RU2163330C1

RU2163330C1 - Open-hearth furnace pool

Info

Publication number: RU2163330C1
Application number: RU2000110766/02A
Authority: RU
Inventors: Эвальд Антонович Шумахер (DE); Эвальд Антонович Шумахер; Сагадат Салиховна Шумахер (DE); Сагадат Салиховна Шумахер; Эдгар Эвальдович Шумахер (DE); Эдгар Эвальдович Шумахер; В.Н.(RU) Хлопонин; В.Н. Хлопонин; И.В.(RU) Зинковский; И.В. Зинковский
Original assignee: Хлопонин Виктор Николаевич
Priority date: 2000-05-03
Filing date: 2000-05-03
Publication date: 2001-02-20

Abstract

FIELD: metallurgy; making steel in open-hearth furnaces. SUBSTANCE: open-hearth pool has rear and front banks whose inner surface has varying angle of inclination in height as it approaches hearth where bottom blowing unit on basis of VVS system and transversal banks are located. Inner surface of at least rear bank has angle of inclination increasing in height at approach to hearth at smooth transition between inner surfaces of hearth and bank. Inner surface of at least rear bank is made in form of quadratic or broken curve. EFFECT: enhanced economical efficiency of heat due to maximum use of bottom blowing procedure and additional mixing of metal layers. 3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству стали в мартеновских печах. The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to the production of steel in open-hearth furnaces.

Известна ванна мартеновской печи, содержащая задний и передний откосы, поперечные откосы и под. Задний и передние откосы выполнены с плавно изменяющимся углом наклона, убывающим по мере приближения к поду печи (Абросимов Е. А. и др. "Металлургия стали", М., ГНТИЛ по черной и цветной металлургии, с. 553 - 556, рис. 171б). Known open-hearth furnace bath containing back and front slopes, transverse slopes and under. The back and front slopes are made with a smoothly varying angle of inclination, decreasing as we approach the hearth of the furnace (E. Abrosimov et al. Steel Metallurgy, M., GNSTIL in ferrous and non-ferrous metallurgy, pp. 553 - 556, fig. 171b).

Мартеновский способ выплавки стали основан на технологии перемешивания слоев расплавленного металла в ванне печи в процессе выплавки. Основным недостатком этого исполнения ванны мартеновской печи является отсутствие установки донной продувки, что приводит к недостаточно активному участию в перемешивании тех слоев металла, которые не насыщены пузырьками газа донной продувки. The open-hearth steelmaking method is based on the technology of mixing layers of molten metal in the furnace bath during the smelting process. The main disadvantage of this open-hearth furnace bathtub implementation is the lack of a bottom purge installation, which leads to insufficiently active participation in the mixing of those metal layers that are not saturated with bottom purge gas bubbles.

Известно применение для футеровки подины электродуговых печей набивной массы Ankerharth, разработанной фирмой Veitsch - Radex, высокие эксплуатационные свойства которой позволили применить донную продувку на базе системы VVS, конструктивные особенности которой позволяют осуществлять целенаправленную регулируемую подачу газа в расплав металла по возможно большей его поверхности, повысить эффективность перемешивания слоев расплавленного металла в ванне печи в процессе выплавки стали. При этом стойкость подины многократно повышается - свыше 600 плавок (Josse Bachmayer, Walter Hirtenlehner, "NEUSTE ERFAHRUNGEN MIT BEDECKTEMENE - OFENSPULEN", Vortrag gehalten beim Kurzseminar in Kladno, TSCHECHIEN am 30 Juni 1993, p. 1-20; Кузнецов A.B., Шумахер Э.А. "Опыт применения различных видов огнеупоров для футеровки сверхмощной электродуговой печи", Сталь N 1, 2000, Москва, ООО "Интермет Инжиниринг", с. 29-32). It is known that Ankerharth rammed furnaces, developed by Veitsch-Radex, are used for lining the bottom of an electric arc furnace, the high operational properties of which made it possible to apply bottom purging based on the VVS system, the design features of which allow targeted controlled gas supply to the molten metal over its largest possible surface and increase efficiency mixing layers of molten metal in the furnace bath during steelmaking. At the same time, the resistance of the hearth increases many times over 600 heats (Josse Bachmayer, Walter Hirtenlehner, "NEUSTE ERFAHRUNGEN MIT BEDECKTEMENE - OFENSPULEN", Vortrag gehalten beim Kurzseminar in Kladno, TSCHECHIEN am 30 Juni 1993, p. 1-20; .A. "Experience in the use of various types of refractories for lining of a heavy-duty electric arc furnace", Steel N 1, 2000, Moscow, LLC Intermet Engineering, pp. 29-32).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является ванна мартеновской печи, содержащая задний и передний откосы, внутренняя поверхность которых выполнена по высоте с изменяющимся углом наклона по мере приближения к сопряженному с ними поду, в котором размещена установка донной продувки на базе системы VVS, и поперечные откосы (Купшис Э. "Донная продувка мартеновских печей системы VVS", Сталь N 1, 2000, с. 21-22). The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a martin furnace bath containing back and front slopes, the inner surface of which is made in height with a varying angle of inclination as it approaches the hearth conjugated with them, in which the installation of bottom blowing based on the VVS system is located , and transverse slopes (Kupshis E. "Bottom blowdown of open-hearth furnaces of the VVS system", Steel N 1, 2000, pp. 21-22).

