Способ управления печью для переплава расходуемых электродов в начальный период плавки

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕЧЬЮ ДЛЯ ПЕРЕПЛАВА РАСХОДУЕМЫХ ЭЛЕКТРОДОВ В НАЧАЛЬНЫЙ ПЕРИОД ПЛАВКИ включающий измерение расхода электроэнергии и скорости плавления электрода, изменение мощности при разогреве электрода и перемещение электрода, отличающийся тем, что, с целью увеличения пройзвог дительности печи путем сокращения времени выхода на режим программного наплавления слитка, разогрев электрода начинают на максимальной для данного технологического процес са мощности и путем снижения мощ ,ности на 5-10% и заглубления электрода до ликвидации преддугового режима поддерживают скорость плавления электрода равной нулю, сравнивают эаданный расход электроэнер- § гки в начальный период плавки с теку (П щим и при их равенстве увеличивают мощность печи до величины, соответ ствующей началу программного плавления электрода.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае 03) 2 А

4(51 F 27 D 19 00 ° С 22 В 9/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ ъ

Ж" ".

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ » .

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3621177/22-02 (22) 12.07.83 (46) 23.01,85. Бюл. М - 3 (72) В.А.Каллистратов„ Т.П.Урбанович, Ю.А.Изаксон-Демидов, Л.А.Волохонский, Д.А.Гитгарц, И.Н.Кокарев и В.Н.Курлыкин (71) Всесоюзный. научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (53) 621.365.3(088.8) (56) I. Патент Англии К 1263468, кл. Н 05 В 31/18, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

У 982519, кл. Н 05 В 3/60, 1981. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕЧЬЮ

ДЛЯ ПЕРЕПЛАВА РАСХОЛУЕИЫХ ЭЛЕКТРОДОВ В НАЧАЛЪНЬЙ ПЕРИОД ПЛАВКИ включающий измерение расхода элект роэнергии и скорости плавления электрода, изменение мощности при разогреве электрода и перемещение электрода, отличающийся тем, что, с целью увеличения произво . дительности печи путем сокращения времени выхода на режим программного наплавления слитка, разогрев электрода начинают на максимальной для данного технологического. процес са мощности и путем снижения мощности на 5-IOX и заглубления электрода до ликвидации преддугового режима поддерживают скорость плавления электрода равной нулю, сравнивают заданный расход электроэнер- Я гии s начальный период плавки с текущим и при их равенстве увеличивают мощность печи до величины, соответ" ствующей началу программного плав-. ления электрода.

113

Изобретение относится к электро термии и касается способа управления печами для переплава расходуемых электродов.

Рабочий процесс в печах для пере" плава делится на три периода: на-. чальный период, период программного наплавления слитка и период выведег. ния усадочной раковины.

Главной целью управления печью при программном наплавлении слитка (квазистационарном режиме плавки) является обеспечение определенных тепловых условий формирования слитка и показателей качества металла: температурных градиентов на фронте кристаллизации, глубины жидкой металлической ванны, формы фронта кристаллизации, скорости кристаллизации металла. Это достигается за счет точного поддержания параметров плавки в соответствии с программными, меняющимися во времени значениями. Одним из задаваемых параметров является скорость плавления расходуемого электрода, которая существенным образом влияет на показатели качества металла и производительность печи.

Основным содержанием начального периода является разогрев электрода аккумуляция тепловой энергии (повышение его теплосодержания), начало плавления электрода (нестационарный период плавления) и переход к квазистационарному режиму плавки. Г1ри переходе к программе наплавления слит ка (момент выхода на квазистацио.нарный режим ) скорость плавления электрода должна соответствовать ее начальному программному значению / .

При этом теплосодержание электрода должно соответствовать значению, обеспечивающему его плавление со скоростью V< (теплосодержанию U< ).

Известен способ управления, при котором поддерживают заданное сопротивление шлаковой ванны путем перемещения электрода, управляя при этом мощностью, поступающей в печь от источника питания, в функции от скорости плавления 31).

Недостатком способа управления является то„ что к моменту выхода на квазистационарный режим теплосодержание электрода является произвольной величиной и в общем случае не совпадает с величиной 4>, соФорсированный разогрев электрода начинается сразу после включения печи и заключается в том, что в печь вводится электрическая мощность, соответствующая максимально допустимому из технологических соображений значению (из условий безопасного нагрева поддона). При этом происхо6002 2 ответствующей начальному программному значению скорости плавления V

Это влечет за собой ухудшение качества металла, трудности управления печью в квазистационарном режиме, увеличивает нестабильность основных параметров плавки и может привести к потере управляемости печи.

