Способ электроплавки в дуговой печи постоянного тока


 


Владельцы патента RU 2523626:

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, 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.

 

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, а также для перемешивания их расплавов в плавильных печах, миксерах, печах-ковшах, агрегатах комплексной обработки сплавов и других.

Известен способ электроплавки, включающий загрузку печи, пропускание тока через образующийся расплав, по меньшей мере, по одной образующейся замкнутой электрической цепи с возбуждением в расплаве поля электромагнитных сил, изменение величины тока, перемешивание расплава полем электромагнитных сил, прекращение пропускание тока через расплав, слив расплава. В данном способе пропускание тока через расплав осуществляют по двум замкнутым электрическим цепям, изменение величины тока, протекающего через расплав, осуществляют переключением тока с одной замкнутой электрической цепи на другую и обратно, обусловленным тепловыми перегрузками в замкнутых электрических цепях, а перемешивание расплава полем электромагнитных сил осуществляют в соответствии с изменением тока (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). Известное техническое решение не обеспечивает требуемые качество и эффективность электроплавки, что обуславливает значительный расход электроэнергии при его реализации.

В качестве прототипа принят способ электроплавки, включающий загрузку печи, пропускание тока через образующийся расплав, по меньшей мере, по одной замкнутой электрической цепи с возбуждением в расплаве поля электромагнитных сил, изменение величины тока, перемешивание расплава полем электромагнитных сил, причем изменение величины тока осуществляют периодически с одновременным изменением поля электромагнитных сил, после прекращения пропускания тока через расплав осуществляют слив расплава (RU 2048662, F27B 3/08. 20.11.95).

В известном способе электроплавки перемешивание расплава исходного материала носит не регулярный характер и зависит от длины дуги и плотности тока в графитированном электроде. При завышенной длине дуги и пониженной плотности тока в графитированном электроде дуга перемещается по поверхности расплава, что снижает качество его перемешивания и не обеспечивает эффективность передачи энергии дуги в расплав, что снижает эффективность плавки, приводит к увеличению расхода электроэнергии и снижению показателей работы печной установки.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка способа электроплавки, при котором дуга гарантированно фиксирует свое положение на поверхности расплава и эффективно передает ему свою энергию.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности и качества плавки и в снижении энергетических затрат на ее осуществление.

Технический результат изобретения достигается тем, что в способе электроплавки в дуговой печи постоянного тока, включающем загрузку печи, пропускание тока через графитированный электрод и образующийся под действием электрической дуги расплав, по меньшей мере, по одной замкнутой электрической цепи, с возбуждением в расплаве поля электромагнитных сил, изменение величины тока, перемешивание расплава полем электромагнитных сил, согласно изобретению в начале электроплавки устанавливают вблизи рабочего торца графитированного электрода плотность тока не менее 24 А/см2, затем при установленном значении плотности тока увеличивают давление электрической дуги на расплав путем изменения ее длины, которое прекращают при появлении на поверхности расплава углубления с расходящейся от него волновой рябью, далее в установленном режиме осуществляют электроплавку, в процессе которой контролируют и поддерживают установленный ток через графитированный электрод.

Предлагаемый способ электроплавки в дуговой печи постоянного тока реализуют следующим образом.

В дуговую печь постоянного тока производят загрузку исходного материала. Затем включают источник электропитания, обеспечивая тем самым пропускание тока через графитированный электрод и образующийся под действием электрической дуги расплав. При этом после включения источника электропитания вначале устанавливают вблизи рабочего торца графитированного электрода плотность тока не менее 24 А/см2.

Экспериментально установлено, что меньшая (ниже 24 А/см2) плотность тока вблизи рабочего торца графитированного электрода обуславливает хаотическое перемещение дуги по поверхности электрода и поверхности расплава, что снижает качество его перемешивания. При плотности тока свыше 24 А/см2 дуга сворачивается в спираль, с образованием продольного электромагнитного поля, которое жестко фиксирует дугу на поверхности электрода и на поверхности расплава, что приводит к устранению радиального перемещения анодного пятна дуги по поверхности расплава, гарантируя наилучшее качество перемешивания.

Далее при установленном (выбранном) значении плотности тока увеличивают давление электрической дуги на расплав путем изменения ее длины. При работе на «длинных» дугах отсутствует эффективность теплопередачи, что приводит к неэффективной теплопередачи энергии от дугового столба в расплав. Сокращая длину дуги, можно определить положение, при котором на поверхности расплава формируется углубление от давления дуги на расплав. В результате усиления перемешивания на поверхности расплава формируется его волновое движение, наблюдаемое в виде ряби, расходящейся от углубления, и резко (скачком) возрастает теплопередача от дугового разряда в расплав. Формирование углубления зависит от тока дуги и ее длины. Для установленного значения тока (плотность тока свыше 24А/см2) длина электрической дуги, при которой ее давление на расплав обеспечивает образование углубления, определяется экспериментально. При дальнейшем сокращении длины электрической дуги ее давление на расплав усиливается. Поэтому при реализации изобретения могут быть выбраны различные значения длины электрической дуги, при которых ее давление на расплав обеспечивает появлении на поверхности расплава углубления с расходящейся от него волновой рябью. Установив требуемый режим с соблюдением вышеуказанных условий, осуществляют электроплавку, в процессе которой контролируют и поддерживают установленный ток через графитированный электрод и длину электрической дуги, при которой реализуется требуемое давление на поверхность расплава.

При сравнении показателей прототипа и предлагаемого изобретения установлено, что при поддержании плотности тока в электроде свыше 24 А/см2 наблюдается идеальная химическая температурная однородность расплава. В то время как не соблюдение этого условия приводит к практическому прекращению управляемого перемешивания расплава. Плавка металла без формирования углубления в расплаве и волнового движения, сопровождающего перемешивание расплава, снижает эффективность теплопередачи энергии из дуги непосредственно в расплав с 70-80% до 20-30%, что приводит к принципиальному изменению тепловой работы печи, усилению энергии от дуги на стены и свод, приводящих к их более быстрому разрушению, увеличению тепловых потерь при плавке, повышению расходу электроэнергии, понижению производительности печи и снижению качества материала.

Способ электроплавки в дуговой печи постоянного тока, включающий 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, отличающийся тем, что 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.



 

Похожие патенты:

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.

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 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.

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 области специальной электрометаллургии, а именно к вакуумному дуговому переплаву высокореакционных металлов и сплавов, и может быть использовано при выплавке слитков преимущественно из титановых сплавов. В способе на электрическую дугу одновременно осуществляют циклическое воздействие аксиальным магнитным полем с напряженностью 0,3×103÷7,0×103 А/м, периодом воздействия поля 2÷60 сек и паузой между периодами 0,1÷20 сек, а также радиальным вращающимся магнитным полем с напряженностью 0,4×103÷4,0×103 А/м, частотой переключения поля 0,01÷1 Гц, сменой направления вращения поля после 0,5÷20 оборотов. Изобретение позволяет создать управляемое перемещение дуги по поверхности ванны жидкого металла. 1 з.п. ф-лы.
Наверх