Спосіб виробництва карбіду кальцію

Спосіб виробництва карбіду кальцію, що включає операції попереднього розігрівання робочої зони тигля, який виконаний із термостійких з малими тепловтратами вогнетривких матеріалів, викладення на днищі тигля коксового трикутника, закріплення та опускання до дотику із насипаним коксом трьох електродів, увімкнення пічного трифазного трансформатора і розпалення електродуги поміж трьома рухомими, нарощуваними вертикально електродами, виконаними у вигляді окремих трубчастих циліндричних або іншої форми конструктивних елементів, внутрішню порожнину яких періодично при вертикальному нарощуванні заповнюють сипучою електродною масою - крихтами або відходами графіту, що спікається під дією високої температури розплавленого карбіду кальцію у МОНОЛІТНІ тверді стержні-електроди, які поступово вводять всередину робочої зони пла Даний винахід відноситься до галузі електрометалургії, зокрема до технологічних процесів виробництва карбіду кальцію, конструкцій, агрегатів та вузлів електродугових печей, які виплавляють карбід кальцію, а також може бути широко використана для виплавки, наприклад, сталі, фосфору, флюсів, ферро- і мідно-нікелевих та інших сплавів, при виробництві яких не застосовується спеціальна атмосфера чи вакуум ВІДОМІ способи виплавки карбіду кальцію та інших металів і сплавів у промислових печах, які заправляють спеціальною шихтою, що складається із суміші сировини і паливного компонента, наприклад, випаленого вапна і коксу, в яких в результаті безпосереднього горіння палива відбувається виділення теплової енергії, що використовується для теплової обробки складових матеріалів і підтримки в них необхідних ХІМІЧНИХ реакцій, пов'я Зоя вильної ванни тигля електропечі і розташовують відносно його внутрішньої поверхні у вершинах рівностороннього трикутника, причому таким чином, що співвідношення між діаметром електрода, радіусом розпаду електродів та внутрішнім діаметром тигля має вигляд 1 2 5, розігрівання тигля, періодичну порційну завалку шихти, що складається із пропорційної суміші коксикового горішка і вапнякового каменю - щебеню, які взяті у співвідношенні 1 3, в процесі її проплавлення і виходу на робочий режим при відповідному дистанційному регулюванні відносного вертикального розташування електродів та величин напруги і струму в межі електроживлення, випуск, після заповнення печі і проплавлення верхнього шару шихти, готового продукту - рідкого карбіду кальцію через випускну льотку у розташовану зовні чавунну ванну-виливницю, який відрізняється тим, що внутрішню порожнину електродів періодично заповнюють електродною сипучою масою, виготовленою згідно ВІДПОВІДНИХ сертифікатів Нікопольського чи інших феросплавних заводів або и крихтами-відходами, що постійно підсипаються у нарощувані труби і спікаються під дією високої температури розплавленого карбіду кальцію у МОНОЛІТНІ тверді стержні-електроди заних з отриманням розплаву здобуваної продукції (1 Казанцев Е И Промышленные печи Справочное руководство для расчетов и проектирования М Металлургия,1975, 2 Крапухин В В Печи для цветных и редких металлов М Металлургия, 1980 , 3 Технічна документація "Піч для виплавки карбіду кальцію", розроблена на Запорізьському заводі металоконструкцій у 1986 р та інш ) Основними недоліками цих відомих способів при застосуванні їх для виплавки карбіду кальцію є низька продуктивність печей та низька якість вихідної продукції, висока вартість графітизованих суцільних, нарощуваних за допомогою ніпельного з'єднання, електродів Відомий також спосіб виплавки карбіду кальцію, який покладено в основу технологічного процесу, що здійснюється при застосуванні електродугової печі типу ДКС-80Б [4 Электропечь ДКС со 43794 80Б Руководство по эксплуатации 31025 РЭ Запорожье УкрНИИСпецсталь, 1993 51 с ] Цей спосіб реалізується в трифазній електродуговій печі, яка включає встановлений на фундаменті тигель - зварну циліндричну конструкцію кожух із днищем і боковим