Способ ведения начального периода электроплавки в дуговой печи постоянного тока



Способ ведения начального периода электроплавки в дуговой печи постоянного тока
Способ ведения начального периода электроплавки в дуговой печи постоянного тока

 


Владельцы патента RU 2523381:

Малиновский Владимир Сергеевич (RU)

Изобретение относится к области электрометаллургии и может быть использовано для плавки и переплава черных и цветных металлов, например меди, бронзы, алюминия, стали, чугуна, а также для плавки шлаков и флюсов. Способ включает загрузку печи шихтой, включение источника электропитания печи, перемещение вниз графитированного электрода до возникновения электрического контакта между его рабочим торцом и шихтой, поджиг дуги, пропускание тока через замкнутую электрическую цепь, включающую графитированный электрод, междуговой промежуток, шихту, по крайней мере, один подовый электрод с токоподводами, источник электропитания, при этом управляют током, контролируют и стабилизируют максимально возможное напряжение на выводах источника электропитания и на дуге путем изменения ее длины после достижения на ней максимального напряжения и завершают начальный период плавки после окончания проплавления колодца в шихте. На протяжении всего начального периода плавки устанавливают величину плотности тока в графитированном электроде не более 20 А/см2, а рабочий торец электрода перемещают вглубь колодца вплоть до окончания проплавления колодца в шихте. Изобретение позволяет удешевить процесс плавки за счет обеспечения оптимизации ведения ее начального периода. 2 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области электрометаллургии и может быть использовано для плавки и переплава черных и цветных металлов, например, меди, бронзы, алюминия, стали, чугуна, и сплавов, для плавки шлаков и флюсов.

Известны дуговые печи постоянного тока, реализующие способы электроплавки, содержащие футерованный корпус со сводом, графитированный электрод, пропущенный через свод, по меньшей мере, один подовый электрод и источник электропитания, к которому подключены графитированный и подовые электроды (Закамаркин М.К., Липовецкий М.М. и Малиновский B.C. Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока емкостью 25 т на ПО «Ижсталь». М.:Металлургия, 1991, с.31-34.) и (RU 2048662, F27B3/08,20.11.95).

В этих печах реализуется способ электроплавки, который включает загрузку печи шихтой, опускание графитированного электрода до возникновения электрического контакта между электродом и шихтой, включение источника электропитания для протекания тока через замкнутую электрическую цепь, включающую электроды с токоподводами, систему управления электрическими параметрами печи.

Ведение начального периода плавки, т.е. до формирования колодца в известных способах не регламентировано.

Аналогично этому специально не регулируется и первый период плавки, описанный в патенте RU 2104450, F27B3/08, 10.02.98. В указанном источнике информации, выбранном в качестве прототипа, организация плавки разделена на периоды, включающие в себя: период расплавления шихты и период работы с расплавом, однако характеристики ведения первого периода, обеспечивающие достижение технического результата настоящего изобретения, в этом источнике информации отсутствуют.

Технической задачей настоящего изобретения является удешевление процесса плавки, которая обеспечивается оптимизацией ведения ее начального периода. Это достигается следующими техническими результатами: снижением удельного расхода электроэнергии, снижением угара шихты, снижением пылегазовыбросов, вредного воздействия на окружающую среду при переплаве любой шихты, в том числе с органическими и другими загрязнениями, подавление колебания напряжения в начальный период плавки.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе ведения начального периода электроплавки в дуговой печи постоянного тока, включающем в себя загрузку печи шихтой, включение источника электропитания печи, опускание графитированного электрода до возникновения электрического контакта между электродом и шихтой, поджиг дуги, пропускание тока через замкнутую электрическую цепь, включающую графитированный электрод, междуговой промежуток, шихту, по крайней мере, один подовый электрод с токоподводами, источник электропитания, а также - управление током, напряжением дуги и источника электропитания, контроль и стабилизацию максимально возможного напряжения на выводах источника питания и на дуге - путем изменения ее длины после достижения на ней максимального напряжения, и завершение способа после окончания проплавления колодца в шихте, дополнительно на протяжении всего начального периода устанавливают величину плотности тока в графитированном электроде не более 20 А/см2 вплоть до окончания проплавления колодца в шихте, которое определяют после прекращения стабилизации максимально возможного напряжения на дуге при перемещении рабочего торца электрода вглубь колодца.

