язано з під’єднаною до одного полюса джерела струму котушкою-соленоїдом, а другий полюс джерела струму заземлено. UA (21) a200611267 (22) 26.10.2006 (24) 15.01.2007 (46) 15.01.2007, Бюл. № 1, 2007 р. (72) Семикін Сергій Іванович, Поляков Володимир Федорович, Большаков Вадим Іванович, Лю Дун Іє, CN (73) Семикін Сергій Іванович, Поляков Володимир Федорович, Большаков Вадим Іванович, Лю Дун Іє, CN (56) JP 02138411 A, 28.05.1990 RU 94044278 A1, 27.10.1996 US 4043800 A, 23.08.1977 JP 01011921 A, 17.01.1989 GB 172314 A, 26.11.1969 RU 2061057 C1, 27.05.1996 US 5571486 A, 05.11.1996 Семыкин С. И. и др. Результаты промышленного освоения технологии конвертерной плавки с электромагнитными воздействиями на расплав на ОАО "завод им. Петровского" / Труды 6 Конгресса сталеплавильщиков, Череповец, 17-19 окт., 2000. М.: ОАО "Черметинформация". 2001, С. 117-121, табл. 3. Библ. (реферат). Семыкин С. И., и др. Разработка и исследование технологии конвертерной плавки с применением электрических воздействий малой мощности / Труды 3 Конгресса сталеплавильщиков. Москва, 10-15 апр., 1995. М. 1996, С. 89-90 (реферат). Blossey Robert G. and all. Startup and operation of the ladle metallurgical facility at LTV steel Indiana harbor works 72nd Steelmak. Conf. Proc. Vol. 72. C2 2 (19) 1 3 77932 4 його реалізації потрібні великі витрати електричної в межах 100-10000Гц і 100-2000А. Величина верхенергії. ніх і нижніх параметрів визначаються ємністю агНайближчим по технологічній сутності і ререгату і характеристикою самої технології конверзультату, що досягається, є спосіб ведення конветації. Окрім цього по ходу продування в конвертер ртерної плавки [3], передбачаючий створення зовдосаджують залізомісткі матеріали в кількості 1нішнього магнітного поля з напрямом вектора 40кг\т (наприклад залізняк, агломерат або окотимагнітної індукції по радіусу конвертера. Формоваші). Введення цих матеріалів проводять для підний при такій спрямованості вектора індукції рух вищення електричної провідності шлакового розметалу згідно [4] створює не осьовий, а круговий плаву, що забезпечує поліпшення рух. Воно, як походить з [3], сприяє скороченню електромагнітної дії і підвищує його е фективність викидів і виносів і, відповідно, скороченню витрати сприяє досягненню поставлених задач. рідкого чавуна, а також збільшенню повноти заВідомий пристрій для виплавки металу, що місвоєння кисню і підвищенню терміну служби вогстить конвертер з вогнетривкою футерівкою, пронетривів. Проте, недоліком цього способу з позиції дувн у фурму, джерело змінного електричного рішення актуальних для конвертерного виробницструму, що сполучене дротами з котушкою - солетва задач, до яких відносяться: зниження кількості ноїдом, виконаною у вигляді спіралі та розташовапилу, що виноситься, збільшення виходу рідкої ної у футерівці конвертера по висоті розміщення сталі (виходу годного) і підвищення температури шлако-металевої емульсії [3]. Дана конструкція розплаву а також те, що метод не впливає на рух пристрою не вирішує поставлену винаходом задарозплаву у вертикальному напрямі, у тому числі в чу. Перш за все, це зв'язано з тим, що використопериферійних об'ємах конвертерної ванни. В той вують джерело змінного струму з постійними паже час, потреба в цьому надто важлива, оскільки раметрами, які неузгоджені з формованими при швидкість природного конвективного руху від продуванні розплаву киснем, що ослабляє переструменя вдувних газів істотно ослаблена поблизу мішуючу дію, особливо в периферійній частині стін конвертера, і його перемішуючий вплив в цій конвертера. Крім того, даний пристрій створює області незначний, що чинить негативну дію на хід магнітне поле з напрямом вектора індукції по радіфізико-хімічних процесів, оскільки значна маса усу конвертера, тим самим, забезпечуючи обертарозплаву практично виключена з процесів масо- і льний напрям руху розплаву по відношенню до осі теплопередачі. конвертера. При цьому напрям природного руху Другим недоліком вказаного способу, також як ванни під дією струменя дуття і додаткового від і способу [1], є