Электродуговая печь

 

Изобретение относится к печам для получения электроплавленных огнеупорных материалов, в частности к электродуговым печам. Цель изобретения - повышение эффективности использования мощности индуктора при сохранении высокой эффективности перемешивания. Электродуговая печь содержит корпус 1 с футерованной ванной, размещенный в подине печи индуктор 2. Электроды 3 укреплены в крышке 4 на равном расстоянии от оси печи и друг от друга. Оси электродов 3 образуют в плане треугольник, являясь его вершинами. Индуктор 2 установлен своей продольной осью параллельно одной из сторон треугольника, образованного электродами 3. Центр индуктора 2 смещен относительно центра печи к противоположному этой стороне электроду на (0,025-0,075)2R, при этом ширина индуктора составляет (0,75-0,80)<SP POS="POST">.</SP>2R, а его длина (1,8R-D00в, где R - расстояние от оси печи до оси электрода

D<SB POS="POST">в</SB> - диаметр ванны печи. 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

l (21) 4393937/31-33 (22) 21. 01.88 (46) 07.10.89. Бюл, 11 37 (71) Алма-Атинский энергетический институт (72) У.Б, Ашимов и Е.А, Абдрахманов (53) 621.365.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 654847, кл. F 27 D 11/10, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Р 1214999, кл. F 27 D 11/10, 1983. (54) ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ ПЕЧЬ (57) Изобретение относится к печам для получения электроплавленных огнеупорных материалов, в частности к электродуговым печам. Цель изобретения - повышение эффективности использования мощности индуктора при сохранении высокой эффективности пеÄÄSUÄÄ 1512934 А1

511 4 С 03 В 5/02, F 27 D 11/10

2 ремешивания. Электродуговая печь содержит корпус 1 с футерованной ванной, размещенный в подине печи индуктор 2, Электроды 3 укреплены в крышке

4 на равном расстоянии от оси печи и один от другого. Оси электродов 3 образуют s плане треугольник, являясь . его вершинами. Индуктор 2 установлен своей продольной осью параллельно одной иэ сторон треугольника, образованного электродами 3. Центр индуктора

2 смещен относительно центра печи к противоположному этой стороне электроду на (0,025-0,075)2R, при этом ширина индуктора составляет (0,750,80) ° 2R, а его длина (1 ° SR-Эь), где R — расстояние от оси печи до оси электрода; Вь — диаметр ванны печи. 2 нл., 1 табл.

1512934

Изобретение относится к печам для получения электроплавленных огнеупор ных материалов, в частности к электродуговым печам. 5

Цель изобретения — повышение эффективностии использования мощности индуктора при сохранении интенсивности перемешивания.

На фиг. 1 представлена печь, общий вид, вертикальный разрез; на фиг. 2 — схема расположения индуктора относительно электродов.

Электродуговая печь включает корпус 1 с футерованной ванной и разме- 15 щенный в подине печи индуктор 2. Вертикально установленные электроды 3 проходят через крышку 4 и размещены на равном расстоянии один от другого и от оси печи. Оси электродов 3 обра- 20 зуют в плане треугольник, являясь его вершинами (фиг. 2). Иидуктор 2 установлен своей продольной осью параллельно одной из сторон треугольника, образованного электродами. Центр индуктора О смещен относительно центра печи О в сторону электрода, противолежащего указанной выше стороне треугольника на величину 1Ь=(0,25-0,075)2R,где R - расстояние от оси

30 электрода до оси печи. Ширина индуктора 2 составляет Ь=(0,75-0,80)2К, а его длина (=(1,8-D>),где D — диаметр ванны.

Экспериментально установлено, что установкой индуктора продольной осью параллельно одной из сторон треугольника, образуемого электродами, достигается минимально возможная ширина > индуктора Ь=(0,75-0,80)2R, обеспечивающая требуемую интенсивность перемешивания расплава. При отклонении от параллельности продольной оси индуктора из сторон треугольника электродов происходит увеличение ширины индуктора, определяемой из условий полного охвата токовой зоны в расплаве. В противном случае происходит

