Плавильная дуговая электропечь

 

Изобретение относится к электротехнике, к плавильным дуговым электропечам, и может быть использовано для выплавки стали и сплавов. Техническим результатом изобретения является обеспечение ускорения плавления шихты за счет более равномерного подвода энергии к ванне, уменьшение удельного расхода энергии на плавку и высвобождение пространства в сводовой части для устройства шихты для подогрева шихты отходящими газами печи. Печь содержит ванну, трехфазный силовой трансформатор, три электрода для плавления металла, рабочие части которых расположены в пространстве печи, подключенные пофазно к вторичным обмоткам силового трансформатора. Печь снабжена источником постоянного тока и трехфазной группой индуктивного сопротивления, а ванна выполнена с подовым проводником, при этом один полюс дополнительного источника постоянного тока подключен к подовому проводнику для соединения с токопроводящей частью шихты в ванне, а другой полюс - к нулевой точке силового трансформатора и/или к нулевым точкам трехфазной группы индуктивного сопротивления для обеспечения одновременного соединения через электрические дуги подового проводника, силового трансформатора и ванны печи. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к плавильным дуговым электропечам и может быть использовано для выплавки стали и сплавов Известна плавильная дуговая электропечь, содержащая в рабочем пространстве источник нагрева и плавления, у которой электрод подключен к силовому источнику постоянного тока и размещен в центральной области над ванной печи (Сойфер В.М., Кузнецов Л.Н. Дуговая печь в сталеплавильном цехе. - М.: Металлургия, 1989, с. 179).

Недостатками такой печи являются: - концентрация подвода энергии в центральной области печи, что приводит к неравномерному нагреву поверхности ванны; - в связи с тем, что ток в такой печи, при прочих равных условиях, практически суммируется в одном электроде, то, по сравнению с трехфазной печью переменного тока, электрод печи постоянного тока имеет значительно большую толщину, вес и другие усложненные параметры.

Известна плавильная дуговая электропечь, содержащая в рабочем пространстве печи 3 электрода, подключенные к вторичной трехфазной сети силового трансформатора электроды печи пространственно размещены со сдвигом по окружности (Никольский Л.Е. и др. Тепловая работа дуговых сталеплавильных электропечей. - М.: Металлургия, 1981, с. 53).

Недостатками печи являются: - Большая локальность действия дуги и соответствующая неравномерность подвода энергии к ванне.

- При плавлении в начальной стадии плавки большая вероятность возникновения обвалов шихты и, соответственно, возникновения коротких замыканий за счет образования глубоких колодцев проплава шихты.

- Повышенный расход энергии на плавку.

- Конструктивная сложность размещения дополнительных электродов для ускорения нагрева и плавления шихтовых материалов "завалки" плавки с одновременным расположением шахты для подогрева шихты отходящими газами со стороны свода печи.

Задачей заявляемого изобретения является создание плавильной дуговой электропечи, обеспечивающей расширение площади подвода энергии, более равномерное ее распределение по площади ванны и повышение устойчивости горения дуг с целью ускорения плавления шихты и, соответственно, получение уменьшенного удельного расхода энергии на плавку, а также сохранение, в случае необходимости, пространства в сводовой части печи для устройства шахты подогрева шихты отходящими газами в процессе плавки.

Поставленная задача решается тем, что плавильная дуговая электропечь, содержащая ванну, трехфазный силовой трансформатор, три электрода для плавления металла, рабочие части которых расположены в пространстве печи, подключенные пофазно к вторичным обмоткам силового трансформатора, снабжена источником постоянного тока и трехфазной группой индуктивного сопротивления, а ванна выполнена с подовым проводником, при этом один полюс дополнительного источника постоянного тока подключен к подовому проводнику для соединения с токопроводящей частью шихты в ванне, а другой полюс - к нулевой точке силового трансформатора и/или к нулевым точкам трехфазной группы индуктивного сопротивления для обеспечения одновременного соединения через электрические дуги подового проводника, силового трансформатора и ванны печи.

В заявляемой плавильной дуговой электропечи переменный и постоянный токи накладываются друг на друга в каждой фазе в одном дуговом разряде. При применении трех электродов дополнительно сохраняется пространство в верхней части печи для устройства шахты и подогрева в ней шихты отходящими газами, образующимися в процессе плавления шихтовых материалов и газов от применения в печи альтернативных источников тепла.

При одновременном использовании переменного и постоянного токов в одном дуговом разряде, как показывает проведенный опыт, на большинстве токовых режимов сечение дугового разряда увеличивается и охватывает большую площадь поверхности нагреваемого металла, что способствует ускорению плавки, сокращению удельных расходов энергии на плавление На фиг. 1 - 3 изображена принципиальная схема плавильной дуговой электропечи. На фиг. 1 - силовые электроды трехфазной сети. Для улучшения понимания чертежей электроды выстроены в одну линию, хотя на самом деле они расположены со сдвигом по окружности. На фиг. 1а, 2 и 3 дан вид на свод сверху, где силовые электроды показаны со сдвигом, остальные же проекции изображены по вертикальному разрезу печи.

Обозначения на фиг. 1 - 3: 1 - печь, 2 - футеровка ванны; 3 - источник переменного тока (силовой трансформатор); 4 - источник постоянного тока; 5 - силовые электроды; 6 - подовый проводник; 7 - группа индуктивного сопротивления; 8 - свод печи; 9 - "завалка" шихты; 10 - вторичная сеть силового трансформатора; 11 - вторичные обмотки силового трансформатора; 12 - выпускной желоб печи; 13 - вид сверху на свод.

Зажигание дуг производят по обычной процедуре от силового трансформатора 3. Затем на подовый проводник 6 и нулевую точку трансформатора 11 подают постоянное напряжение от источника постоянного тока 4. Регулирование такого режима проводят в соответствии с заданным технологическим режимом плавки.

При использовании углеродистой нелегированной шихты 9 плавильная дуговая электропечь 3 может вместе с энергией электрических дуг работать с топливными горелками, с вдуванием углеродных материалов, кислорода и на пенистых шлаках. Эту печь можно использовать в системе печь-ковш.

Таким образом, очень важно для работы печи осуществление питания токами дуг сверху через силовые трехфазные электроды, не менее важным является наложение на них постоянного тока, поданного в зону разряда через подовый проводник и шихту. При такой подаче образуется энергетически насыщенный объем пространства над шихтой и расширяется площадь ввода энергии в шихту, увеличивается устойчивость горения дуг, что, в конечном итоге, приводит к значительному уменьшению удельного расхода энергии на плавку. Немаловажное значение имеет также то обстоятельство, что верхняя часть свода печи не деформируется внесением туда дополнительных электродов.

Формула изобретения

Плавильная дуговая электропечь, содержащая ванну, трехфазный силовой трансформатор, три электрода для плавления металла, рабочие части которых расположены в пространстве печи, подключенные пофазно к вторичным обмоткам силового трансформатора, отличающаяся тем, что она снабжена источником постоянного тока и трехфазной группой индуктивного сопротивления, а ванна выполнена с подовым проводником, при этом один полюс дополнительного источника постоянного тока подключен к подовому проводнику для соединения с токопроводящей частью шихты в ванне, а другой полюс - к нулевой точке силового трансформатора и/или к нулевым точкам трехфазной группы индуктивного сопротивления для обеспечения одновременного соединения через электрические дуги подового проводника, силового трансформатора и ванны печи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4