Способ повышения стойкости огнеупорной футеровки металлургических агрегатов

Способ повышения стойкости огнеупорной футеровки металлургических агрегатов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в черной металлургии, а именно в способах повышения стойкости футеровки (Ф), позволяет снизить расход электроэнергии (Э) на защиту (Ф). Сущность изобретения: пропускание электрического тока через электропроводную футеровку производят импульсами (И) с амплитудой изменения напряжения 100-500% от его величины , достаточной для создания электрохимической защиты с частотой (И) 01-100 Гц. Подача (Э) осуществляется проводниками с электронной проводимостью, а разрядка (Ф) - ионами со скоростью значительно меньшей, чем скорость подачи. После окончания (И) (Ф) сохраняет свой заряд до следующего (И), что дает возможность заряжать конденсаторную батарею малым током, 3 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 27 0 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4906719/02 (22) 28.01,91 (46) 23.03.93. Бюл. ¹ 11 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) П.Г.Терзиян, Е.Б.Теплицкий, П,Я.Лактионов. C.A,Ïèêóëèí и Л.Ф.Щукина (56) Огнеупоры и футеровки, — IVl.; Металлургия, 1976, с.140.

Авторское свидетельство СССР

¹ 410097, кл. С 21 С 5/04, 1974. (54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ

ОГНЕУПОРНОЙ ФУТЕРОВКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ (57) Использование: в черной металлургии, а именно в способах повышения стойкости

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам повышения стойкости футеровки металлургических агрегатов, процесс производства в которых связан с воздействием агрессивных шлаков.

Цель изобретения — снижение расхода электроэнергии;

Поставленная цель достигается тем, что по способу повышения стойкости огнеупорной футеровки металлургических агрегатов, включающему пропускание электрического тока через электропроводную огнеупорную футеровку с напряжением не меньше достаточной для создания электрохимической защиты, электрический ток пропускают импульсами с амплитудой изменения напряжения 100 — 500% отдостаточного для создания электрохимической защиты, а

„„5U„, 1803698 А1 футеровки (Ф), позволяет снизить расход электроэнергии (Э) на защиту(Ф), Сущность изобретения: пропускание электрического тока через электропроводную футеровку производят импульсами (И) с амплитудой изменения напряжения 100 — 500% от его величины, достаточной для создания электрохимической защиты с частотой (И) 01 — 100

Гц. Подача (Э) осуществляется проводниками с электронной проводимостью, а разрядка (Ф) — ионами со скоростью значительно меньшей, чем скорость подачи. После окончания (И) (Ф) сохраняет свой заряд до следующего (И), что дает возможность заряжать конденсаторную батарею малым током, 3 ил., 1 табл, частоту импульсов поддерживают в пределах 0,1-100 Гц.

° евЪ

Процесс электрохимического взаимо- р действия футеровки и шлакового расплава носит преимущественно ионный характер.

Поэтому для достижения заметных изменений в системе необходимо приложить к ней значительную разницу потенциалов. После Q того, как под действием высокого напряже- 00 ния произойдет поляризация, возвращение в исходное состояние потребует заметного, промежутка времени вследствие того, что перенос электричества в системе осуществляется ионами. В течение этого времени, необходимого для возвращения системы в исходное состояние или изменения параметров до значений, при которых эффект электрохимической защиты исчезает, нет необходимости в подводе дополнительной энергии. Энергия извне подается проводни1803698 ком с электронной проводимостью, т,е. скорость передачи энергии близка к скорости света, что дает возможность подвести энергию к систеМе в нужный момент, т.е. в момент снижения разности потенциалов между шлаком и футеровкой нижеуровня, необходимого для электрохимической защиты.

Изложенная схема процесса иллюстрируется графиком на фиг.1.

Кривая 1 характеризует разность потенциалов на источнике напряжения в условиях импульсной подачи электричества, кривая 2 — разность потенциалов между футеровкой и шлаком, кривая 3 — уровень разности потенциалов, необходимый для электрохимической защиты, кривая 4 — разность потенциалов на источнике напряжения при непрерывной подаче электроэнергии, необходимая для создания уровня 3.

