Интенсификация выплавки стали в ДСП

Продолжительность периода плавления прежде всего определяется средней активной мощностью дуг. Однако интенсифицировать плавление можно и за счет дополнительной энергии, вносимой предварительно нагретой шихтой или в виде сжигаемого в печи топлива, а также от процента залитого чугуна. Эта энергия дает на столько больший эффект, на сколько меньше удельная мощность печного трансформатора и степень его использования. Однако даже в сверхмощных печах таким путем можно ускорить плавление шихты и экономить электроэнергию.

Утилизация энергии дымовых газов дуговых сталеплавильных печей для предварительного нагрева загружаемого в эти печи стального лома, (по достигаемым результатам: экономия электроэнергии, электродов, увеличение производительности печей), несомненно более эффективна, чем использование этой энергии для получения горячей воды и пара. Но и этот способ не имеет своего применения в сталеплавильном цехе.

Технический кислород в электросталеплавильном цехе стали использовать не только для проведения окислительного периода плавки, но и для интенсификации процесса плавления. Такая практика, именуемая инфильтрацией или окислительным плавлением.

Кислород в печи обычно начинают подавать через инжектора, вскоре после включения тока и продолжают продувку до начала окислительного периода плавки. Окислительное плавление ускоряло формирование шлака и кроме других технологических достоинств позволяет сокращать продолжительность плавления шихты под током на 15-20 мин при удельном расходе кислоро­да 8-15 м³/т. Расход электроэнергии в среднем сокращался на 10,8-12,6 МДж (3,0-3,5 кВт • ч) на каж­дый м³ использованного кислорода.

Экономия электроэнергии при использовании кислорода в период плавления получена только за счет дополнительного окисления отдельных компонентов шихты, так как сам кислород энергию в печь не вносит. Таким компо­нентом является углерод кокса или чугуна, так как при окислитель­ном плавлении возникает необходимость увеличивать количество карбюризатора в шихте. Допускалось, что часть кислорода расхо­дуется на дожигание СО и СО₂. Это было подтверждено составом газов в рабочем пространстве. Не исключается и возможность до­полнительного окисления железа шихты кислородом.

Эффективность использования кислорода во время плавления была оценена расчетным путем исходя из предположения, что основным источником дополнительной энергии является окисление углерода, по изменению расхода энергии на процесс плавления. Так как энергия, выделяемая химическими реакциями в рабочем пространстве печи, при этом увеличивается, соответственно уменьшаются расход электроэнергии на процесс плавления и про­должительность этого периода плавки.

Количество используемого кислорода определяется рабо­той газоотводящего тракта, давлением под сводом и степенью уплотнения электродных отверстий, так как при положительном давлении в печи выбрасываемые через свод дымовые газы могут вызвать повреждения электрододержателей и вторичного токопровода.

Нагрев лома, загружаемого в дуговые сталеплавильные печи, в цеху не применяется. Опыт предварительного нагрева лома вне дуговых печей за счет применения газообразного топлива, дал следующие выводы:

− с энергетической точки зрения подогрев лома 400°С малоэффективен, так как коэффициент использования энергии топлива в этом случае примерно такой же, как и на тепловых электростанциях, но работа в цехах осложняется.

− с повышением температуры нагрева лома до 700°С увеличивается окисление, что технологически нерационально. К тому же возникает необходимость применения дорогих и энергоемких материалов для изготовления или футеровки бадей.

В электропечи применяют топливо-кислородные горелки. Основным назначением стеновых топливо-кислородных горелок является плавление лома в холодных зонах печи между электрода­ми, что достигается уже при незначительном количестве используе­мого топлива. Стеновые горелки являются стационарными, поэтому охватывают только расположенный против них лом. Основной задачей является повышение произво­дительности печей и замена части электроэнергии тепловой энергией топлива, в частности природного газа.