"оголение" некоторой части токовой зоны от магнитного поля, что приводит к снижению интенсивности перемешивания. При соблюдении указанного условия также минимальны его габариты, расход материалов на изготовление индуктора, вес и потребляемая им мощ«5S ность, Смещение центра индуктора относительно центра печи к противоположному указанной стороне электроду на величину ДЬ (О, 025-0, 075) 2R и ширина индуктора Ь=(0,75-0,80)2R также обусловлены требованием полного охвата всех токовых зон в расплаве магнитным полем индуктора и максимального использования мощности индуктора, При смещении центра индуктора относительно центра печи менее 6Ь=

0,025 2R и более ДЬ=0,075 2R и уменьшении его ширины менее чем Ъ 0,75 2R происходит усиление выдувания дуг к стенкам печи, повышение температурных градиентов между центральной и противоэлектродными зонами, усиление физической и химической неоднородности из-за снижения интенсивности перемешивания вследствие "оголения" части токовой зоны от магнитного поля индуктора.

Увеличение ширины индуктора более

Ь 0,80 2R приводит к росту потребляемой мощности индуктора, увеличению его габаритов, веса и расходу материалов на его изготовление при практически том же достигаемом результате.

Уменьшение длины индуктора менее чем 8=0,9 2R приводит также к неполному охвату токовой зоны в расплаве магнитным полем, что приводит к перечисленным нежелательным явлениям.

С другой стороны магнитная индукция над поверхностью индуктора определяI 7g ется выражением В=ВО f ", где 8 воздушный зазор, 3 — полюсное деление, С уменьшением длины индуктора уменьшается и полюсное деление, Это приводит к усилению затухания магнитной индукции с расстоянием от поверхности индуктора, Для создания необходимой интенсивности в объеме расплава при малой длине индуктора требуется значительно большая мощность, Увеличение длины индуктора более f=D > ограничено габаритами печи, сложностью компоновки индуктора.

Электродуговая печь работает следующим образом.

Между электродами 3 поджигают дугу и после появления жидкой ванны и устойчивого горения дуги начинают в течение плавки периодически перемешивать расплав с помощью индуктора 2.

Загрузка шихты проводится по мере ее наплавления. После набора необходимой

5 1512 ванны подачу шихты прекращают, расплав перегревают в течение 10 — 15 мин при электромагнитном перемешивании, затем печь и индуктор отключают, расплав сливают в специальные формы.

Для исследования влияния расположения индуктора относительно электродов на достижение поставленной цели проводят эксперименты.

Экспериментальную плавку осуществляют на модели. трехфазной электродуговой печи, имеющей параметры: диаметр корпуса D@=0,22 м, расстояние оси электродов от оси печи В.=О,04 м, Параметры индуктора: длина 8=0,22 м, ширина b=0 095 м, число фаз m=3. Ширина индуктора выполнена заведомо большой для исследования ее влияния на интенсивность перемешивания, 20

Исследованы различные варианты расположения индуктора относительно треугольника электродов. Требуемая ширина индуктора, определяемая иэ условия полного охвата магнитным полем всех токовых зон, устанавливается путем экранирования поверхности индуктора ферромагнитными листами, Ширина индуктора максимальная при перпендикулярности его продольной оси к одной 30 из сторон треугольника электродов и составляет Ь„ „ .=7,0 ° 10 м. По мере

-2 отклонения от перпендикулярности продольной оси индуктора. к указанной стороне и приближения к параллельности этой стороны ширина индуктора не35 прерывно уменьшается и становится минимальной при их параллельности Ь ин=

=(6, 0-6,4) 10 M=(0,75-0,80) ° 2R.

При дальнейшем уменьшении ширины ин- 40 дуктора до 0,70i2R=5,6 ° 10 м проис-Ю ходит снижение скорости перемешивания модельной жидкости с V< =5,9 10 м/с до Vq=5,4 .10 м/с, т.е. на

8, Увеличение ширины индуктора до 45

Ь=0,85<2R практически не приводит к изменению скорости перемешивания, При этом возрастает мощность индуктора, необходимая для создания требуемой в рабочей зоне интенсивности магнит- 50 ного поля с S =5 кВа до S<=5,7 кВа, т.е. на 1ЗХ.

Смещение центра индуктора относительно центра печи менее чем Ь=

=0,025 2R 2 ° 10 м и более чем ДЬ= 55

=0,075 2R=6 <10 м приводит к "оголению" приэлектродных токовых зон от магнитного поля и снижению усилий, создаваемых в жидкости. Это приводит

934 6 к снижению скорости перемешивания с Чь =5,9 см/с до Vq5,5 см/с, т,е. на 7 . Снижение интенсивности перемешивания наблюдается и при уменьшении длины индуктора менее f 0,9 2R.

