ванна мартеновской печи

Формула изобретения

1. 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, отличающаяся тем, что 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.

2. Ванна по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность, по меньшей мере, заднего откоса выполнена в виде кривой второго порядка.

3. Ванна по п.2, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность, по меньшей мере, заднего откоса выполнена в виде ломаной кривой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству стали в мартеновских печах.

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).

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.

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).

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).

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.

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.

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.

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.

Кроме того, внутренняя поверхность, по меньшей мере, заднего откоса выполнена в виде кривой второго порядка или в виде ломаной кривой.

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.

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.

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 _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 ₁ и ₂ на фиг. 2 связаны соотношением ₁< ₂. 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.

Выполнение внутренних поверхностей 6 и 7 продольных откосов 2 и 3 соответственно с увеличивающимся углом наклона _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.

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.

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.

При исполнении внутренних поверхностей 6 и 7 продольных откосов 2 и 3 учитывают рекомендации о необходимости иметь углы _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).

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.

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.

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).

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.

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.