Специально разработанная для мартеновских печей технология продувки через подину печи нейтральными газами при помощи установки донной продувки на базе системы VVS позволяет повысить производительность на 3-7%, улучшить качество стали за счет интенсивного перемешивания жидкой ванны, снизить расход энергоресурсов и горячие простои в 3 раза, расход огнеупоров и магнезита в 2 раза. Specially developed for open-hearth furnaces, the technology of purging with neutral gases through the furnace bottom using a bottom-blowing unit based on the VVS system allows to increase productivity by 3-7%, improve steel quality due to intensive mixing of the liquid bath, reduce energy consumption and hot downtime by 3 times, refractory and magnesite consumption 2 times.

Недостатком известной конструкции ванны мартеновской печи является недостаточное участие столбов металла, не насыщенных пузырьками газа донной продувки, в подпоре слоев металла, насыщенных указанными пузырьками, что приводит к снижению эффективности перемешивания слоев металла. Отмеченное не позволяет в полной мере использовать достоинства донной продувки на базе системы VVS. A disadvantage of the known open-hearth furnace bath design is the insufficient participation of metal columns not saturated with bottom purge gas bubbles in the backing of metal layers saturated with these bubbles, which leads to a decrease in the mixing efficiency of the metal layers. The aforementioned does not allow the full use of the advantages of bottom purging based on the VVS system.

Желаемым техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков, разработка конструкции ванны мартеновской печи, позволяющей повысить технико-экономические показатели плавки за счет создания условий для максимального использования достоинств донной продувки путем обеспечения дополнительного перемешивания слоев металла. The desired technical result of the invention is the elimination of these drawbacks, the development of the design of the open-hearth furnace bath, which allows to increase the technical and economic performance of melting by creating conditions for maximizing the advantages of bottom blowing by providing additional mixing of the metal layers.

Это достигается тем, что в известной ванне мартеновской печи, содержащей задний и передний откосы, внутренняя поверхность которых выполнена по высоте с изменяющимся углом наклона по мере приближения к сопряженному с ними поду, в котором размещена установка донной продувки на базе системы VVS, и поперечные откосы, по изобретению внутренняя поверхность, по меньшей мере, заднего откоса выполнена по высоте с увеличивающимся углом наклона по мере приближения к поду при плавном переходе между внутренними поверхностями пода и откоса. This is achieved by the fact that in the well-known bathtub of an open-hearth furnace containing back and front slopes, the inner surface of which is made in height with a varying angle of inclination as it approaches the mating hearth in which the installation of bottom blowing based on the VVS system is located, and transverse slopes , according to the invention, the inner surface of at least the rear slope is made in height with increasing angle of inclination as it approaches the hearth with a smooth transition between the inner surfaces of the hearth and slope.

Кроме того, внутренняя поверхность, по меньшей мере, заднего откоса выполнена в виде кривой второго порядка или в виде ломаной кривой. In addition, the inner surface of at least the back slope is made in the form of a curve of the second order or in the form of a broken curve.

Ванна мартеновской печи пояснена схематически чертежами на фиг. 1 - 7. На фиг. 1 приведена схема продольного разреза ванны, на фиг. 2 и 3 - поперечный разрез А-А на фиг. 1 - варианты исполнения продольных откосов ванны, на фиг. 4 - 7 - исследованные варианты исполнения продольных откосов ванны. The open-hearth bath is illustrated schematically by the drawings in FIG. 1 to 7. In FIG. 1 is a longitudinal sectional diagram of a bathtub; FIG. 2 and 3 are a transverse section AA in FIG. 1 - embodiments of longitudinal slopes of the bath, in FIG. 4 - 7 - investigated options for the execution of the longitudinal slopes of the bath.