Пример. На трехфазной лабораторной электродуговой печи осуществляют плавку форстеритовых огнеупоров.

Шихта включает 80Х отходов асбестового производства и 20Х обожженного магнезита.

Параметры печи: диаметр корпуса

D --О,3О м, расстояние от оси печи до электродов 2R 0,095 м. В экспериментах применяется вышеуказанный индуктор. Плавки проводят при токах I 200220 А, напряжениях U=100-110 В. Мощность индуктора составляет S-=10 кВА.

После наплавления блока и его остывания исследуется химический состав центральной и периферийной противоэлектродной зон. Цля сравнения плавки проводятся в печи с параметрами индуктора, отличными от предлагаемых.

В таблице представлен химический состав различных зон.электроплавлеиного форстерита.

Влияние ширины и длины индуктора и его смещения относительно центра печи оценивается по различию химического состава в центральной и периферийной противоэлектродной зонах, где происходит "оголение" ее от магнитного поля, при уменьшении ширины индуктора менее Ъ=(0,75-0,80)2R.

Как видно из .таблицы, при уменьшении ширины индуктора до Ь=0,70 2R

=6 5 см появляется значительная неоднородность химического состава по зонам блока.

Например, содержание MgO (основного компонента) в центральной и пери-.

Ф ферийной противоэлектродной зонах блока отличается на 4,8Х, тогда как при ширине Ъ=0,07 м практически в содержании нет разницы.

"Оголение" периферийных противоэлектродных зон при уменьшении длины индуктора с 1=0,9 2R до f=0,8 2R и снижение интенсивности магнитной индукции в расплаве вследствие этого приводит к снижению интенсивности перемешивания. Это приводит к появлению химической неоднородности в указанных зонах. По содержанию И@0 указан1512934 ные зоны различаются на 4,7Х, а по

Sip@ — на 4,6Х.

Предлагаемая электродуговая печь позволяет при сохранении необходимой интенсивности перемешивания обеспечить более эффективное использование мощности индуктора. Уменьшение ширины индуктора с Ь0,85 2R=6,8 ° 10 м до

Ь0,75<2R6,4ilp м приводит к снижению потребляемой индуктором мощности с S 5,7 кВА до Sg=5 кВА, т.е. на 13Х при сохранении скорости перемешивания V5,9 10 м/с. При этом уменьшается вес индуктора с Р» 21 кг до Р 19 кг. Также сохраняется требуемая химическая однородность блока.

Таким образом, высокая интенсивность перемешивания обеспечивается при минимальной ширине и мощности индуктора.

Ре О>

Содержание, Х

Характеристика

Зона

Ширина ин.дуктора и смещение, см

Sip М80 А1 0

Fe0 СаО

Относительная однородность во всех зонах

Ь 7 Цент(р 75 i2R) ральная 31,4 58,7 1,93 2 56

4,41 1, 30

ДЬ0,25

304 579 248 258 528

1,89 Химическая неоднородность в различных зонах дЬ 0,25

31,0

52, 1 3,09 3,72 6,95

Ь6 5 (0,7 2R)

f=0,8 2R

56,9 2,53 1,71

56,1 2,53 2,08

32,2

5, 21 1,30

6,28 2,02

То же

31,2

0,07 м

35,0 53,2 1,95 3,02

5,20 2,54

Противоэлектродная

Противоэлектродная

Центральная

Центральная

Противоэлектродная

Формула изобретения

Электродуговая печь, содержащая корпус с футерованной ванной, крышку с электродами, установленными в вершинах треугольника, и индуктор, размещенный в подине печи, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности использова10 ния мощности индуктора при сохранении высокой интенсивности перемешивания, электроды установлены в вершинах равностороннего †треугольни, индуктор продольной осью параллельно одной из

15 его сторон, а центр индуктора смещен относительно центра печи к противоположному этой стороне электроду на (0,025-0,075)2R, ширина индуктора составляет (0,75-0,80)2R, а его дли211 ga - 1,8R-РЬ, где R — расстояние от оси электрода до оси печи, D — диаметр ванны печи.

1512934

Составитель Н. Борисова

Редактор А, Козориз Техред A,Êðàâ÷óê Корректор А. Обручар

Заказ 6032/22 Тираж 418 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ио изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

t 13035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, t0t