8796961088

F ałY j

h*

DWUMIESIĘCZNIK POŚWIĘCONY ZAGADNIENIOM NAUKOWO-TECHNICZNYM I EKONOMICZNYM

ROK XXXI!

NR 3

19 80 R.

ORGAN STOWARZYSZENIA INŻYNIERÓW I TECHNIKÓW PRZEMYŚLU HUTNICZEGO W POLSCE I ZJEDNOCZENIA PRZEMYŚLU MATER ALÓW OC-NIOTRWALYO

Dr inż. LUCJANA MANDECKA-KAMIEŃ

Instytut Materiałów Ogniotrwałych

Prof. dr hab. inż. WIESŁAW PIĄTKOWSKI

Akademia Górniczo-Hutnicza

Warunki pracy wyłożenia ogniotrwałego elektrycznych pieców łukowych o dużych

pojemnościach

Na przestrzeni ostatnich lat obserwuje się w światowym hutnictwie bardzo intensywny rozwój produkcji stali w elektrycznych piecach łukowych. Oprócz wytapiania wysoko jakościowych stali stopowych, piece elektryczne stały się urządzeniami do produkcji zwykłych stali węglowych. Rozwój procesu wytwarzania stali w elektrycznych piecach łukowych charakteryzuje się zwiększeniem ilości siali otrzymanej podczas jednego wytopu i wzrostem wydajności. Wymaga to stosowania pieców o dużych pojemnościach i większych mocach transformatorów, pozwalających na szybkie stopienie wsadu w czasie 1—2 godzin [1]. Podczas gdy w pierwszych dziesiątkach lat obecnego stulecia największe piece miały pojemność 20 ton, to w latach czterdziestych już 60 ton, w latach siedemdziesiątych 140—160 ton, a ostatnio w USA i Japonii projektuje się piece o pojemnościach 30C—100 ton [2]. Ogólnoświatowy trend stosowania pieców łukowych do wytapiania stali węglowych znalazł również odbicie w hutnictwie krajowym. W Hucie Zawiercie i Hucie iiu. M. Nowotki zostały wybudowane nowoczesne stalownie wyposażone w piece o pojemności 140 ton.

Wzrost pojemności pieców oraz stosowanie dużych mocy wejściowych stwarza bardzo trudne warunki pracy, które decydują o trwałości wyłożenia ogniotrwałego, a tym samym o czasie trw^Tania kampanii pieca. Trwałość pracy obmurzy ogniotrwałych w piecach łukowych uwarunkowane jest szeregiem czynników związanych zarówno z technologią wytapiania stali jak również z konstrukcją pieca i warunkami eksploatacyjnymi [1], Obserwacje pracy pieców łukowych w RFN |3J wykazały, że trwałość ścian bocznych i sklepień, wyrażone ilością wytopów w kampanii, przy podobnym wykonawstwie i warunkach pracy pieca obniża się proporcjonalnie do kwadratowego pierwiastka z masy wytopu, z drugiej strony jednak ze wzrostem wielkości pieca obniża się jednostkowe zużycie materiałów ogniotrwałych w kg na tonę stali.

Jak wspomniano wcześniej wzrost zastosowania łukowych pieców elektrycznych do wytapiania stali węglowych doprowadził obok użycia pieców o dużej pojemności. do wprowadzania pieców o wysokiej wydajności, poprzez zastosowanie „pieców wysokiej mocy” (tzw.

pieców UHP Ultra High Power). Celem techniki UHP jest uzyskanie poprzez zastosowanie transformatorów o dużej mocy, krótkich czasów topienia wsadu, przy równoczesnym jak najmniejszym zużyciu wyłożenia ogniotrwałego. Efekty te uzyskać można poprzez odpowiedni dobór natężenia i napięcia doprowadzonego prądu w poszczególnych okresach procesu wytapiania stali. Najbardziej ekonomiczną trwałość wyłożenia ogniotrwałego uzyskuje się poprzez pracę pieca przy niskim napięciu i wysokim natężeniu w celu uzyskania krótkich łuków. Praca pieca przy długich łukach powoduje bowiem wzrost temperatury plazmy łuku a tym samym potęguje promieniowanie na wyłożenie ogniotrwałe, powodując jego nadmierne zużywanie się. Długie łuki są korzystne tylko w początkowej fazie procesu metalurgicznego, gdy wyłożenie ogniotrwałe ekranowane jest wsadem pieca.

Po stopieniu wsadu należy dążyć do ograniczenia promieniowania aby zmniejszyć zużycie wymurówki.

Szhwabe [4) na podstawie obserwacji 100-tonowych łukowych pieców’ elektrycznych wyprowadził pojęcie wskaźnika zużycia wyłożenia ogniotrwałego, który daje obraz wpływu parametrów eleklryc2nych i konstrukcji pieca na niszczenie materiałów ogniotrwałych. Wskaźnik ten określił za pomocą następującej zależności:

_ Płuku * Ul Re = p

gdzie:

Re — wskaźnik zużycia wyłożenia ogniotrwałego, mm/h,

P moc luku. kW,

U_L — napięcie łuku między elektrodami, V, d — odległość osi łuku od ściany pieca, cm.

Wskaźnik zużycia materiałów ogniotrwałych został praktycznie sprawdzony przez W. Werońskiego [1] dla 140-tonowych pieców elektrycznych Huty im. M. Nowotki i Huty Zawiercie i zmodyfikowany do następującej postaci:

I (U; - fiO)

^Rw - _da