Способ осуществляют следующим образом

1. Производят загрузку печи шихтой.

2. Включают источник электропитания печи.

3. Опускают графитированный электрод до возникновения электрического контакта между электродом и шихтой.

4. Поджигают дугу и пропускают ток через замкнутую электрическую цепь, включающую графитированный электрод, междуговой промежуток, шихту, по крайней мере, один подовый электрод с токоподводами, источник электропитания.

5. В процессе ведения начального периода плавки осуществляют

управление током, напряжением дуги и источника электропитания, контроль и стабилизацию максимально возможного напряжения на выводах источника питания и на дуге - путем изменения ее длины после достижения на ней максимального напряжения, Для этого в процессе нагрева торец электрода удерживают в положении вблизи точки его касания шихты - в момент поджига дуги. Если поднимать электрод выше, то увеличивается нерациональная тепловая нагрузка свода, если опускать ниже, то уменьшается напряжение на дуге и вводимая в печь мощность, что увеличивает продолжительность плавки. После увеличения напряжения на дуге до максимально возможного, это напряжение стабилизируют перемещением электрода. Когда торец электрода удерживают в положении вблизи точки его касания шихты - в момент поджига дуги - это позволяет, с одной стороны, - не перегревать свод при излишнем увеличении длины дуги, и работать при максимально возможной скорости нагрева шихты, с другой стороны, - работать на максимально возможной мощности дуги, препятствуя ее уменьшению при уменьшении длины дуги, и связанном при этом падением напряжения на дуге.

6. На протяжении всего начального периода устанавливают величину плотности тока в графитированном электроде не более 20 А/см2 вплоть до окончания проплавления колодца в шихте, которое определяют после прекращения стабилизации максимально возможного напряжения на дуге при перемещении рабочего торца электрода в глубь колодца.

Для этого на дуговой печи устанавливают графитированный электрод цилиндрической формы с заданным сечением рабочего торца. На печной установке также установлен источник питания, например, тиристорный преобразователь, с возможностью управления и стабилизации тока. При работе печи устанавливают величину тока, при которой плотность тока на рабочем торце графитированного электрода не превышает 20 А/см2, и далее этот ток стабилизируют вплоть до окончания проплавления колодца в шихте.

Проплавление колодца сопровождается ростом напряжения на дуге, и при окончании проплавления колодца рост напряжения прекращается. Дальнейшая плавка при плотности тока ниже 20 А/см2 - не целесообразна, и печь переводят на режимы плавки с высокой плотностью тока на графитированном электроде, что позволяет эффективно вести доплавление шихты и нагрев расплава на режимах, приведенных в прототипе.

Нами обнаружено, что при плотности тока в графитированном электроде (катоде) 20 А/см2 и ниже вблизи катода дуга имеет конический участок, плавно переходящий в цилиндрический. В коническом участке за счет пандеромоторных сил проходит интенсивная закачка окружающего дугу газов, которые затем перемещаются по цилиндрическому участку дуги. При перемещении по цилиндрическому участку дуги газообмен между прокачиваемым через дугу газом и газом атмосферы печи отсутствует, так как за счет перепада температуры поверхности дуги и температуры печных газов формируется скачок вязкости, препятствующий проникновению печных газов в дугу. При контакте с металлом протекающий через дугу газ охлаждается и покидает зону дуги. Этот процесс заставляет организовать управляемую циркуляцию печных газов внутри печного пространства (см. Фиг 1). Первый режим ведется при низкой силе тока, большой длине дуги, формируемой за счет высокого напряжения источника питания. При этом не форсируется высокая скорость проплавления колодца (теплопередача в анодном пятне не более 5-7% энергии дуги) и плавление шихты, организуется плавный равномерный ее разогрев, в основном без перевода ее в расплавленное состояние, и нагрев печных газов до высоких температур. При этом перегрев металла невозможен, т.к. как только масса капли металла превышает поверхностное натяжение, она стекает вниз. То есть создаются идеальные условия для газофазового восстановления шихты. Зона оплавления шихты постепенно перемещается вниз, и плавно расширяются стенки колодца, вовлекая в процесс плавления шихту, расположенную вблизи стенок печи (см. Фиг. 2, где изображено движение газов при горении колонной дуги в ДППТУ-НП).

