Способ плавления металла в дуговой электропечи

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

УДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ДОМСТВО СССР

СПАТЕНТ СССР) (2 (2 (4 (7 (7 (5 ч fl

Изобретение относится к области элект металлургии и может быть использовано в уговых электропечах при расплавлении м талла.

Современный способ плавления мета ла в дуговой электропечи (1) включает и дачу на электроды напряжения промышл нной частоты, зажигание электрических д г путем короткого замыкания электрода с ш хтой и непосредственно плавление ме- та ла горящими электрическими дугами.

В период расплавления твердой шихты и -за тога, что шихта холодная при: низкой т мпературе в печи, дуги имеют очень мал ю длину (8-10 мм) горят неровно, перебра-. с ваются с одного куска металла на другой.

I те

С

2 (5

Г (5 та те зл че д и

ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) 4848498/02

) 09,07,90

) 07.02.93. Бюл. М 5

) Запорожский-индустриальный институт

) Е.В. Годецкий и М.Г. Безкровный

) Сапко А.И, Исполнительные механизмы гуляторов мощности дуговых электропе. М.: Энергия, 1980, с. 131.

Автоматическое управление электромическими устайовками./Под ред. А.Д, енчанского, M.:Çíåðãoàòîìèçäàò, 1990, с, 1 -275, ) СПОСОБ ПЛАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА В ДУBOI?l ЭЛЕКТРОПЕЧИ

) Изобретение относится к электромелургии. Цель — повышение производиьн ости печи, сокращение потерь ктроэнергии и электродов за счет йсклюия короткого замыкания при зажигании ги, Сущность изобретения: на: электрод дают напряжение промышленной часто,, Ы,, 1792982 А1 (st)s С 21 С 5/52, С 22 В 9/20

2 ты и дополйительйо на электрод и включенную параллельно ему переменную емкбсть подают и контролируют йапряжение высокой частоты, опускают электрод до момента заданногб по технологии снижения величины напряжения высокой частоты, изменяют значение переменной емкости до:достижения величиной найряжения высокой часто- ты первоначального значения, после чего опускают электрод до момента зажигания дуги. Выдерживая заданное расстояние между электродом и шихтой и контролируя мощность силовой электрической дуги, обеспечивают устойчивое горение высоковольтйой электрической дуги, которая в свою очередь обеспечивает устойчивое горение силовой электрической дуги. Положительный эффект: увеличение производительности печи на 17-20%, снижение расхода электроэнергии на 20 — 30% и электродов йа 50%. 1 табл., 4 ил.

О

В небольшом объеме под электродом выделяется мощность, измеряемая тысячами ки- ) ловатт.

Это приводит к быстрому расплавлению металла, расположенного под электродом, подплавившиеся куски металла обваливаются, что приводит к угасанию дуг. Их зажи- Ф гание осуществляется путем короткого замыкания электрода с шихтой. . В результате возникают колебания мощностй, частота которых по экспериментальным исследованиям на печах емкостью

50-200 т составляет 0,2 — 3,8 Гц.

Каждое короткое замыкание должно быть ликвидировано, так как оно приводит к прекращению полезного выделения мощ1792982 ности при максимальных потерях, значительному снижению коэффициента мощности установки. При длительности короткого замыкания 2 — 3 с и частоте 5 замыканий в минуту печь работает с отклонением от рационального режима 20-25 времени расплавления.

Существующий способ приводит к затягиванию периода расплавлейия, к понижени.о производительности печи, увеличению расхода электроэнергии и электродов и к снижениЮ коэффициента мощности (2). (елью изобретения является повышение прои.",водительности печи, сокращение потерь электроэнергии и электродов за счет исключечия короткото замыкания при зажигании д; r«, Пгстэвлейная цель достигается тем, что в с.::.:обе, включающем подачу напряжения прсмышлейной частоты на электроды, зажигание дуги при перемещении электрода, на.электрод и включенную параллельно ему переменную емкость дополнительно подают и койтролируют. напряжение высокой частоты, опускают электрод до момента заданного по технологии снижения величины напряжения высокой частоты, изменяют значения переменной емкости до достйжения величиной напряжения высокой частоты ггервоначального значения, после чего опускают электрод до момента зэжиганйя дуги.