Наиболее близким по технической

10 сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ управления электрическим режимом электрошлаковой печи, при котором измеряют расход электроэнергии и

15 скорость плавления электрода, измеряют, мощность при разогреве электрода, перемещают электрод, измеряют сопротивление шлаковой ванны, фиксируют положение остановки

Zg электрода 1.2)..

Недостатком известного способа является низкая производительность за счет невозможности сокращения нестационарного периода плавления электрода в начальный период плавки.

Цель изобретения — увеличение производительности печи за счет сокращения времени выхода на режим программного наплавления слитка.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления печью для переплава расходуемых электродов в начальный период плавки, включающему измерение расхода электроэнергии и скорости плавления электрода, изменение мощности при разогреве электрода и перемещение электрода, разогрев электрода начи-. нают на максимальной для данного технологического процесса мощности и путем снижения мощности на 5-10% и заглубления электрода до ликвидации преддугового режима поддерживают скорость плавления электрода равной нулю, сравнивают заданный расход 5 электроэнергии в начальный период плавки с текущим и при их равенстве увеличивают мощность печи до величи-. ны, соответствующей началу програм-. много плавления электрода.

1136

3 дит увеличение теплового потока, поступающего на рабочий (нагрева- емый ) торец электрода и его разогрев.

Тепло распространяется по электроду вдоль оси, его теплосодержание увели чивается, одновременно растет темпе-, ратура рабочего торца.

При нагреве торца до температуры плавления начинается плавление электрода. Контроль начала плавления может проводиться различными способами, например, для печей электрошлакового переплава — по обнаружению преддугового режима или по увеличению сопротивления шлака, для вакуумных дуговых печей — по появле. нию характерной пульсации напряжения дуги.

Длительность этого этапа Т„ опре.— деляется от момента включения по момента начала плавления.

Второй этап проводится после начала плавления электрода и характеризуется тем, что мощность плавно снижают на 20-40Х таким образом, что рабочий торец электрода имеет температуру, равную температуре плавления, а скорость плавления близка или равна нулю.

Режим снижения мощности, обеспечивающий поддержание этих двух параметров (температуры торца и скорости плавления) может быть реализован различными способами. Так, например, можно изменять мощность, вводимую в печь на втором этапе в соответствийз с расчетными данными, полученными ,при математическом моделировании процесса переплава на ЭВ11 при следу-. ющих условиях: температура рабочего торца равна температуре плавления, 40 скорость плавления равна нулю.

При плавке в печах электрошлакового переплава второй этап можно проводить следующим образом.

После определения момента начала плавления 1,признак окончания первого этапа) по возникновению преддугового режима мощность, вводимую в печь, снижают на 5-10Х одновременно опускают электрод до ликвидации преддугового режима. Далее контролируют динамику плавления электрода по преддуговому режиму. При следующем возникновении преддугового режима (признак возобновления плавления} мощность снова снижают на 5-10Х и одновременно заглубляют электрод в

002 4 шлак до ликвидации преддугового режима. Эта операция повторяется несколько раз.

Длительность второго этапа 7< и, соответственно, общая длительность начального периода определяются в соответствии с текущим расходом электроэнергии. Расход электроэнерт гии контролируется с момента включения печи и его текущее значение сравнивается с заданным значением МЧО, обеспечивающим начало плавления электрода с программной скоростью.

Что значение определяется по формуле зл ПЛ О )Ф где 3 — коэффициент теплопроводности переплавляемого металла; Тд температура плавления переплавляемо. го металла; U — линейная программная скорость плавления электрода; тепловой КПД печи.

После того, как расход электроэнергии достигнет значения Np второй этап заканчивается и мощность, вводимую в печь, увеличивают до значения, соответствующего скорости плавления Y и задаваемого технологами. При этом для повышения произ,водительности процесса значение V а целесообразно устанавливать на уровне верхнего предела технологичес ки допустимой зоны скорости плавления.

