ДУГОВАЯ УСТАНОВКА ПОСТОЯННОГО ТОКА Российский патент 1994 года по МПК H05B7/148 H05B7/20 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для плавки металлов, в частности стали, чугуна, алюминиевых сплавов, меди и других.

Известна плазменная печь постоянного тока, содержащая корпус со сводом, плазматрон, пропущенный через свод в корпус, установленный в подине корпуса подовый электрод, источник электропитания, к которому подключены плазмотрон и подовый электрод, и устройство подавления шунтирующих дуговых разрядов, электрически связанное с плазматроном [1].

Однако в данной плазменной печи постоянного тока устройство подавления шунтирующих дуговых разрядов позволяет осуществлять защиту от шунтирующих дуговых электрических разрядов только плазматрона и исключает защиту водоохлаждаемых узлов плазменной печи, подверженных воздействиям шунтирующих дуговых электрических разрядов.

Из-за более простой конструкции и надежности эксплуатации получили широкое применение дуговые печи постоянного тока с графитированными электродами, на которых использование устройства подавления шунтирующих дуговых электрических разрядов исключено.

Известна дуговая печь постоянного тока, содержащая корпус, образованный металлической оболочкой с футеровкой и имеющий проем для подачи материалов плавки, расположенный над подиной, и проем для слива металла, свод, установленный над корпусом, водоохлаждаемые узлы, установленные соответственно на металлической оболочке корпуса и на своде, по меньшей мере один графитированный электрод, пропущенный через подину, основной электрический изолятор, расположенный между металлической оболочкой корпуса и подовым электродом, токопроводящий элемент, пропущенный через корпус, установленный одним своим торцем на уровне рабочей поверхности подины и взаимодействующий с ней, контур заземления, к которому подключена металлическая оболочка корпуса, источник электропитания, к которому подключены графитированный и подовый электроды, и регулятор тока, электрически саязанный с источником электpопитания [2].

Однако в данной печи при нагреве дуговым электрическим разрядом материалов плавки с изменением сопротивления продуктов плавки и с ионизацией атмосферы в полости корпуса между графитированным электродом и водоохлаждаемыми узлами периодически возникают шунтирующие дуговые электрические разряды, что снижает надежность дуговой печи.

Цель изобретения - создание дуговой печи постоянного тока, имеющей также дополнительные элементы, которые позволили бы исключить возникновение шунтирующих дуговых электрических разрядов между графитированным электродом и водоохлаждаемыми узлами.

Это достигается тем, что дуговая печь постоянного тока содержит корпус, образованный металлической оболочкой с футеровкой и имеющий проем для подачи материалов плавки, расположенный над подиной, и проем для слива металла, свод, установленный над корпусом, водоохлаждаемые узлы, установленные на металлической оболочке корпуса и на своде, по меньшей мере один графитированный электрод, пропущенный через свод, и один подовый электрод, пропущенный через подину, основной электрический изолятор, расположенный между металлической оболочкой корпуса и подовым электродом, токопроводящий элемент, пропущенный через корпус, установленный одним своим торцом на уровне рабочей поверхности подины и взаимодействующий с ней, контур заземления, к которому подключена металлическая оболочка корпуса, источник электропитания, к которому подключены графитированный и подовый электроды, и регулятор тока, электрически связанный с источником электропитания, согласно изобретению, содержит датчик тока, электрически связанный с другим торцем токопроводящего элемента, с контуром заземления и с регулятором тока, и дополнительный электрический изолятор, расположенный между металлической оболочкой корпуса и токопроводящим элементом.

Изобретение позволяет исключить возникновение шунтирующих дуговых электрических разрядов между графитированным электродом и водоохлаждаемыми узлами, что повышает надежность дуговой печи постоянного тока.

На чертеже показана дуговая печь постоянного тока.