отвором для випускної, похило встановленої, льотки, що футерована всередині шамотною цеглою та облицьована із внутрішньої сторони набивкою із вуглецевої маси, електродний блок, що складається із трьох рухомих, симетрично розташованих відносно центра плавильної ванни тигеля у вершинах рівностороннього трикутника, суцільних графітизованих, нарощуваних за допомогою ніпельного з'єднання, електродів, механізм та пристосування для переміщення електродів, вузли затискування та утримування електродів за допомогою клинового механізму, струмопідводи, пічний трифазний трансформатор та інше силове і контролююче технологічний процес плавки електрообладнання, газоочисний зонт із повітропроводами зв'язаними з витяжною вентиляційною системою, а також встановлену зовні під випускною льоткою чавунну ванну-виливницю для охолодження та відстою рідкого карбіду кальцію При практичній реалізації відомого способу виплавки карбіду кальцію в електропечі ДКС-80Б [4] технологічний процес плавки здійснюється наступним чином виконують попереднє розігрівання робочої зони тигля за допомогою газового пальника, викладають на днищі тигля коксовий трикутник, закріплюють та опускають до дотику із насипаним коксом три графітизованих електроди, вмикають пічний трифазний трансформатор і розпалюють електродугу поміж трьома графітизованими електродами, розігрівають тигель, виконують періодичну порційну завалку шихти (суміші коксу і випаленого вапна у визначених пропорціях) в процесі її проплавлення і виходу на робочий режим, здійснюючи при цьому й відповідне регулювання вертикального положення електродів та величин напруги і струму в мережі електроживлення, здійснюють випуск, після заповнення печі і проплавлення верхнього шару шихти, готового продукту - рідкого карбіду кальцію через випускну льотку, яка встановлена похило до рівня у нижній частині тигля, у розташовану зовні чавунну ванну - виливницю, в якій відбувається охолодження та ВІДСТІЙ рідкого карбіду кальцію Відомий спосіб виплавки карбіду кальцію, що реалізований у конструкції електропечі зі своїм комплексом механізмів та вузлів, характеризується низькою продуктивністю виплавки кінцевого продукту та його низькою якістю, високою вартістю суцільних графітизованих електродів та з'єднувальних ніпелів до них Обмежена довжина та діаметр графітизованих електродів із ніпельним з'єднанням (застосовуються стандартні електроди Дніпровського електродного заводу довжиною 1100 мм і діаметром 125 мм), відсутність практичної можливості їх нарощування, внаслідок необхідності виконання цих робіт над розплавленим карбідом, при обмеженій висоті зонта газоочистки, встановленого над електропіччю, та при досить значній вазі електродів, а також недосконала конструкція електродів та вузлів їх затискування та утримування у підвішеному стані, недодержання необхідних допусків на кути відхилення від вертикального положення електродів та недостатньо оптимальне їх просторове розташування в робочій зоні плавильної ванни, як один відносно одного (так званий розпад), так і по відношенню до внутрішнього діаметра тигля, а також велика питома ЩІЛЬНІСТЬ струму, яка приходиться на робочу поверхню електродів, призводять до суттєвих перевитрат електроенергії, перегріву, деформації та руйнування певних зон електродів у місцях контакту із затискувачами Внаслідок того, що за рахунок руйнації, окремі шматки графітизованих електродів опадають у розплав, цей розплав буде забруднений і матиме хімічну неоднорідність Прототипом до запропонованого є відомий спосіб виплавки карбіду кальцію (Позитивне рішення по заявці за № 98020581 від 03 02 1998 р на "Спосіб виробництва карбіду кальцію та обладнання для його здійснення", авторів Федорова Г Г , Рудюка М В і Гуменюка В Б ), що включає операції попереднього розігрівання робочої зони тигля, який виконаний із термостійких з малими тепловтратами вогнетривких матеріалів, викладення на днищі тигля коксового трикутника, закріплення та опускання до