При проплавлении колодца в шихте по предлагаемому способу температура печных газов внутри печи достигает высоких значений, превышающих 1000°С. При таких температурах невозможно образование диоксинов, фуранов, цианидов, других вредных соединений. В начальный период электроплавки органические и другие загрязняющие шихту материалы, испаряются, нагреваются внутри печи до высокой температуры, а при выходе из печи - воспламеняются и окисляются до простых соединений. Небольшое количество образующихся газов и организованный интенсивный поток воздуха в отходящий из печи поток печных газов обеспечивает высокую скорость горения печных газов и быстрое их охлаждение до температуры, как правило, ниже 100°С, т.е. обеспечиваются наилучшие условия для предотвращения образования вредных химических соединений. Система организации плавки гарантирует удаление вредных соединений из шихты, позволяет не вести подготовку загрязненной шихты перед плавкой. Эти условия невозможно выполнить в других печах.

Пример реализации способа.

Для примера взята плавка в дуговой печи постоянного тока вместимостью 6 тонн.

На печи установлен графитированный электрод диаметром 25 см, тиристорный преобразователь с системой управления и стабилизации током, с максимальным напряжением источника питания 450 В. Печь оснащена механизмом для перемещения электрода. В печь производят завалку металлического лома в виде кусков шихты различного размера, стружки и т.д. Высота завалки многократно превышает высоту расплава после расплавления шихты. Для ведения плавки включают источник электропитания, подают напряжение между графитированным электродом и шихтой, опускают электрод вплоть до касания его рабочего торца поверхности шихты. Момент касания определяют по появлению тока в электрической цепи, включающей в себя: графитированный электрод, междуговой промежуток, шихту, по крайней мере, один подовый электрод с токоподводами и источник электропитания с регулятором электрического режима. Касание электродом шихты сопровождается возникновением дугового разряда. В электрической цепи с помощью регулятора тока тиристорного преобразователя устанавливают ток не выше 9800А, т.е. при этом графитированном электроде плотность тока не превышает величину 20 А/см2. После поджига дуги и стабилизации тока электрод оставляют неподвижным, а дуга проплавляет в шихте колодец. При этом увеличивается длина дуги и напряжение на ней. При достижении напряжения на дуге вблизи 450 В электрод начинают опускать вниз, стабилизируя установившееся напряжение. Это перемещение электрода продолжается вплоть до окончания проплавления колодца в шихте. После окончания проплавления колодца перемещение электрода прекращается с целью стабилизации напряжения на дуге. По этому признаку определяет окончание процесса начального периода плавки.

Способ ведения начального периода электроплавки в дуговой печи постоянного тока, включающий загрузку печи шихтой, включение источника электропитания печи, перемещение вниз графитированного электрода до возникновения электрического контакта между его рабочим торцом и шихтой, поджиг дуги, пропускание тока через замкнутую электрическую цепь, включающую графитированный электрод, междуговой промежуток, шихту, по крайней мере, один подовый электрод с токоподводами, источник электропитания, при этом управляют током, контролируют и стабилизируют максимально возможное напряжение на выводах источника электропитания и на дуге путем изменения ее длины после достижения на ней максимального напряжения и завершают начальный период плавки после окончания проплавления колодца в шихте, отличающийся тем, что на протяжении всего начального периода плавки устанавливают величину плотности тока в графитированном электроде не более 20 А/см2, а рабочий торец электрода перемещают вглубь колодца вплоть до окончания проплавления колодца в шихте.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при электроплавке металлизованных окатышей в дуговых сталеплавильных печах с дожиганием горючих газов над ванной вблизи зоны отсоса отходящих газов из агрегата.

Изобретение относится к черной металлургии, к области электротермической техники, а именно к устройствам дуговых сталеплавильных печей. Дуговая сталеплавильная печь содержит футерованный металлический корпус с ванной металла и водоохлаждаемыми стенами, сливной желоб, свод, состоящий из футерованной и водоохлаждаемой частей, с расположенным в нем сводовым электродом, и подовыми электродами, установленными с возможностью поочередного включения.

Изобретение относится к способу производства расплавленного металла путем прямого восстановления и плавления металлосодержащего агломерата в электрической печи.

Изобретение относится к устройству для производства расплавленного металла путем прямого восстановления и плавления исходного материала в плавильной печи с электрическим нагревом без выполнения предварительного восстановления.