те, що для створення зовнішнього магнітного поля не співпадає. Таке технічне рімагнітного поля як джерело струму використовушення, сприяючи рішенню ряду задач, не забезпеються апарати, що формують змінний струм або чує в той же час досягнення цілей, поставлених в промислової, або зниженої, але постійної по велиданому винаході. чині частоти. Такий підхід повністю відповідає Для вирішення задачі винаходу пропонується принципу магнітної електродинаміки, оскільки повиконувати пристрій на базі джерела, що виробляє стійний струм взагалі не забезпечує створення первинний постійний струм, який після виходу з магнітного поля, що приводить розплав в рух. джерела спеціально модулюють для подачі на Проте для поставлених задач конвертерного викотушку-соленоїд. У відомому пристрої висота робництва використовування змінного струму із котушки-соленоїда повинна відповідати загальній стабільними характеристиками, зокрема по частовисоті розміщення конвертерної ванни (металевій і ті, є малоефективним. Це зв'язано з тим, що ствошлаковій). Вказаний об'єм відомий для конвертера рюване при цьому магнітне поле по своїх характебудь-якої місткості, проте ці відомості відносяться ристиках не синхронізується з природним до розплаву, що знаходиться в спокійному (невсмагнітним полем конвертера, що формується, як піненному) стані. Ці відомості недостатні, оскільки показують дослідження, навіть за відсутності тих не охоплюють всі випадки переміщення розплаву, або інших зовнішніх дій, за рахунок утворення і тому пристрої, побудовані на цьому принципі, струму, що є потоком електронів, що утворюються впливають в основному, на малу частину розплау високотемпературній зоні, спрямоване переміву. Для вирішення задачі пропонованого винаходу щення яких формується під впливом руху струмев даному пристрої висоту котушки-соленоїда виконя продувних газів. нують так, щоб вона відповідала повній висоті У зв'язку з цим задачею даного винаходу є (підйому) сталеплавильної ванни протягом всього зниження кількості конвертерного пилу, що виночасу її продування киснем. ситься, збільшення виходу рідкої сталі і підвищенВ пристрої, що заявляється, за джерелом ня температури розплаву за рахунок організації струму встановлюють додатковий пристрій для додаткового руху металу в периферійних зонах модуляції струму, який під'єднують до котушкиконвертерної ванни, посилюючого загальний рісоленоїду. При цьому висоту розміщення котушки вень масообміну в конвертері. обмежують висотою знаходження металевої ванни Що стосується способу заявки, то поставлена під час продування її киснем. Додатково у верхній ціль розв'язується тим, що для створення магнітчастині конвертера встановлюють контактний еленого поля в робочому об'ємі конвертера як базоктрод який електрично пов'язують з котушкоювий використовується постійний струм, який перед соленоїдом, а інший полюс джерела струму зазеподачею на формуючу магнітне поле котушкумляють. Контактний електрод необхідний для соленоїд заздалегідь модулюють надаючи йому створення додаткового електромагнітного поля у оптимальне для вирішення задач способу значенверхній частині конвертера з напрямом електроня частоти і амплітуди, величини яких знаходяться магнітних сил назустріч газовому потоку, що ви хо 5 77932 6 дить з конвертера. рідким розплавом, надаючи йому рух в осьовому Таке рішення створює най оптимальніші умови напрямі, у тому числі в периферійних областях. при реалізації способу з погляду мінімальних пиСерію експериментів по перевірці способів і томих витрат електричної енергії і сприяє наданню роботи електричного устаткування і самого приметалевому розплаву напряму руху від периферії строю в цілому провели на півторатонному конвеагрегату до його центру. ртері лабораторного типу. Опис пристрою і сутність способу пояснюється У футерівку 1,5-т лабораторного конвертера кресленням (Фіг.). Пристрій містить ємність - 1, з заздалегідь закладали п'ять витків котушкиарматурним і робочим шарами вогнетривкої футесоленоїда по висоті і об'єму, відповідному повному рівки - 2, верхню продувну фурму - 