При амплитуде изменения напряжения меньшей, чем 100 от разности потенциалов на источнике напряжения при непрерывной подаче электроэнергии, необходимой для создания разности потенциалов, достаточной для электрохимической защиты, не достигается достаточной поляризации шлака, т,е. в системе за время импульса не происходит перестройка ионной структуры, обеспечивающая повышение стойкости футеровки, При амплитуде изменения напряжения большей, чем 500";ь, резко повышается доля электронной проводимости алака, что приводит к прекращению миграции ионов, т.к, ток переносится электронами, а следовательно, — эффект электрохимической защиты перестает проявляться.

При частоте импульсов менее 0,1 Гц разность потенциалов между футеровкой и шлаком снижается ниже уровня, обеспечивающего эффект электрохимической защиты, при этом некоторое время футеровка оказывается незащищенной, что ведет к снижению ее стойкости.

При частоте импульсов более 100 Гц ионы компонентов шпака не успевают получить сколько-нибудь значительное перемещение в пространстве, что не обеспечивает повышенИя стойкости футеровки.

Во всех рассматриваемых случаях стойкость футеровки не повышается, т,е. коэффициент полезного использования электричества приближается к нулю, а расход электроэнергии — к бесконечности.

Предложенный способ осуществлен следующим образом. Для оценки эффективности способа были созданы две экспериментальные установки, схемы которых представлены на фиг.2 — установка, реализующая заявляемый способ; на фиг.3 — установка для реализации технологии прототипа, Магнезитопековый тигель 1, заполненный конечным конвертерным шлаком 2, устанавливали в печь Таммана в момент разогрева ее рабочей эоны до

1650 С. При реализации заявляемого способа в шлак погружали платиновый электрод

3. К тиглю электроэнергию подводили через кольцевой графитовый электрод 4, напряжение к которому подавали молибденовым

"0 стержнем 5 через лунку 6, заполненную жидкой медью. Для создания импульсного разряда использовали конденсаторную батарею переменной емкости 7. Зарядка конденсаторной батареи и ее разряд осуществялись с

15 помощью автоматического переключателя

8, обеспечивающего широкий диапазон изменения частоты разрядов. Измерение разности потенциалов между шлаком и тиглем осуществляли вольтметром 9. Напряжение, 20 возникающее при разряде конденсатора, фиксировали вольтметром 10, напряжение источника питания — вольтметром 11, ток— амперметром 12.

При реализации способа прототипа ток

25 пропускали вдоль футеровки с использованием верхнего кольцевого электрода 13.

Подача электричества осуществляется благодаря электропроводности материала футеровки. Электрохимическая схема взаи30 модействия по описываемому способу следующая.

К футеровке ток подается кольцевым графитовым электродом, к которому подводится молибденовый стержень. Для создания . надежного контакта между стержнем и графитовым электродом, последний содержал лунку заполненную жидкой медью в которую и был погружен конец молибденового электрода. Далее ток проходил через электро40 проводную футеровку тигля к рабочей зоне, которая была обезуглерожена в результате взаимодействия с окислами железа шлака, Перенос тока в обезуглероженной зоне осуществляется за счет ионной проводимости

45 создаваемой теми же окислами железа диффундирующими в материал тигля, Благодаря тому,. что на материал тигля подавался положительный потенциал, а на шлак, с помощью платинового электрода, отрицатель50 ный, процесс миграции положительно за яженн ых окислов железа (точнее ионов Fe uF существеннозамедлялся,т.к.положительно заряженные ионы железа (являющиеся главными компонентами растворяющими

55 футеровку) имеют тенденцию опалкиваться от положительно заряженного электрода и притягиваться к отрицательному электроду.

Платиновый электрод погружают в расплав шлака для того, чтобы создать цепь, по которой течет ток от положительного заря1803698

20

Частота импульНапря- Ток зарядНапряжение разрядОстаточная толщина стенки тигля, мм

Расход электроэнергии, Амплитуда изменения напряжения, % от необходимой для защиты в стационарном режиме жение ки конна ис- денсатора, сов, Гц

Вт ч ки конденсатора, В

А точнике питания, В

0 ,500

500

0,05

0,05

0.05

108

144

288

5,1

0.1

5,2

Нет защиты

То же

+50

+100

+300

0,1

5,3

0,1

5,2 женного тигля через шлак (ионная проходимость) к отрицательно заряженному платиновому электроду.