На фиг. 1 представлена схема, с помощью которой реализован разработанный способ плавления металла; на фиг. 2 — электрическая модель дуговой сталеплавильной печи и схема подключения генератора; на фиг. 3 — прйнципиальная электрическая схема; на фиг, 4 — упрощенйая принципиальная электрическая схема.

Способ осуществляют следующим образом.

На электрод 1 подают напряжение промышленной частоты с силового трансформатора 2. Кроме того, на электрод 1 дополйительно подают высоковольтное-высокочастотное напряжение с генератора 3, включенного через повышающий трансформатор 11. Один из выводов трансформатора

11 подключают к электроду 1 через ограничивающую емкость 12. Емкость 12

- предохраняет вторичную обмотку трансформатора 11 от короткбго замыканйя в Слу чае расстойки резо нансного контура.

Второй вывод трансформатора 11 заземляют и через емкость 13 присоедийяют к концу трубошины 14, к которому присоединена кабельная гирлянда 15 (фиг, 1, 2).

Трансформатор 11 нагружают на резонансный контур, образованный индуктивностью трубошины 4, резонансной емкостью 5, емкостью 13 и естественной емкостью 16 (образованной между рукавом 17 и стойкой 18), индуктивностью электрода 9 и емкостью 8 между электродом 1 и шихтой 7 (фиг. 3, 4). С помощью стабилитрона 6 предохраняют силовой трансформатор 2 от электрического пробоя изоляции в случае возникновения всевозможных аварийных

10 ситуаций.:

Индуктйвность электрода 9 пренебре " жимо мала; а емкость между электродом 1 и шихтой 7 составляет от 20 до 2000 и Ф, следовательно на частоте 400 Гц в ветви будет

15 преобладать емкостное сопротивление. Емкости 13 и 16 включены параллельно. Емкость 16 составляет 100-300 пФ.

Параллельно включенная емкость 13 (0,5 мкФ) предназначена для прямого саедлне2о ния резонансного контура с землей, и для предотвращения короткого замыкания вторичной обмотки силового трансформатора

2. То есть емкость 13 обладает ничтожно малым емкостным сопротивлением при час25 тоте 400 кГц.

Находящийся под напряжением электрод 1 опускают до образования значительной паразитной емкости 8 между, электродом 1 и шихтой 2, постоянно контро30 лируя величину высоковольтного. напряжения высокой частоты. При образовании зйачительной паразитной емкости 8 между электродом 1 и шихтой 7 значительно снизится величина высоковольтного иэпря><е35 ния высокой частоты.

: В это время останавливают перемещение электрода и увеличивают упавшее высоковольтное напряжение высокой частоты до первоначального знэчения. После чего oriy40 скают электрод 1 до расстояния от шихты 7, на котором между электродом и шихтой вспыхивает электрическая дуга в результате высоковольтного пробоя воздушного промежутка. После чего прекращают перемещение электрода. Зажженная электрическая дуга с помощью высоковольтного напряжения высокой частбты обеспечивает зажигание мощной электрической дуги низковольтным напряжением промышленной

50 частоты с помощыю которой происходит плавление металла, flpiti выдерживании за дайного расстояния между электродом и шихтой, контр6лируя мощность силовой . электрической дуги, обеспечивается устой55 чивое горение высоковольтной электрической дуги, кбторэя в свою очередь обеспечивает устойчивое горение силовой электрической дуги низковольтного напря- жения промышленной частоты. Таким образом, исключается прямой контакт электрода

