yandex.metrica
Металлургия марганца

Газодинамический и температурный режимы выплавки силикомарганца

Оптимизация газодинамических характеристик ванны электропечи, тесно связанных с электротехнологическим режимом ее работы, на основе более обоснованного подхода к качеству шихты по гранулометрическому составу позволяет улучшать технико-экономические показатели выплавки ферросиликомарганца. Авторы работы исследовали газодинамические характеристики действующей печи РПЗ-48 (63) с применением комплекса известных и усовершенствованных методик.

На рис. 12.15 показаны поперечный разрез печи, выполненный по оси взрывного клапана у V электрода, и направления измерения параметров (температуры, давления, состава печных газов, потенциалов и т. д.) в плоскостях, расположенных под углами 42, 45, 52, 63 и 90° относительно поверхности свода. В период исследований печь работала с активной мощностью 50 МВт, на V электроде мощность составляла 7 МВт, напряжение фазы 200 В, ток 90 кА.

Схема поперечного разреза ванны электропечи РПЗ-48 (63)

Как видно из рис. 12.16, запыленность печного газа растет с заглублением в ванну печи и увеличением содержания фракции минус 5 мм в шихте.

Потенциал также зависит от фракционного состава. Можно полагать, что с увеличением содержания мелочи возрастает удельное активное сопротивление шихты. При доле фракции 5 мм 31 % содержание пыли в печном газе на глубине 0,5 м от поверхности колошника составляет 1,68 г/м3 (на расстоянии около 1,6 м от боковой поверхности электрода), а на глубине 1,4 м — около 11,8 г/м3.

Полученные результаты подтверждают выводы исследований о высоких фильтрующих свойствах слоя шихтовых материалов ванны печи, препятствующих уносу ведущего элемента отходящими печными газами.

графики

Измерения давления р и температуры г показали (рис. 12.17), что с увеличением заглубления зондов повышается температура и почти линейно растет давление, достигая ~ 3 кПа на глубине около 1,5 м от поверхности колошника.

Температура шихты на расстоянии 0,5 м от поверхности электрода ниже на 200—300 °С в зависимости от периода плавки по сравнению с температурой шихты на удалении 1,0—1,2 м. Это свидетельствует о явно выраженной реакционной зоне у электрода, отличающейся изменяющимся во времени сходом шихты, а значит, и изменяющейся в зависимости от периода плавки температурой шихты. Давление в рабочем пространстве ванны печи не остается стабильным и тоже изменяется в зависимости от периода плавки.

Наибольшее количество газа проходит через реакционную зону ванны печи, где они отдают свою энергию близлежащим слоям шихты, которые в свою очередь обладают хорошими фильтрующими свойствами. Меньшее количество газов удаляется через периферийные зоны ванны печи, и они в меньшей мере участвуют в процессе восстановления марганца.

Измерение давления в ванне действующей печи проводили в слое шихты и в трех точках по оси взрывного клапана у V электрода (рис. 12.18). При проведении исследований электропечь РПУ-48 (63) работала па активной мощности 50 МВт; мощность на V электроде составляла 8,6 МВт, ток электрода 100 кА, фазное напряжение 200 В. Фракционный состав шихты был следующим: фракция класса плюс 10 мм — 33,7 %, плюс 5 мм — 26,6 %, минус 5 мм — 39,7 %. На рисунке представлены изобары, полученные в результате измерений давления в столбе шихтовых материалов глубиной около 3,5 м. На этой глубине температура шихты была ~1550 °С. На глубине 2,75 и 3,5 м давление газа со стороны клапана, обращенной к электроду, растет, а со стороны, обращенной к стенке ванны печи, падает по всей толщине выделенного слоя шихты (глубину измерений опдеделяли от нижней кромки взрывного клапана). Градиент давления между изобарами у стенки клапана, обращенной к электроду, составляет около 2 кПа, а с противоположной стороны — вдвое меньше.

Полученные результаты подтверждают, что основное количество газов образуется в подэлектродной полости, откуда газ поступает в подсводовое пространство ванны печи через зону первичного шлака ЗПШ, зону рыхлой шихты ЗРШ, в том числе границе с зоной неподвижной шихты ЗНШ и у поверхности электрода. Шихта приэлектродных воронок играет роль подвижного затвора, поэтому газ, проходящий у поверхности электрода, поступает в подсводовое пространство ванны печи у подошвы приэлектродного конуса шихты. Указанные зоны обладают хорошими фильтрующими свойствами, препятствуют выносу окислов марганца и обеспечивают дополнительный подогрев шихты отходящими печными газами.