Описываемый способ характеризуется тем, что ток направляют перпендикулярно поверхности футеровки вглубь расплава. По технологии прототипа ток направляют вдоль поверхности футеровки от дна (нижний кольцевой электрод) к вершине верхний кольцевой электрод.

Технология реализации способа заключалась в том, что, начиная с момента установки тигля в печь Таммана осуществлялась подача электроэнергии в различных режимах. Время расплавления шлака составило

30 с, после чего в течение 10 — 15 с температура шлака стабилизировалась на уровне

1620 С. При этой температуре производили выдержку в течение 1200 с, после чего тигель извлекали, разрезали вдоль вертикальной оси и определяли среднюю остаточную толщину стенок и дна, по которым судили об эффективности защиты, Расход электроэнергии определяли по показаниям вольтметра (11) и амперметра (12), а также времени подачи электроэнергии.

Результаты опытных плавок представлены в таблице.

Анализ приведенных в таблице данных свидетельствует о том, что применение заявляемого способа при рекомендуемых значениях режимных параметров обеспечивает существенное снижение расхода электроэнергии.

Пример. Способ был опробован при работе 160-тонного конвертера. При этом форму электрически изолировали от металлоконструкций цеха путем применения эбонитовых прокладок в местах ее крепления в каретке и применения специальных прокладок в местах подсоединения магистралей воды и кислорода. Технология электрической изоляции фурмы была взята из книги

Марков В.Л. "Методы продувки мартеновской ванны". — М.: Металлургия. На фурму подавали отрицательный потенциал от сварочного генератора, а положительный электрод через выходы в броне конвертера подавали к смолодоломитовой футеровке конвертера

Электрическая схема установки не отличалась от использованной в лаборатор-. ных условиях. Мощность сварочного генератора была достаточной для создания разности потенциалов между футеровкой и шлакометаллической эмульсией 70 В. Батарея конденсаторов создавала импульсное напряжение в момент разряда 350 В. Частота импул ьсов составляла 50 Гц. На кампании работы с электрохимической защитой стойкость футеровки составила 1480 плавок (при работе без электрохимической защиты максимальная стойкость футеровки составляла

878 плавок). Расход электроэнергии составлял 0,01 кВт/т стали, Опробование технологии прототипа на реальном конвертере не производилось, т,к. при этом расход электроэнергии должен был составить 0,2 кВт/т стали, а данный завод не располагает возможностью такого увеличения расхода электроэнергии на нужды конвертерного цеха.

Формула изобретения

Способ повышения стойкости огнеупорной футеровки металлургических агрегатрв, включающий пропускание электрического тока через электропроводную огнеупорную футеровку с напряжением не меньше достаточного для создания электрохимической защиты, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии, электрический ток пропускают импульсами с амплитудой изменения напряжения 100—

5OO% от достаточного для создания электрохимической защиты, а частоту импульсов поддерживают в пределах 0,1 — 100 Гц.

1803698

Продолжение таблицы

Напряже- Остаточная ние разряд- толщина ки стенки тигконденсэто- ля, мм

Частота импульсов, Гц ки конжение на источнике питания, В

Втч денсатора, А ра, В

5,2

То же

+500

+600

+50

+100

+300 .

+500

+600

+50

+100.

+300

+500

0,1

0,1

5,2

5,6

0,1

7,5

0,1

7,7

16,7

16,6

0,1

7,5

0,1

5,6

0,1

0,1

5,6

16,7

16,7

7,7

7,5

7,6

0,1

0,1

0,1

16,7

5,6

0,1

+600

7,7

0,1

+50

+100

+300

+500

+600

0,1

16,7

16,7

16,7

7,7

0,1

0,1

7,6

7,5

0,1

7,7

Нет защиты

0,1

5,8

+50

0,1

5,9

+100

0,1

5,7

+300

+500

0,1

6,0

0,1

6,2

120

+600

14400

5,0

Стационарный режим

Напря- Ток заряд500

500 .500

500 по про- 600-ток а. тотипу цепи

0,05

0,05

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

120

432

108

144

288

432

108

144

288

432

108

144

288

432

108

144

288

432

Расход электроэнергии, Амплитуда изменения напряжения, о от необходимой для защиты в стационарном режиме

3803698 иг.Г

1803698. Составитель Л. Шарапова

Техред М, Моргентал Корректор A. 06py ap

Редактор Т. Куркова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1046 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5