Конструкция установки ковш-печь и особенности ее эксплуатации
В металлургической практике установки, обспечивающие нагрев и перемешивание стали в ковше, ее рафинирование и корректировку химического состава, получили название «агрегаты (установки) ковш-печь» (от английского ladle-furnace). Между тем, в течение последних двух десятилетий агрегаты ковш-печь непрерывно совершенствовались как в технологическом, так и в конструкционном плане. Это позволило достичь весьма высоких показателей, как в части качества стали, так и в части энерго- и ресурсосбережения.
Например, средний расход электродов в процессе обработки на установке ковш-печь составляет около 10 г/кВт•час, а затраты электрической энергии – 0,3-0,6 кВт•час / т град. Более того, на практике убедительно доказана высокая конкурентоспособность агрегатов ковш-печь практически для всего диапазона вместимости сталеразливочных ковшей: от 12-15 т до 350-360 т. При этом в нормальном технологическом режиме обеспечивается нагрев стали в ковше со скоростью 4-5°С в минуту.
Р
исунок–
Общая схема установки ковш-печь: 1 -
Сталеразливочный ковш; 2 -Трайб-аппарат;
3-Свод агрегата ковш-печь; 4-Графитированные
электроды; 5- Воронка подачи сыпучих, 6.
Аварийная фурма
Отметим, что комплексная обработка стали в агрегате ковш-печь предполагает обязательное предотвращение попадания в ковш окислительного печного шлака, содержащего FeO и MnO. В современных дуговых сталеплавильных печах операция отсечки шлака выполняется непосредственно на выпуске стали и обеспечивает отсечку, по меньшей мере, 85-90% печного шлака. В случае отсечки шлака на выпуске из плавильного агрегата в ковше наводится новый шлак (основность шлака 2,5-3,0), который удовлетворяет следующим требованиям:
обеспечение работы электрической дуги в процессе нагрева (для плавки массой 100 - 150 т величина слоя шлака должна составлять, например, 100-120 мм, что обеспечивает спокойное и устойчивое горение электрической дуги);
минимизация эрозии огнеупоров шлакового пояса ковша;
обеспечение ассимиляции неметаллических включений и десульфурации стали.
Если же толщина шлака недостаточна, то последний «раздувается» дугой. В таких условиях дуга горит менее устойчиво, что, по-видимому, связано с оголением зеркала жидкой стали и повышением концентрации паров железа в разрядном промежутке.
Современный агрегат ковш-печь имеет вполне устоявшуюся технологическую архитектуру и конструкцию основных функциональных элементов, в состав которых входят: система для нагрева металла электрическими дугами, система подачи ферросплавов и материалов для рафинирования стали в ковше, средства для перемешивания металла инертным газом, устройство для подачи порошковой проволоки, крышка, устанавливаемая на ковш перед обработкой и т.п.
Самостоятельную группу агрегатов ковш-печь представляют собой агрегаты, входящие в состав цехов со специализацией производства, то есть, выпуска качественной и высококачественной продукции. Обычно такие цехи ориентированы на производство кузнечных слитков большой массы, а также на непрерывнолитые заготовки специального назначения (например, для производства труб, железнодорожных колес и пр.). Как правило, в таком технологическом построении сталеплавильного цеха имеется, по меньшей мере, одна установка для вакуумной обработки стали. Особенностью работы ковш-печей в таком построении является увеличение длительности нахождения металла в ковше (до 2,5-3,0 ч и более), поскольку расширяется спектр операций по легированию, рафинированию и модифицированию металла. Кроме того, необходимо обеспечить перегрев стали перед вакуумированием.
Агрегаты ковш-печь сталеплавильных цехов крупных заводов тяжелого и энергетического машиностроения обладают дополнительными функциями: сбор металла из нескольких плавильных агрегатов в один ковш и накопление необходимого количества химически однородного металла для отливки крупных и сверхкрупных слитков (то есть, слитков, масса которых больше чем масса плавильного агрегата).