yandex.metrica
Электрометаллургия

Период плавления

Главная задача периода плавления — быстро и экономично распла­вить шихту, т.е. выполнить эту операцию с минимальным расходом энергии, не допуская повреждений футеровки печи, без поломок элек­тродов, избежав существенного насыщения расплава газами. Кроме того, к задачам периода плавления относят частичную дефосфорацию металлического расплава. Время расплавления лома в дуговой печи определяется прежде всего величиной вводимой в печь тепловой мощ­ности, поэтому решающее влияние на длительность плавления оказы­вает мощность печного трансформатора. Как отмечалось выше, время расплавления шихты может быть существенно уменьшено при приме­нении дополнительно так называемых альтернативных источников энергии.

Быстрое и экономичное расплавление лома в дуговой печи воз­можно лишь в случае правильного выбора электрического режима и достаточно строгого его соблюдения. Электрический режим периода плавления в принципе должен обеспечить введение в печь максималь­но возможной для данной стадии периода плавления мощности с обя­зательным учетом теплового состояния футеровки печи и созданием щадящего режима работы огнеупорной футеровки стен и свода.

По особенностям состояния рабочего пространства печи период плавления можно разбить на три стадии:

1)    формирование зоны плавления;

2)   плавление шихты с горением дуг на образовавшейся ванне жид­кого металла при экранировании стен ломом;

3)   доплавление остатков шихты при возможном излучении части энергии дуг на незащищенные ломом стены печи.

Для каждой стадии должен использоваться электрический режим, учитывающий ее специфику.

В стадии формирования плавильной зоны необходимо обеспечить устойчивую работу дуг и защиту свода и стен в начальной фазе плав­ления, найти оптимальное соотношение скоростей расплавления ме­талла и рабочего перемещения электродов, чтобы в кратчайший срок наплавить достаточное количество жидкого металла, устранив воз­можность перегрева подины, и повысить эффективность использова­ния вводимой в печь энергии. После погружения дуг в «колодцы», образовавшиеся в шихте (через 3…10 мин от начала плавления), выгод­нее работать на возможно более длинных и мощных дугах при высо­ком значении cosφ печной установки (т.е. на высоком вторичном на­пряжении и относительно малых токах). Нерасплавившийся лом и торцы электродов достаточно хорошо экранируют стены и свод от мощного теплового излучения. В таком случае большая часть энергии дуг излучается в стороны и плавит окружающий дуги лом. Передача энергии кускам лома, находящимся под электродами, происходит ме­нее интенсивно, поэтому лом под дугами плавится медленнее, и ско­рость рабочего перемещения электродов вниз сравнительно невелика. К моменту опускания электродов в крайнее нижнее положение на подине печи успевает образоваться достаточно глубокая ванна жидкого металла, предохраняющая футеровку подины от перегрева и разруше­ния дугами.

После образования зоны плавления (получения жидкой ванны) в течение второй стадии расплавления, пока не проплавится лом, экра­нирующий стены, также выгодно работать на длинных дугах и макси­мальной мощности. В это время часть шихты погружена в жидкий металл, а другая часть лежит на откосах печи сравнительно далеко от дуг. Поэтому эффективность передачи энергии дуг лому излучением снижается, основным способом передачи энергии дуг твердой шихте становится передача тепла конвекцией через жидкий металл. Во вто­рой стадии плавления значение коэффициента мощности печной уста­новки может быть несколько ниже, чем в первой стадии, рабочие токи выше, длина дуг меньше.

При эксплуатации дуговых печей с кирпичной футеровкой очень важно своевременно уменьшить длину и излучающую поверхность дуг при переходе от второй к третьей стадии плавления, чтобы предохра­нить не экранированную шихтой поверхность футеровки стен от на­грева и оплавления. При этом рабочие токи возрастают, а коэффициент мощности печной установки снижается до 0,65…0,68. В результате условия работы стен улучшаются, но несколько уменьшается общий уровень вводимой в печь мощности. В то же время надо учитывать, что мощные короткие дуги глубже погружаются в расплав. В результа­те экранирования дуг расплавом излучение на футеровку стен и свода уменьшается и увеличивается усвоение тепла ванной, так как ей непосредственно передается больше энергии. Дуги горят более стабильно и меньше отклоняются к стенам под действием электродинамических сил. Несмотря на уменьшение коэффициента мощности печной уста­новки, общее усвоение энергии ванной может возрастать, так как оно обычно растет быстрее, чем снижается коэффициент мощности. Показана зависимость коэффициента использования тепловой энергии в рабочем пространстве печи ηи.т (в общем случае ηи.т — отношение доли активной мощности, расходуемой на повышение энтальпии расплава, к средней подводимой активной мощности) от коэффициента мощности. С уменьшением коэффициента мощности от 0,8 до 0,65 по­казатель ηи.т возрастал с 0,4…0,5 до 0,6…0,7. По данным, жидкий металл нагревался при работе на коротких дугах почти в 2 раза быстрее, чем при работе на длинных дугах. Вместе с тем в общем случае работа на больших токах неэффективна, так как приводит к увеличению мощности электрических потерь, снижению электрического КПД установки, увеличению расхода электроэнергии на плавку и рас­хода графитированных электродов (интенсивность расхода электродов вследствие окисления с боковой поверхности и эрозии торца возраста­ет пропорционально Ik, где I — рабочий ток, а k = 1…2). Для успешного и быстрого проведения третьей стадии плавления очень большое значение имеют подготовка лома к плавке и правильная загрузка его в печь. Попадание при завалке печи крупных тяжелых кусков лома на откосы увеличивает длительность плавления, повышает расход энергии и износ футеровки печи. Если имеется возможность, крупные куски шихты сталкивают с откосов вручную или мульдозавалочной машиной.