Длительность второго этапа зависит от типа печи, теплофизических свойств переплавляемого металла, диаметра электрода и возрастает при его увеличении; например, при выплавке слитков диаметром 0,5-1,65 и методом

ЭШП она составляет от 10 до 30 мин.

При таком способе ведения начальаого периода плавление электрода начинается сразу по программе и период нестационарного плавления отсутствует. В том случае, если в начальный период будет в печь введено электроэнергии больше, ее pac eTHoe sHameHHe +è„p(л Э ОI, плавление электрода начнется со скоростью, большей Ч и выход на программный режим зайМет большее время. В том случае, если в началь". ный период наоборот будет введено электроэнергии М меньше, чем

Эh расчетное з" ачение 1 у (+yg yh.p ) плавление электрода начнется с мень-. шей скоростью, чем нужно по программе и также выход печи на про4

1136002 грамм режим за мет ный ежим займет большее время. переключения ступеней трансформатора

В обоих случаях требуется дополни- на 150-200 кВт. тельное регулирование мощности печи, Далее, при новом возникновении стабильность плавки ухудшается. преддуговго режима (это свидетельК оме того наплавление слитка со 5 ствует о возобнОвлении плавления скоростями отличными от,програмМных - электрода), его подавляют, заглубляя скоростями, значений, приводит к ухудшению макро- электрод в шлаковую ванну, и снова и микроструктуры слитка и качества снижают мощность. выплавляемого металла. Этот процесс, заключающийся в сниСпособ управления начальным пери- женки мощности, вводимой в печь

10 одом осуществляется следующим об- каждые 4-7 мин, продолжается до тех пор, пока общий расход электроэнер

Плавку ведут на печи СКБ-llll в гии не достигает величины 1300 кВт ч. кристаллизаторе диаметром 1,3 м. Контроль тока, напряжения, мощнос

Переплавляют расходуемый электрод, ти и расхода электроэнергии на печи

15 диаметром 1 м из СТ22К. Начальное осуществляется с помощью ваттметпрограммное значение линейной ско- ра и счетчика электроэнергии, которости плавления 9 равно 0,2 м/ч, рые входят в комплект измерительной тепловой коэффициент печи составляет аппаратуры печи (длительность второ0,2. Значение расхода электроэнергии 20 го этапа составляет в данном случае соответствующее Ч, вычисляется . 15-20 мин ). следующим образом: После этого мощность в печи под д 35 Вт/м град 1500 г нимают до значения 1700 кВт, что / О 2 м/ч.О 2 соответствует начальному программно-..

9 Э му значению скорости плавления, и

i 300 кВт- ч . переходит к выполнению программного

После включения печи повышают наплавления слитка. значение мощности, вводимой в печь, . В результате общее время выхода путем пеРеключениЯ стУпеней тРанс- на ре* м программного наплавления форматора до значения 2000 кВт.

З0 слитка уменьшилось на 15 по сравнеПрогрев электрода осуществляется нию с существующей технологией и в его крайнем верхнем положении в обеспечен выход на заданное програмшлаковой ванне. Начало его плавлемное значение скорости плавления ния фиксируют по возникновению с точностью + 20 кг/ч. преддугового режима. I

Контроль преддугового режима ПРименение изобретения позволит

35 осуществляется с помощью ампер- увеличить выход годного продукта на. метра, включенного в электрическую . 1,5% засчет сокращения донной обрези, цепь печи. О его возникновении улучшить структуру и качество поверхсудят по возникновению колебаний

40 ности sa счет повышения точности величины измеряемого тока, а о его выхода на заданные программные подавлении — по исчезновению коле- параметры плавки, повысить проиэводибаний. Кроме того, в качестве тельность установок на 2 за счет индуктора преддугового режима сокращения начального периода плавможно использовать двухлучевой

45 ки и проведения основного периода электронный осциллограф, на один на верхней границе зоны допустимых канал которого подают ток, а на технологических ограничений скорости другой — напряжение печи. наплавления, сократить брак на б

После начала плавления электрода и получить экономический эффект его заглубляют в шлак до давления 135000 руб. в год на крупнотоннажных преддугового режима, снижая при этом 50 электрошлаковых печах для переплава мощность, вводимую в печь, путем — расходуемых электродов типа ОКБ-llli.

ВНИИА Заказ 10269/29 Тираж 569 Подписное

Филиал ШШ "Пвтемт", г.Ужгород, ул.Проектная, 4