3, контактний розміщенню сталеплавильної ванни під час проелектрод 4, котушк у-соленоїд - 5, джерело постійдування. У верхній частині конвертера (горловині) но струму, яке кабельними провідниками сполучевстановили графітний електрод який провідником но з модулюючим пристроєм - 6, що керується електрично з'єднали з верхнім витком котушкивипрямним мостом, який використовується в звисоленоїда. Другий полюс джерела струму провідчайній практиці для вирішення інших електротехником з'єднали з металевою колоною цехової спонічних задач, наприклад, в зварювальній техніці. В руди. В заздалегідь розігрітий до 1000-1200°С конелектричному ланцюзі є амперметр - 7, вольтметр вертер заливали чавун при температурі 1300- 8, генератор сигналів - 9, в якості якого викорис1350°С. Хімічний склад чавуна до обробки був товують стандартний звуковий генератор типу ГЗнаступним (у відсотках по масі): вуглець - 4-4,5; 34 або схожий з ним по технічних характеристиках, кремній - 0,8-0,9; марганець - 0,6-0,7; сірка - 0,05і знижувальний стандартний трансформатор стру0,06; фосфор - 0,1-0,12; залізо - інше. Конвертерну му - 10 типу ВДУ - 1500. ванну продували через верхню фурму з витратою Пристрій працює таким чином. Після завантакисню близько 6,0м 3/хв. На початку продування ження шихти і заливки чавуна в конвертер (1) і досаджували вапно в кількості 60кг. Зупинку пропідйому його в робоче положення проводять продування плавки проводили досягши заданої темдування ванни кисневими струменями за допомоператури і вуглецю в металі. Потужність електричгою фурми (3). З моменту початку подачі кисню ної дії складала близько 10-100Вт на 1кг проводять включення джерела струму, після чого оброблюваного металу. здійснюють модуляцію струму для забезпечення Включення джерела струму здійснювали з руху ванни, злагодженого з напрямом руху розмоменту подачі кисню, при цьому струм спочатку плаву за рахунок кисневого струменя, і подають поступав на модулюючий пристрій, а потім на комодульований струм на котушку-соленоїд. Електтушку-соленоїд. ричний струм, проходячи по вказаному ланцюгу, Результати експерименту приведені в таблиці створює зовнішнє магнітне поле, яке взаємодіє з нижче. Таблиця Варіанти дослідів Частка в % лому Прототип заявки Спосіб1), що заявляється 1) 7 10 7 10 Температура металу на Вихід рідкої сталі, % 1-й повадці, °С 1650 96,0-96,5 1600 95,5-96,0 1700 97,0-97,5 1645 96,2-97,3 Средньоплавочний вміст пилу, г/м 3 35,0-40,0 40,0-46,0 7,0-12,0 8,0-15,0 - результати отримані при використовуванні способу по пунктах 3-5. Як походить з результатів експериментів, при використовуванні способу, що заявляється, відзначено істотне поліпшення всіх трьох показників, що вивчаються. В кінцевому випадку їх зміна забезпечує можливість поліпшення екологічних умов за рахунок зниження кількості пилу, збільшення виходу рідкої сталі і зменшення частки чавуна з відповідним зниженням собівартості сталі. Збільшення температури розплаву виключає необхідність додаткових додувок і інших заходів, погіршуючи х якість металу і підвищуючих рівень матеріальних і інших витрат. Зниження рівня пиловиділення, крім збільшення виходу годного, забезпечує поліпшення умов роботи персоналу, економію по витратах на уста ткування для фільтрації пилу. Викладене свідчить, що запропонований пристрій і спосіб забезпечують рішення поставле ної задачі. Джерела інформації, використані при складанні заявки: 1. Огурцов А.П., Гресс А.В. Непрерывное литье стали. - Днепропетровск: Системные технологии, 2002. - 675с. 2. Явойский В.И. Теория процессов производства стали. - М: Металлургия, 1967. - 792с. 3. Патент Украины №32562, С21С5/28, С21С5/42, 2001 (прототип способа и устройства). 4. Отчет ИЧМ Н АНУ о НИР ОС.008.96 «Исследование воздействия внешних электромагнитных полей на жидкую железо-углеродистую ванну и разработка на этой базе основных технических решений по повышению эффективности способа производства стали в кислородных конвертерах» Днепропетровск, 1999. 7 Комп’ютерна в ерстка О. Гапоненко 77932 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