1792982 аажа мат тно кон ген сть

: .ной и н осот тра с

В сно мак йР 1

Э=

50 ихтой 7 и необходимость в постоянном гании тухнущей электрической дуги, а принципиальной электрической схеиг. 3, 4) изображено подключение к роду 1 одной фазы силового трансфор- 5 ра 2, а также подключение высоковольгенерэтора высокой частоты 3. енератор 3 нагружен на резонансный р, настроенный в резонанс с частотой атора 3, образованный индуктивйо- 10

4 и переменной емкостью 5. ндуктивность 4 является естественндуктивностью короткой сети (в части, трубошины), соединяющей форматор 2 с электродом 1. 15 случае идеальной настройки резонанконтура его активное сопротивление имально и определяется формулой где — циклическая частота генератора; ! . — индуктивность трубошин;

R — активное сопротивление резонанс- 25. ног контура, В этом случае высоковольтное найряжен е высокой частоты на электроде 1 максим льное.

:Ко вторичной обмотке силового транс- 30 фор матора высоковольтное йапря>кение выс кой частоты не прикладывается, однако с ловой трансформатор 2 дополнительно за щен стабилизатором напряжения 6 от выс ковольтного электрического пробоя изо яции. В случае расстройки резонансного онтура его сопротивление снижается, протекающий через контур ток возрастает и сооТветственно падает высоковольтное напря кение на электроде 1 до сколь угодно малрй величины.

Таким образом, исключается возмож- . носТь зажигания электрической дуги на расстоянии электрода 1 от шихты 7.

Основной причиной расстройки резо- 45 нан ного контура является переменная емI

Формула изобретения

Способ плавления металла в дуговой

-электропечи, включающий подачу напряже. ния промышленной частоты на электроды, зажигание дуги при перемещении электрода, отличающийся тем, что, с целью пов ишения производительности печи, сокра(цения потерь электроэнергии и электрокость 8 между электродом 1 и шихтой 7, . изменяющая свою величину при перемещении электрода, а также переменная индуктивность 9, самого электрода 1, обусловленная его сгоранием. В связи с этим", необходимо постоянно контролировать напряжение на выходах генератора 3 с помощью вольтметра 10 и настраивать резонансный контур, изменяя величину емкости 5, Предлагаемый способ плавления металла в дуговой электропечи реализован следующим образом, Плавку ведут в печи емкостью 100 т, мощностью силового трайсформатора 60

MBr. Перед началом плавки включают генератор мощностью 40 кВт выходное напряжение 20 кВ и частота 400 кГц. Включают" силовой трансформатор и включают привод перемещения электрода, Паразитная емкость приобретает заметную величину (около 10 пФ) на расстоянии 40 мм и меньше, Зажигание дуги происходит на расстоянии

20 — 30 мм электрода от шихты. Защиту силового трансформатора осуществляют введением в цепь генератора высокоомного (200 кОм) активного сопротивления, роль которого выполняет резонансный контур, настроенный в резонанс с частотой генератора, В качестве индуктивности 4 используют индуктивность трубошин (5 мкГн), параллельно которой подключена переменная емкость 5, Дополнительную защиту силового трансформатора 2 от электрического пробоя изоляции осуществляет стабилизатор напряжения 7.

Полученные при опробовании способа результаты сведены в таблицу.

Предлагаемый способ ведения плавки может быть реализован на любой другой сталеплавильной печи, Способ позволяет в 2 — 3 раза сократить выбросы пыли из печи при плавке, что значительно улучшает экологические условия в регионах металлургического производства. дов за счет исключения короткого зэмыкания при зажигании дуги, дополнительно на электроди включенную параллельноемупеременную емкость подают и контролируют йапряжение высокой частоты, опускают электрод до момента, заданного по технологии снижения величины напряжения высокой частоты, изменяют значение

1792982.8 переменной емкости до достижения величи. ной напряжения высокой частоты первоначального значения, после чего опускают электрод до момента зажигания дуги.

1792982 о .. p p

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101