ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ГРАФИТИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ИХ РАСХОДА В РУДНО-ТЕРМИЧЕСКИХ ПЕЧАХ

Авторы

  • М. В. БЫСТРОВ Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет), Россия, г. Челябинск Автор
  • И. М. ЯЧИКОВ Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет), Россия, г. Челябинск Автор
  • С. А. ВЛАСОВ ПАО «АВИСМА», Россия, г. Березники Автор

DOI:

https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-4-60-70

Ключевые слова:

дуговая рудно-термическая печь, графитированный электрод, испарительное охлаждение, оросительное охлаждение, моделирование теплового состояния, расход электродов

Аннотация

Расходуемые графитированные электроды (ГЭ) широко используют для подвода электрического тока на дуговых печах трехфазного переменного и постоянного тока, рудно-термических и электродуговых печах косвенного нагрева. Вследствие больших токовых, термических и механических нагрузок их расход в структуре себестоимости выплавки в некоторых случаях, например при выплавке стали, достигает 30 %. Учитывая это, а также нестабильную мировую экономическую ситуацию, когда на многих предприятиях используют импортные электроды, решение вопроса по снижению их расхода является актуальным. В дуговых сталеплавильных печах зарубежного производства вместимостью 100 т и более успешно используется технология испарительного охлаждения (ИО) ГЭ. Ее применение приводит к снижению расхода графита в среднем на 10–15 %. Однако для рудно-термических печей в литературе данных по опыту использования ИО ГЭ не обнаружено. Целью работы является исследование возможности снижения температуры и расхода ГЭ на дуговых рудно-термических печах при применении технологии ИО. Проведены экспериментальные исследования на предприятии ПАО «АВИСМА» (г. Березники), которое имеет в своем составе три рудно-термические печи вместимостью 100 т. Для ГЭ, используемых в этих печах, выполнено моделирование их теплового состояния с учетом ИО и без него. Определены рациональные технологические параметры процесса охлаждения: расход воды 1,5 м3/ч и время включения системы 5–15 мин от начала подачи тока. Разработаны опытная конструкция кольца ИО и система контроля за расходом воды и воздуха. В результате проведения нескольких плавок зафиксировано снижение температуры поверхности ГЭ при использовании ИО его боковой поверхности и выявлен ряд недостатков. Сформулированы рекомендации по совершенствованию технологии и улучшению конструкции системы ИО.

Биографии авторов

  • М. В. БЫСТРОВ, Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет), Россия, г. Челябинск

    соискатель

  • И. М. ЯЧИКОВ, Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет), Россия, г. Челябинск

    д-р техн. наук, профессор кафедры информационно-измерительной техники

  • С. А. ВЛАСОВ , ПАО «АВИСМА», Россия, г. Березники

    главный технолог

Библиографические ссылки

Rafiei1 R., Kermanpur A., Ashrafizadeh F. Numerical thermal simulation of graphite electrode in EAF during normal operation // Ironmaking and Steelmaking. 2008. V. 35. № 6. P. 465–472.

Ячиков И. М., Портнова И. В., Веселовский А. Н., Крылов Е. А. Моделирование теплового состояния гра-фитированных электродов дуговых печей // Создание и внедрение корпоративных информационных си-стем (КИС) на промышленных предприятиях Российской Федерации: материалы Всероссийской научно-техн. конференции. 2005. С. 175–178.

Журавлев А. А., Мысик В. Ф., Жданов А. В. Расчет материальных и энергетических балансов при выплав-ке стали в дуговых сталеплавильных печах: учебно-метод. пособие. — Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2016. — 128 с.

Конструкция системы испарительного охлаждения графитированных электродов в ДСП. — URL: http://www.hammersindustries.com/products.html (дата обращения: 28.01.2024).

Итальянский производитель систем испарительного охлаждения. — URL: http://www.more-oxy.com/smartec-a-technological-package-to-reduce-electrode-consumption/ (дата обращения: 13.05.2021).

Система испарительного охлаждения ГЭ орошением. — URL: https://www.kark.de/cms/en/welcome/ (дата обращения: 04.01.2024).

Vicente A., Gutierrez J. A., Arteche J. A., Macaya I. Liquid steel level measurement at electric arc furnaces without increasing the power off time // 11th European Steelmaking Conference and Expo, 2016.

Кобелев В. А., Рымкевич Д. А., Степанов Е. А., Зуев А. Г. Двухстадийная технология производства тита-нового шлака из ильменитовых концентратов // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2019. Т. 75. № 12. С. 1352–1359. DOI: 10.32339/0135-5910-2019-12-1352-1359.

Bystrov M. V., Yachikov I. M., Portnova I. V. Modelling of the thermal state and the melting loss of a graphite electrode in the conditions of the evaporative cooling in the arc furnace // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2020. V. 966. P. 1–6. DOI: 10.1088/1757-899X/966/1/012019.

Ячиков И. М., Быстров М. В., Портнова И. В. Моделирование теплового состояния электрода ДСП // Свидетельство РФ о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2017617959.

Schwabe W. E. The Mechanics of Consumption of Graphite Electrodes in Electric Steel Furnaces // Electric Furnace Proceedingsю 1971. P. 140–148.

Пат. US 4852120 (A) Америка, US07/268.446. Cooling apparatus for electric arc furnace electrodes // Udo Ei-gi // Заявл. 08.11.1988; опубл. 25.07.1989.

Пат. 20078696 РФ, МПК H05B 7/12. Устройство орошения электрода дуговой сталеплавильной печи / В. К. Тарасов, О. Л. Резников, Ю. И. Корченов и др. // Заявл. 31.03.1992; опубл. 15.02.1994.

Пат. DE19806332A1 Германия, DE F27D 9/00. Electrode spray cooling arrangement for electro-melting fur-nace / H. Wolfram // Заявл. 05.02.1998; опубл. 19.08.1999.

Пат. u20050523 Белоруссия, BY 2517 UC 21C 5/52, B 21D 19/00. Устройство для охлаждения графити-рованных электродов / Н. В. Андрианов, В. А. Маточкин, В. Н. Прохоренко, В. Ю. Гуненков // Заявл. 30.08.2005; опубл. 28.02.2006.

Пат. 2005106283/06 РФ, МПК H05B 1/00. Устройство охлаждения электрода / У. Карк // Заявл. 08.08.2003; опуб. 10.02.2007.

Пат. 2020/081559 А1 Международный, PTU/US2019/056317. Spray cooling furnace electrodes with a cool-ing liquid that contains surfactants / J. S. Strasser, J. R. Tanski // Заявл. 15.10.2019; опубл. 23.04.2020.

Опубликован

2026-06-16

Выпуск

Раздел

Металлургическое оборудование и литейное производство

Как цитировать

ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ГРАФИТИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ИХ РАСХОДА В РУДНО-ТЕРМИЧЕСКИХ ПЕЧАХ. (2026). ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации, 80(4), 60-70. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2024-4-60-70