ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Высокомощная дуговая печь ДcП-100И7 с трансформатором мощностью 80 МВА предназначена для расплавления шихты, состоящей из хромистых отходов и углеродистого феррохрома. Расплав, содержащий 1,2-1,8% углерода, 17-19% хрома и 8-9% никеля, при температуре 1680...1700 ⁰c сливается из печи в ковш и передается на агрегат аргоно-кислородного рафинирования для продувки нержавеющей стали.

Основным источником энергии для расплавления шихты являются мощные электрические дуги, при этом в окружающее пространство печи выделяется большое количество лучистой энергии. Если в начале и середине периода плавления электрические дуги экранируются металлической шихтой, то к концу плавления дуги открываются, вызывал интенсивное тепловое облучение стен и свода. Поэтому, основным условием использования на протяжении всего периода плавления интенсивного электрического режима при работе на высших ступенях вторичного напряжениятрансформатораявляется экранирование дуги расплавом. Электрическая дуга всегда образует в расплаве углубление и частично в него погружается, но этого оказывается недостаточно при работе на максимальной мощности и длинных дугах, поэтому для уменьшения топлового облучения футеровки печи используют экранирование дуг шлаком, однако увеличение кратности шлака в период плавления выше 0,05-0,07 вызывает увеличение расхода электроэнергии на его плавление и экономически нецелесообразно.

В связи с этим в практике работы высокомощных печей используется искусственное вспенивание шлака пузырями оксида углерода. При этом толщина шлака, а, следовательно, и степень экранирования дуг, увеличивается. Такой прием нашел широкое применение при переплаве углеродистой шихты. Однако, при переплаве высокохромистых шихт вспенивание шлака затруднено из-за высокого (до 30%) содержания оксидов хрома, повышающего их вязкость и температуру плавления. Поэтому считалось, что при переплаве хромистой шихты вспенивание шлака невозможно.

Разработана технология вспенивания хромсодержащих шлаков на ДСП-100И7, предусматривающая предварительное (перед вспениванием) понижение уровня оксидов хрома в шлаках путем их восстановления. В качестве восстановителя используются: кокс, ферросилиций, силикохром, а также отходы алюминиевой промышленности, которые присаживались порциями в завалку, перед подвалкой шихты и после израсходования 70-75% электроэнергии от общего расхода на расплавление. Предварительное раскисление позволило существенно (с 25-30 до 5-10%) понизить содержание cr ₂o ₃ в шлаках. Получению пониженного содержания оксидов хрома способствует также поддержание основности шлака на уровне 1,2-1,7, для чего в завалку шихты вводится 30 кг/т извести и 15-25 кг/т извести вводится перед завалкой или частично во время расплавления.

Процесс вспенивания шлака начинали после израсходования 85% от всей электроэнергии на расплавление при температуре металла 1450...1500 ⁰c. Газовыми пузырями, увеличивающими объем шлака, служили пузыри диоксида углерода СО ₂, образующиеся при разложении вводимого в печь известняка, и пузыри оксида углерода СО, образующиеся при окислении углерода металла и коксика во время продувки кислородом через сводовую фурму с расходом 15-20 м ³/мин сувеличением его через 5-10 мин до 40 м ³/мин. В качестве вспенивающих смесей опробовали смесь извести или известняка с коксиком, электродной крошкой или карбидом кремния. Наилучшие результаты по вспениванию шлака получены при использовании смеси, состоящей из известняка и электродной крошки. Высота вспененного шлака в значительной степени зависит от содержания в нем cr ₂o ₃ (см. рисунок). При содержании в шлаке 5-12% оксидов хрома высота вспененного шлака достигает максимального значения и составляет 150-200 мм.

Предлагаемая технология вспенивания шлака при производстве нержавеющего металла позволяет в процессе расплавления экранировать дуги и предохранять футеровку печи от интенсивного износа, что дает возможность вести расплав твердой шихты с использованием 21 ступени трансформатора и работать на 16...18-й ступенях трансформатора на жидком металле. Экранизация электрической дуги за счет вспенивания шлака повышает коэффициент использования тепловой энергии, что сокращает продолжительность плавления на 20 мин и расход электроэнергии на 110 кВт.ч/т, увеличивает стойкость футеровки стен на 20 плавок. Годовой экономический эффект от внедрения технологии составил около 1,5 млн.р.

График зависимости высоты вспененного шлака отcr ₂o ₃