Водоохлаждаемый электрод дуговой сталеплавильной печи

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ВОДООХЛАЖДАЕМЫЙ ЭЛЕКТРОД ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод(57) 1. Водоохлаждаемый электрод дуговой сталеплавильной печи, включающий смонтированную в около сводовом пространстве печи систему подачи охлаждающей среды, воздуха и средство для охлаждения графитизированных электродов путем их орошения, отличающийся тем, что средство для охлаждения электродов путем их орошения выполнено в виде струйного пневмогидравлического аппарата, смонтированного тангенциально электродам с возможностью образования вокруг каждого графитизированного электрода автономного паровоздушного затвора. 2. Водоохлаждаемый электрод дуговой сталеплавильной печи по п. 1, отличающийся тем, что средство для охлаждения графитизированных электродов снабжено по меньшей мере одним струйным пневмогидравлическим аппаратом для каждого графитизированного электрода дуговой сталеплавильной печи. 6273. Водоохлаждаемый электрод дуговой сталеплавильной печи по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем,что струйный пневмогидравлический аппарат выполнен в виде системы, концентрично расположенных относительно графитизированных электродов и одна относительно другой, торообразных гидравлических и пневматических пар камер, соответственно соединенных между собой и с централизованной пневмогидравлической сетью, причем каждая из пар камер соединена с, по меньшей мере, шестью инжекционными форсунками.(56) 1. Тимошпольский В.И и др. Технология металлургических мини-заводов. - Мн. Наука и техника, 1992. - С. 17, рис. 2.1-а. 2. Лякишев Н.П. Энциклопедический словарь по металлургии. - М. Интермет Инжиниринг. - Т.2. - С. 54,2000 (прототип). Полезная модель относится к металлургии, преимущественно к сталеплавильным дуговым печам для производства кордовых сталей Известна конструкция водоохлаждаемого электрода дуговой сталеплавильной печи, содержащая водоохлаждаемую металлическую трубу, к торцу которой посредством нипельного соединения прикреплена рабочая секция графитизированных электродов для создания электрической дуги в печи. 1 Известная конструкция позволяет снизить до 25 окисление и механическую поломку графитизированных рабочих электродов. Однако известная конструкция характеризуется низкой эксплуатационной стойкостью водоохлаждаемого электрода и повышенным расходом графитизированных электродов из-за низкого значения числа Био,0,5 критерия подобия, характеризующий соотношение количества подводимой к поверхности тела теплоты и отводимого от нее к внутренним слоям тепла в результате теплопроводности численно равен отношению коэффициента теплоотдачи к поверхности тела, умноженному на толщину тела, к коэффициенту его теплопроводности(/). Ближайшим техническим решением, принятым за прототип является конструкция водоохлаждаемого электрода дуговой сталеплавильной печи ДСП, включающая, смонтированную в около сводовом пространстве печи систему подачи охлаждающей среды, воздуха и средство для охлаждения графитизированных электродов путем их орошения, выполненного в форме кольцевого спрейера с отверстиями для подачи воды на графитизированный электрод 2. Достоинство известной конструкции водоохлаждаемого электрода заключается в непосредственном орошении графитизированных электродов водной средой. Недостаток известной конструкции проявляется в том, что при орошении струйки воды отбиваются от горячего электрода и попадают на свод печи, тем самым ухудшая стойкость свода и электрода, в связи с низким коэффициентом теплоотвода от графитизированного электрода. Кроме того, отверстия спрейера обладают низкой работоспособностью из-за запирания их накипью, т.е. солями, содержащимися в воде, вследствие чего снижается эффективность охлаждения графитизированных электродов, их стойкости и их срок службы. В основу полезной модели поставлена задача повышения эксплуатационной стойкости водоохлаждаемого электрода, снижение расхода графитизированных электродов при эксплуатации печи и повышения эксплуатационной стойкости малых сводов печи. Поставленная задача достигается тем, что в известной конструкции водоохлаждаемого электрода дуговой сталеплавильной печи, включающей смонтированную в около сводовом пространстве печи систему подачи охлаждающей среды, воздуха и средство для охлаждения графитизированных электродов путем их орошения, согласно полезной модели, средство для охлаждения электродов путем их орошения выполнено в виде струйного пневмогидравлического аппарата, смонтированного тангенциально электродам с возможностью образования вокруг каждого графитизированного электрода автономного паровоздушного затвора. В водоохлаждаемом электроде дуговой сталеплавильной печи средство для охлаждения графитизированных электродов снабжено по меньшей мере одним струйным пневмогидравлическим аппаратом для каждого графитизированного электрода дуговой сталеплавильной печи. В водоохлаждаемом электроде дуговой сталеплавильной печи струйный пневмогидравлический аппарат выполнен в виде системы, концентрично расположенных относительно графитизированных электродов и одна относительно другой, торообразных гидравлических и пневматических пар камер, соответственно соединенных между собой и с централизованной пневмогидравлической сетью, причем каждая из пар камер соединена с, по меньшей мере, шестью инжекционными форсунками. Для лучшего восприятия полезной модели она поясняется чертежом, где фиг. 1 - общая схема орошения графитизированного электрода дуговой сталеплавильной печи фиг. 2 - схема конструкции водоохлаждаемого электрода дуговой сталеплавильной печи фиг. 3 - конструкция струйного пневмогидравлического аппарата. 