дотику із насипаним коксом трьох електродів, увімкнення пічного трифазного трансформатора і розпалення електродуги поміж трьома рухомими, нарощуваними вертикально електродами, виконаними у вигляді окремих трубчатих циліндричних, або іншої форми конструктивних елементів, внутрішню порожнину яких періодично при вертикальному нарощуванні заповнюють сипучою електродною масою (крихтами або відходами графіту), що спікається під дією високої температури розплавленого карбіду кальцію у МОНОЛІТНІ тверді стержні-електроди, які поступово вводять всередину робочої зони плавильної ванни тигля електропечі і розташовують відносно його внутрішньої поверхні у вершинах рівностороннього трикутника, причому таким чином, що співвідношення між діаметром електрода, радіусом розпаду електродів та внутрішнім діаметром тигля має вигляд 1 2 5, розігрівання тигля, періодичну порційну завалку шихти, що складається із пропорційної суміші коксикового горішка і вапнякового каменю (щебеню), які взяті у співвідношенні 1 3, в процесі и проплавлення і виходу на робочий режим при відповідному дистанційному регулюванні відносного вертикального розташування електродів та величин напруги і струму в мережі електроживлення, випуск, після заповнення печі і проплавлення верхнього шару шихти, готового продукту - рідкого карбіду кальцію через випускну льотку у розташовану зовні чавунну ванну-виливницю Основними недоліками прототипу є досить нестабільне горіння електродів і досить висока вартість сировини - ВІДХОДІВ (крихт) графіту, що засипаються у порожнини конструктивних елементів цих електродів при їх формуванні В основу даного винаходу поставлено задачу поліпшення якості електродів і здешевлення їх вартості, завдяки підбору необхідних інгредієнтів складу сировини для виготовлення електродів, в результаті чого знижується собівартість карбіду кальцію Поставлена задача розв'язується завдяки тому, що у способі виплавки карбіду кальцію, три 43794 рухомих, нарощуваних вертикально, окремих трубчатих циліндричних або іншої форми конструктивних елементи, внутрішню порожнину яких періодично при вертикальному нарощуванні заповнюють електродною сипучою масою, виготовленою згідно ВІДПОВІДНИХ сертифікатів Нікопольського чи інших феросплавних заводів або и крихтамивідходами, що постійно підсипаються у нарощувані труби і спікаються під дією високої температури розплавленого карбіду кальцію у МОНОЛІТНІ тверді стержні-електроди, які вводять всередину робочої зони плавильної ванни тигля електропечі Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак винаходу і технічним результатом, якого можна досягти, полягає в наступному Завдяки використанню, ВІДПОВІДНО ДО запропонованого способу, для створення електричної дуги - дешевих самоспікливих нарощуваних електродів із запропонованої електродної сипучої маси, що постійно підсипається у нарощувані труби, спікається там і формується у МОНОЛІТНІ тверді стержні, а по мірі нарощування окремими елементами цих труб і засипці нових порцій електродної сипучої маси електроди збільшуються вертикально, при цьому виключаються існуючі за відомими способами обмеження по довжині та діаметру графітизованих суцільних електродів, ускладнення для їх нарощування Завдяки конструктивному виконанню та оптимальному співвідношенню складових інгредієнтів електродної маси, закономірностям розташування електродів Qx розпаду), в залежності від діаметра електродів та внутрішнього діаметра тигля, оптимальному підбору складу шихти, а також режимів протікання процесу плавки досягають сприятливих умов у виробництві карбіду кальцію, який відповідає вимогам європейського стандарту Окрім того, завдяки повному згоранню електродів не забруднюється їх відходами отримувана продукція - карбід кальцію Реалізують заявлений спосіб виробництва карбіду кальцію наступним чином Виконують попереднє розігрівання робочої зони тигля Для цього на днищі тигля викладають коксовий трикутник, а потім за допомогою ВІДПОВІДНИХ вузлів