Способ нагрева металла

 

1. СПОСОБ НАГРЕВА МЕТАЛЛА, включающий расплавление металла в печи при пЪмсяци электрической дуги,создаваемой с помощью униполярного генератора , отличающийся тем,, -что, с целью упрощения технических с едстб.и повьашения надежности,электрическую дугу создают между расплавом металла и роторбм униполярного генератора , а .ротор располагают непосредственно над поверхностью расплава. 2. Способ по п. 1, отлича ющ и и с я тем, что генератор обратимо используют в двигательном режиме . (Л 4 СП 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) 02) 3(52) С 21 С 5 52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 2999942/22-02 (22) 03.11.80 (46) 07.07.84. Бюл. 9 25 (72) Т.С.Золян . (53) 669.18.27 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 671793, кл. С 21 С 5/52, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 655348, кл. С 21 С 5/52, 1979. (54) (57) 1. СПОСОБ НАГРЕВА МЕТАЛЛА, включающий расплавление металла в печи при помощи электрической дуги,создаваемой с помощью униполярного генератора, отличающийся тем, .-что, с целью упрощения технических средств,и повышения надежности,электрическую дугу создают между расплавом металла и ротором униполярного генератора, а ротор располагают непосредственно над поверхностью расплава.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что генератор обратимо используют в двигательном режиме.

1101453

Изобретение относится к металлургии, электротермии, термохимии, и, в частности, к нагреву расплавов, металлических шихт, шламов и т. и. н промышленных электродугоных печах.

Известны и широко применяются способы нагрева в электродугоных печах, заключающиеся в том, что тепло передается расплану электрической дугой переменного тока, созда наемой между расплавом и электродами, подключенными к источнику переменного тока (1).

Недостатком данных способов передачи тепла является сложность подвода энергии к электродугоной 1.5 печи, включающая ряд промежуточных понижающих трансформаторов и дросселей от сети высокого переменного напряжения, причем подводку низкого напряжения к дуговой печи проводят токопроводом и виде так называемой короткой сети, являющейся одним из важнейших участков н электрическом контуре печной установки и представляющей собой совокупность шин из электролитической меди длиной в 15-20 м и сечением до 1 м .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ нагре30 на металла, включающий расплавление металла н печи посредством электрической дуги, создаваемой с помощью униполярного генератора (2)..

Недостатком известного способа является сложность технических средств,З5 при помощи которых осуществляется создание и передача постоянного тока большой мощности.

При преобразовании от сети перемен- 4() ного тока к многочисленным устройствам типа трансформаторон, дросселей, высоковольтных и низковольтных выключателей и т.п. добавляются и многочисленные вентили, преобразующие переменное напряжение в постоянное.

В этих условиях более целесообразно питание от генераторов постоянного тока н ниде униполяриых генераторов.

Питание от униполярного генератора электродугоной печи является наиболее оптимальным с технологической точки зрения, так как большие постоянные токи (до ста килоампер) при низком напряжении (десятки вольт) способствуют выработке наиболее качественной металлургической продукции.

Основным недостатком известного способа является необходимость в наличии короткой сети иэ медных шин и сложность снятия столь больших 60 токов с вращающегося ротора униполярной машины, что заставляет изготавливать весьма дорогостоящие, сложные

H M o e H e ToKocúåìíûå устройства со своей системой нагрева и снабже ния жидким металлом, создания герметизированной вакуумной системы, обеспечения инертной газовой среды и других приспособлений со своей контрольной аппаратурой.

Причем н токосъемной системе теряется значительное количество энергии (до половины общих потерь) и поэтому создание высокоэффективных униполярных машин на большие мощнос- ° ти всецело зависит от создания токо-. съемного устройства на большие токи.

Белью изобретения является упрощение технических средств и повышение надежности.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу нагрева металла, включающему расплавление металла в печи при помощи электрической дуги, создаваемой с помощью униполярного генератора, электрическую дугу создают между распланом металла и ротором униполярного генератора, а ротор располагают непосредственно над понерхностью расплава.

Причем генератор обратимо используют в двигательном режиме.

Дугу создают обычным способом, например, помещая между вращающимся ротором и расплавом проводник в виде графита, который удаляют и т.п.

Мощность дуги регулируют изменением числа оборотов ротора. Например, ротор с радиусом r=1,5 м вращают со скоростью 20 м/с в магнитном поле с индукцией В-1 Тл и при сопротивлении цепи

В=10 Ом получают ток I=U:R=(1 Тл х х 1,5 м х 20 м/с):10 Ом = 30000 А (при напряжении П=ЗО В),.а при 30 м/с ток уже 45000 А при напряжении 45 В.

Регулирование возможно и путем изменения индукции магнитного поля, пронизывающего ротор.

Создание непосредственного электродугового контакта между ротором уницолярной машины и расплавом позволяет отказаться от весьма сложной системы с токоаъемом от ротора униполярной машины и от массивного токопровода в виде короткой сети связывающую униполярную машину и электродуговую печь.

На чертеже изображено одно из возможных устройств для осуществаения предлагаемого способа нагрева.

Способ осуществляют следующим образом.

Подлежащий нагреву расплав 1 рас полагают в металлическом поддоне 2 электродуговой печи, ротор 3 униполярного генератора располагают непосредственно над поверхностью расплава

1 и создают электрическую дугу 4 между расплавом 1 и ротором 3. Токопровод электрически соединяют с металлическим поддоном 2 и выводом генератора от вала ротора 3.

1101453

Составитель А. (6Ербаков

Техред Т. Маточка Корректор A.Ôåðåíö

Редактор Н.Джуган

Заказ 4724/14 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.ужгород, ул.Проектная, 4

Генерирование постоянного тока в униполярном генераторе для дуги 4 обеспечивают вращением ротора 3 генератора от своего привода (не пока-: зан), а регулирование тепловой мощности, передаваемой дугой расплаву, осуществляют изменением скорости вращения ротора, чем обеспечивают оптимальный режим мощности передачи тепла благодаря прямой пропорциональности между скоростью вращения и сни- о маемой мощностью. При необходимости та или иная часть генерируемой энергии может быть передана другим потребителям, например униполярному дзигателю, выполненному по предлагаемому . 35 способу для нагрева расплава в той или другой дуговой электропечи. В этом случае униполярный двигатель включается в рассечку токопровода и осуществляют преобразование не только в тепловую энергию, но и в механическую, причем токосъемпое устрой ство униполярного двигателя также выполнено в виде дугового контакта с расплавом. 25

В виду отсутствия необходимости в точной обработке ротора и даже его шлифовке ротор 3 изготавливают иэ недорогих металлов (чугун, недо»

° ° гие стали и т.п. ) беэ специальной бработки, со сменным ободом иэ бЬлее! иэносоустойчивого металла или из металла с -легирующими примесями, вводимыми при дуговом воздействии непосредственно в расплав °

Предлагаемый способ по сравнению с известными обладает следующими технико-экономическими преимущества-. ми: отсутствием дорогостоящего токопровода короткой сети из электро.литической меди весом до десятков тонн и не менее дорогостоящей системы токосъема униполярного генератора и приводит к значительному упрощению технических средств для осуществления способа, т.е. уменьшению их габаритов и IIeca,что,более чем вдвое, уменьшает общую стоимость.

Кроме того, уменьшение потерь в целом достигается при отсутствии потерь в указанных элементах в процессе эксплуатации, что приводит к значительной экономии энергии в виде тепла и электричества, способствуя уменьше.нию общих затрат, причем, отсутствие указанных элементов (трансформаторы, дроссели и т.п.) значительно увеличивает надежность КПД и другие параметры.