Ванна содержит два поперечных откоса 1 (фиг. 1), два продольных откоса: 2 на стороне задней стенки и 3 на стороне передней стенки (фиг. 2 и 3), под 4 и элементы 5 донной продувки ванны нейтральным газом на базе системы VVS. Продольный откос 2 имеет внутреннюю поверхность 6, продольный откос 3 имеет внутреннюю поверхность 7. Набивка внутренней части ванны выполнена огнеупорной массой Ankerharth различной газопроницаемости. Внутренние поверхности 6 и 7 имеют плавный переход 8 и 9 соответственно в контакте с поверхностью пода. The bath contains two transverse slopes 1 (Fig. 1), two longitudinal slopes: 2 on the side of the back wall and 3 on the side of the front wall (Figs. 2 and 3), under 4 and elements 5 of the bottom blowing the bath with neutral gas based on the VVS system. The longitudinal slope 2 has an inner surface 6, the longitudinal slope 3 has an inner surface 7. The inner part of the bath is packed with an Ankerharth refractory mass of various gas permeabilities. The inner surfaces 6 and 7 have a smooth transition 8 and 9, respectively, in contact with the surface of the hearth.

Внутренняя поверхность по меньшей мере одного из продольных откосов ванны, например, 6 (фиг. 2), а по большей мере обоих продольных откосов ванны 6 и 7 (фиг. 3) выполнена с увеличивающимся углом наклона α_i по мере приближения к поду 4 ванны с плавным переходом 8 и 9 между поверхностью пода 4 и соответственно поверхностями 6 и 7 откосов, т.е. углы α₁ и α₂ на фиг. 2 связаны соотношением α₁< α₂. Элементы 5 обеспечивают подачу нейтрального газа через под 4 ванны, образуя столбы металла, насыщенные этим газом (см. на фиг. 2 и 3). Каждый из этих столбов металла легче расположенного рядом столба металла без насыщения указанным газом (на фиг. 2 и 3 заштриховано). В результате столб металла без насыщения указанным нейтральным газом вытесняет столб металла, насыщенный этим газом (на фиг. 2 и 3 указано стрелками) и тем самым способствует дополнительному перемешиванию слоев металла.The inner surface of at least one of the longitudinal slopes of the bath, for example, 6 (Fig. 2), and at least both of the longitudinal slopes of the bath 6 and 7 (Fig. 3) is made with an increasing angle of inclination α _i as you approach the bottom 4 of the bath with a smooth transition 8 and 9 between the surface of the hearth 4 and, respectively, the surfaces 6 and 7 of the slopes, i.e. angles α ₁ and α ₂ in FIG. 2 are related by the relation α ₁ <α ₂ . Elements 5 provide the supply of neutral gas through under 4 baths, forming metal columns saturated with this gas (see Figs. 2 and 3). Each of these columns of metal is lighter than a nearby column of metal without saturation with the indicated gas (shaded in FIGS. 2 and 3). As a result, a metal column without saturation with the indicated neutral gas displaces a metal column saturated with this gas (indicated by arrows in FIGS. 2 and 3) and thereby contributes to additional mixing of the metal layers.

Выполнение внутренних поверхностей 6 и 7 продольных откосов 2 и 3 соответственно с увеличивающимся углом наклона α_i по мере приближения к поду ванны обеспечивает наилучшее перемешивание слоев металла, а наличие плавных переходов 8 и 9 между поверхностями пода и продольных откосов создает лучшие условия для затягивания металла в район действия подаваемого нейтрального газа.The implementation of the inner surfaces 6 and 7 of the longitudinal slopes 2 and 3, respectively, with an increasing angle of inclination α _i as we approach the bottom of the bath, provides the best mixing of the metal layers, and the presence of smooth transitions 8 and 9 between the surfaces of the hearth and the longitudinal slopes creates better conditions for tightening the metal in Neutral gas supply area.

Исполнение внутренних поверхностей 6 и 7 продольных откосов 2 и 3 ванны одинаково по очертанию (по форме), но в основном отличается размерами, что определено различием параметров продольных откосов 2 и 3. Это же относится к исполнению плавных переходов 8 и 9. The execution of the inner surfaces 6 and 7 of the longitudinal slopes 2 and 3 of the bath is identical in shape (in shape), but mainly differs in size, which is determined by the difference in the parameters of the longitudinal slopes 2 and 3. The same applies to the execution of smooth transitions 8 and 9.

При этом очертание (форма) внутренних поверхностей 6 и 7 продольных откосов 2 и 3 может быть выполнено по кривой второго порядка или в виде ломаной кривой, но в любом случав исполнения угол наклона возрастает по мере приближения к поду ванны. In this case, the shape (shape) of the inner surfaces 6 and 7 of the longitudinal slopes 2 and 3 can be made according to a second-order curve or in the form of a broken curve, but in any case, the angle of inclination increases as you approach the bathtub bottom.