закріплюють і механізмами переміщення опускають до дотику із насипаним коксом три нарощуваних вертикально, окремих трубчатих циліндричних або іншої форми конструктивних елементи - електроди, порожнини яких заповнені запропонованою сипучою електродною масою, виготовленою згідно ВІДПОВІДНИХ сертифікатів Нікопольського чи інших феросплавних заводів або и крихтами-відходами Вмикають пічний трифазний трансформатор і розпалюють електродугу поміж трьома електродами В результаті створення високотемпературного поля, відбувається попереднє розігрівання тигля, який потім поступово, рівномірно по всьому днищі і поміж електродами, завалюють шихтою, що складається із пропорційної суміші коксикового горішка і вапнякового каменю (щебеню), які взяті у співвідношенні 1 3 По мірі проплавлення та спікання шихти і виходу електропечі на робочий режим, здійснюють періодичне и обвалювання та порційну завалку шихтою, а при осіданні розплаву відповідне регулювання вертикального положення - поступову подачу, за допомогою електроприводу механізмів переміщення, електродів в зону плавки та дистанційне керування з пульта електроуправління величиною напруги і струму в мережі їх електроживлення При регулюванні вертикального і відносного горизонтального розташування електродів намагаються розташувати їх таким чином, щоб дотримуватися при цьому, рекомендованого згідно заявленого способу виробництва карбіду кальцію, співвідношення між діаметром електрода, радіусом розпаду електродів та внутрішнім діаметром тигля, що має наступний вигляд 1 2 5 Окрім того, електроди розташовують у вершинах уявного рівностороннього трикутника В разі необхідності, електроди зверху нарощують короткими трубчатими елементами, а їх внутрішню порожнину періодично при вертикальному нарощуванні заповнюють запропонованою електродною сипучою масою, виготовленою згідно ВІДПОВІДНИХ сертифікатів Нікопольського ЧИ ІНШИХ ферросплавних заводів, або їх крихтами-відходами, що постійно підсипаються у нарощувані труби і спікаються під дією високої температури розплавленого карбіду кальцію у МОНОЛІТНІ тверді стержні - електроди, які входять безпосередньо всередину робочої зони плавильної ванни тигля електропечі Після заповнення печі і проплавлення верхнього шару шихти плавка завершується Припиняється подача напруги та підтримання горіння електродуги поміж електродами і готовий продуктрідкий карбід кальцію, після електричного пропалювання випускної льотки, що влаштована у нижній частині тигля, зливають у розташовану зовні чавунну ванну-виливницю, в якій відбувається ВІДСТІЙ його та охолодження Застосування запропонованої сировини, а саме електродної сипучої маси, виготовленою згідно ВІДПОВІДНИХ сертифікатів Нікопольського чи інших феросплавних заводів або її крихт-відходів, що постійно підсипаються у нарощувані труби і спікаються під дією високої температури розплавленого карбіду кальцію у МОНОЛІТНІ тверді стержні-електроди, поліпшує якість виготовлюваних електродів (якість горіння) і надає змогу постійно нарощувати їх без обмежень під час плавки Саме ці обмеження властиві суцільним графітизованим електродам, наприклад Дніпровського електродного заводу, що мають довжину 1,1 або 1,5 м із ніпельним з'єднанням Виконати таке нарощування "свічку" двох графітизованих електродів Дніпровського електродного заводу загальною висотою 3 м і вагою понад 140 кг над розплавленим карбідом кальцію у тиглі викликає ряд технічних ускладнень Висота нарощування "свічки" із двох таких з'єднаних графітизованих електродів також обмежується висотою встановленого над робочою зоною електропечі зонта газоочистки Застосування запропонованих самоспікливих нарощуваних електродів із запропонованою насипною, відносно дешевою електродною масою, ліквідовує вищезгадані недоліки відомих графітизованих електродів, а також суттєво зменшує їх вартість у порівняння із електродами, що є у аналога та прототипа 43794 Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3 43794