Изобретение относится к устройству для производства расплавленного металла путем прямого восстановления и плавления исходного материала в виде металлосодержащего агломерата, например агломерата из оксида металла с углеродсодержащим материалом, в плавильной печи с электрическим нагревом, например дуговой печи, без выполнения предварительного восстановления.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электродуговой печи. Электродуговая печь (4) содержит камеру (8) для расплавленной стали, свод (12), который закрывает камеру (8) и ограничивает массу стального лома, электроды (16) для плавления массы металлолома и установленную на основании (24) опору (20).

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в дуговых сталеплавильных печах. .

Изобретение относится к области электротермии, а именно к контролю технологических параметров при производстве плавленых фосфатов, карбида кальция в рудно-термических печах, и может быть использовано в цветной металлургии.

Изобретение относится к устройству для извлечения металлов или соединений металлов из материала, содержащего металл или соединение металла в печи с металлоприемником, с первым впуском для подвода материала, первым выпуском для отвода отработанного газа, одним или несколькими электродами плавления и/или восстановления загруженного материала, которые выступают в металлоприемник печи, с подовым электродом, действующим в качестве катода, и дополнительным электродом, выполняющим функцию анода, с пространством, служащим в качестве зоны осаждения, предусмотренным в области выпуска шлаков, с электро - или постоянным магнитом, который расположен в металлоприемнике печи таким образом, что созданный в металлоприемнике печи магнитный поток, обусловленный постоянным током, перекрещивается магнитным полем, а также с выпуском для отбора расплавленного металла и соединения металла и переливом или выпуском для шлака.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения металла или соединения металла из материала, содержащего металл или соединение металла.

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано при производстве титана, тантала, урана, ниобия и циркония в вакуумной электродуговой печи (ВДП).
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения сплавов на основе титана, плавка и разливка которых проводится в вакуумных дуговых гарнисажных печах.

Изобретение относится к специальной электрометаллургии и может быть использовано для получения слитка сплава высокой чистоты. Способ включает: стадию загрузки исходного материала сплава в холодный тигель в индукционной плавильной печи с холодным тиглем и образование ванны расплава исходного материала сплава индукционным нагревом в атмосфере инертного газа, стадию продолжения индукционного нагрева и добавления первого рафинирующего агента к ванне расплава, и затем уменьшения содержания по меньшей мере фосфора из числа примесных элементов, присутствующих в ванне расплава, и стадию формирования слитка сплава посредством отверждения расплава, содержание фосфора в котором было уменьшено.

Изобретение относится к области спецэлектрометаллургии и может быть использовано при вакуумно-дуговом переплаве базового -TiAl-сплава, который затвердевает через -фазу.

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к способам вакуумной дуговой плавки высокореакционных металлов, в частности титана и его сплавов. .

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при изготовлении слитков-электродов тугоплавких и высокореакционных металлов и сплавов в вакуумной дуговой гарнисажной печи.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению слитка псевдо -титановых сплавов. .

Изобретение относится к способу пирометаллургической переработки окисленных никелевых руд с получением ферроникеля. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению вторичных титановых сплавов. .
Изобретение относится к способу получения высокочистого вольфрама для распыляемых мишеней. .
Изобретение относится к области электрометаллургии и может быть использовано для плавки и переплава черных и цветных металлов, например, меди, бронзы, алюминия, стали, чугуна, для плавки шлаков и флюсов, а также для перемешивания их расплавов в плавильных печах, миксерах, печах-ковшах, агрегатах комплексной обработки сплавов. Способ включает загрузку в печь исходного материала, включение источника электропитания для пропускания тока через графитированный электрод и образующийся под действием электрической дуги расплав металла, по меньшей мере, по одной замкнутой электрической цепи, с возбуждением в расплаве металла поля электромагнитных сил, перемешивающих расплав. В начале электроплавки после включения источника электропитания вблизи рабочего торца графитированного электрода устанавливают плотность тока не менее 24 А/см2, затем при установленном значении плотности тока увеличивают давление электрической дуги на расплав металла изменением ее длины и прекращают увеличивать давление электрической дуги при формировании углубления с расходящимся от него волновым движением металла на поверхности расплава, далее в установленном режиме осуществляют электроплавку, в процессе которой контролируют и поддерживают установленное значение плотности тока и длину электрической дуги для поддержания требуемого давления на поверхность расплава металла. Изобретения позволяет повысить эффективность и качество плавки за счет снижения энергетических затрат на ее осуществление. 1 пр.
Наверх