627 Водоохлаждаемый электрод дуговой сталеплавильной печи включает, смонтированную в около сводовом пространстве печи систему 1 подачи охлаждающей среды, систему 2 подачи воздуха и средство 3 для охлаждения графитизированных электродов 4 путем их орошения. Средство 3 для охлаждения графитизированных электродов 4 выполнено в виде струйного пневмогидравлического аппарата 5, смонтированного тангенциально графитизированным электродам 4 с возможностью образования вокруг каждого графитизированного электрода 4 автономного паровоздушного затвора. Средство 3 для охлаждения графитизированных электродов снабжено по меньшей мере одним струйным пневмогидравлическим аппаратом 5 для каждого графитизированного электрода 4 дуговой сталеплавильной печи. Струйный пневмогидравлический аппарат 5 выполнен в виде концентрично расположенных относительно графитизированных электродов 4 и одна относительно другой торообразных пар гидравлических камер 6 и пневматических камер 7, соответственно соединенных между собой и с централизованной пневмогидравлической сетью системы 1 подачи охлаждающей среды и системы 2 подачи воздуха, причем каждая из торообразных пар камер 6, 7 соединена с, по меньшей мере, шестью инжекционными форсунками 8. Проблема локального перегрева графитизированных электродов 4 при плавке стали в мощных дуговых сталеплавильных печах ДСП постоянно находится в центре внимания производителей стали. В процессе работы ДСП через централизованную пневмогидравлическую сеть системы 1 подают воднуюохлаждающую среду и через систему 2 подают воздух в парные торообразные камеры 6, 7, каждая из пар которых соединена с, по меньшей мере, шестью инжекционными форсунками 8. Воздух, попадая под давлением в смесительную камеру форсунки 8 и далее в ее распылительное сопло, инжектирует, подаваемую в форсунку 8 воду и образует водовоздушную смесь, которая в сопле форсунки диспергируется и аэрируется в зону электродного пространства. Телесный угол, аэрируемый соплом форсунки 8, определен экспериментально и составляет, в зависимости от режима охлаждения графитизированных электродов 4 до 10-25 при оптимизированной величине угла в интервале 15. Факел водовоздушной смеси от каждой из шести и более форсунок 8 направляют тангенциально относительно поверхности графитизированных электродов 4, с возможностью образования вихревого пароводяного облака, интенсивно отводящего тепло от графитизированных электродов 4. Таким образом, создаваемое в сводовом пространстве печи вихревое аэрируемое пароводяное облако, по сравнению с прототипом выполняет функцию мягкого охладителя графитизированных электродов 4, исключая образование в материале электродов термодинамических ударов образует газодинамический затвор, предотвращающий выбивание газов от ванны с расплавом металла в зазор между электродом 4 и сводовым отверстием образует защитную среду для футеровки малых сводов. Заявленная полезная модель реализует поставленную задачу путем повышения эксплуатационной стойкости водоохлаждаемого электрода, снижения расхода графитизированных электродов при эксплуатации печи и повышения эксплуатационной стойкости малых сводов печи. Кроме того, разработанная конструкция орошения электродов ДСП снижает расход электроэнергии и электродов,раскислителей и легирующих и увеличивает производительность печной установки. На БМЗ промышленные испытания ДСП одновременно с новой конструкцией водоохлаждаемого электрода позволили ввести гибкое автоматизированное управление подачей воды и воздуха для охлаждения электродов. Улучшение работы ДСП в целом повлияло и на микроструктуру выплавляемой стали для катанки, которая стала по качеству одной из лучших в мире и технология сертифицирована по 9000. Перепад температуры металла между последним измерением в печи и первым измерением в ковше снижен на 10-15 С (табл.). Температурный режим плавок Объект Заявленный Прототип Температура металла в печи перед Температура металла в выпуском, С ковше, С 1712 1658 1711 1642 Указанный эффект может быть использован для снижения температуры стали в печи перед выпуском примерно на 15 С, что позволит сократить продолжительность работы печи РУП БМЗ имеет намерения оборудовать все дуговые сталеплавильные печи новой конструкцией водоохлаждаемого электрода. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.