При исполнении внутренних поверхностей 6 и 7 продольных откосов 2 и 3 учитывают рекомендации о необходимости иметь углы α_i наклона этих поверхностей не более 40...45^o. Однако при необходимости иметь более крутые продольные откосы используют одноразовые шаблоны, сваренные из листовой стали. После набивки массу накрывают листами жести (см., например, "Сталь", N 1, 2000 г., с. 30).When performing the inner surfaces 6 and 7 of the longitudinal slopes 2 and 3, the recommendations on the need to have angles α _{i of} inclination of these surfaces of not more than 40 ... 45 ^o are taken into account. However, if it is necessary to have steeper longitudinal slopes, disposable templates welded from sheet steel are used. After stuffing, the mass is covered with sheets of tin (see, for example, Steel, N 1, 2000, p. 30).

Для подтверждения указанных положений в масштабе 1:15 из плексигласа изготовили ванну 130 т мартеновской печи. В поде ванны просверлили отверстия диаметром 2 мм и под подом насыпали шлиф-корунд фракцией 0,5...0,8 мм. В соответствии с фиг. 1 к поду подвели воздух давлением около 1 атм. To confirm the indicated positions on a scale of 1:15, a 130 t open-hearth furnace bath was made of Plexiglass. Holes with a diameter of 2 mm were drilled in the bottom of the bath and a section of corundum was poured under the bottom with a fraction of 0.5 ... 0.8 mm. In accordance with FIG. 1 air was supplied to the hearth with a pressure of about 1 atm.

В ванну налили воду высотой 60 мм, уровень которой приняли постоянным. Исследовали влияние различных вариантов исполнения внутренней поверхности продольных откосов (см. А, Б и В на фиг. 4-7) на процесс перемешивания слоев воды. Интенсивность процесса перемешивания слоев воды оценивали по времени рассасывания капли чернил, подливаемой в воду. По каждой схеме на фиг. 4-7 выполнено 20 измерений на разных участках по длине ванны. Таким образом для варианта А имели данные 80 измерений, для Б - 40 измерений и для В - 40 измерений. 60 mm high water was poured into the bath, the level of which was assumed constant. We studied the effect of various versions of the inner surface of the longitudinal slopes (see A, B and C in Fig. 4-7) on the process of mixing water layers. The intensity of the process of mixing the layers of water was estimated by the time of resorption of a drop of ink poured into water. For each circuit in FIG. 4-7, 20 measurements were taken at different sites along the length of the bath. Thus, for option A there were 80 measurements, for B - 40 measurements, and for C - 40 measurements.

Получили:
- вариант В исполнения внутренней поверхности продольных откосов в сравнении с вариантом А в 2,1 раза хуже способствует перемешиванию слоев воды;
- вариант Б исполнения внутренней поверхности продольных откосов в сравнении с вариантом А в 1,8 раза хуже способствует перемешиванию слоев воды;
- наилучшие показатели по перемешиванию слоев воды получили при исполнении внутренней поверхности продольных откосов по варианту А (см. фиг. 4, 6 и 7).Received:
- option B, the execution of the inner surface of the longitudinal slopes in comparison with option A 2.1 times worse contributes to the mixing of layers of water;
- option B of the execution of the inner surface of the longitudinal slopes in comparison with option A 1.8 times worse contributes to the mixing of layers of water;
- the best performance for mixing the layers of water was obtained when performing the inner surface of the longitudinal slopes according to option A (see Fig. 4, 6 and 7).

Рекомендуемое настоящим техническим предложением исполнение поверхностей откосов ванны печи может быть реализовано и на поперечных откосах. Однако следует иметь в виду, что эффективность этой реализации будет заметно меньше рассмотренной на продольных откосах, хотя в целом может дополнительно улучшить перемешивание слоев металла. The execution of the surfaces of the slopes of the furnace bath recommended by this technical proposal can also be implemented on transverse slopes. However, it should be borne in mind that the effectiveness of this implementation will be noticeably less than that considered on longitudinal slopes, although in general it can further improve the mixing of metal layers.

Таким образом, применение предложенной ванны мартеновской печи позволяет дополнительно к скрытой донной продувке газами на базе системы VVS существенно повысить перемешивание слоев металла, что улучшает технико-экономические показатели процесса мартеновской плавки. Thus, the use of the proposed open-hearth furnace bath allows, in addition to the hidden bottom gas purging based on the VVS system, significantly increasing the mixing of metal layers, which improves the technical and economic performance of the open-hearth melting process.

Claims

1. The bathtub of the open-hearth furnace, containing the rear and front slopes, the inner surface of which is made in height with a varying angle of inclination as it approaches the mating hearth in which the installation of bottom blowing based on the VVS system is located, and transverse slopes, characterized in that the inner surface of at least the rear slope is made in height with increasing angle of inclination as it approaches the hearth with a smooth transition between the inner surfaces of the hearth and slope.

2. The bath according to claim 1, characterized in that the inner surface of at least the rear slope is made in the form of a second-order curve.

3. The bath according to claim 2, characterized in that the inner surface of at least the rear slope is made in the form of a broken curve.