Дуговая печь постоянного тока содержит корпус 1, образованный металлической оболочкой 2 с футеровкой 3. С оболочкой 2 электрически связан контур 4 заземления. В стенках 5 и 6 коpпуса 1 выполнены соответственно проем 7 для подачи шихты 8 и проем 9 для слива металла. В проеме 7 расположен водоохлаждаемый узел 10. В нижней части корпуса 1 под проемом 7 расположена подина 11. Над корпусом 1 установлен свод 12 своим водоохлаждаемым сводовым кольцом 13. В отверстии, выполненном в своде 12, установлен водоохлаждаемый экономайзер 14, через который пропущен графитированный электрод 15. Через отверстие в днище 16 корпуса 1 пропущен подовый электрод 17. Между металлической оболочкой 2 корпуса 1 и электродом 17 расположен основной электрический изолятор 18. Электроды 15 и 17 подключены к источнику 19 электропитания. Ко входу 20 источника 19 подключен регулятор 21 тока. Через другое отверстие в днище 16 пропущен токопроводящий элемент 22. Между металлической оболочкой 2 корпуса 1 и элементом 22 установлен дополнительный электрический изолятор 23, охватывающий поверхность 24 элемента 22. Один торец 25 элемента 22 взаимодействует с рабочей поверхностью 26 подины 11. К другому торцу 27 элемента 22 подключен датчик 28 тока (в дальнейшем - электрический шунт 28) одним своим выводом 29. Другие выводы 30 и 31 шунта 28 подключены соответственно к контуру 4 заземления и к входу 32 регулятора 21 тока. Пунктиром показан дуговой разряд 33.

Дуговая печь постоянного тока работает следующим образом.

При отодвинутом своде 12 корпус 1 дуговой печи загружают шихтой 8 и закрепляют сводовое кольцо 13 на корпусе 1. Затем включают источник 19 электропитания и создают напряжение между графитированным 15 и подовым 17 электродами. Зажигают дуговой электрический разряд 33, и в процессе расплавления шихты 8 электpическую цепь разряда 33 образуют графитированный электрод 15, источник 19 электропитания, подовый электрод 17 и шихта 8. Шихта 8 в процессе плавления имеет переменное сопротивление, а атмосфера в корпусе 1 дуговой печи из-за ее ионизации проводит электрический ток. В результате при плавке происходят электрические пробои между графитированным электродом 15 и через водоохлаждаемые узлы 10 и 14 металлической оболочкой 2, в результате чего возникают шунтирующие электрические разряды (не показаны), которые приводят к разрушению узлов 10 и 14. Электрическая цепь, параллельная вышеописанной, замыкается по контуру: графитированный электрод 15, шунтирующий дуговой электрический разряд, один из водоохлаждаемых узлов 10 и 14 (например, узел 14), металлическая оболочка 2 корпуса 1, контур 4 заземления, электрический шунт 28, токопроводящий элемент 22, шихта 8, подовый электрод 17, источник 19 электропитания, графитированный электрод 15.

Таким образом, при загорании шунтирующего дугового электрического разряда ток проходит через шунт 28. Сигнал с шунта 28 поступает на вход 32 регулятора 21 тока, где проводят измерение тока и сравнение с допустимой величиной тока, заранее заданной для каждой конкретной дуговой печи и определяемой током, при котором происходит интенсивное плавление поверхности водоохлаждаемого узла 14 шунтирующим электрическим разрядом. При превышении допустимого значения величины тока с шунта 28 на вход 32 регулятора 21 тока поступает сигнал. Регулятор 21 снижает ток разряда 33 до тех пор, пока шунтирующий дуговой электрический разряд не гаснет. С прекращением аварийного режима работы вновь зажигают дуговой электрический разряд 33 и дуговая печь работает аналогично.

Изобретение позволяет значительно сократить аварии на дуговых печах постоянного тока и снизить время на ремонтные простои.

Сущность изобретения: дуговая печь постоянного тока содержит корпус со сводом, графитированный и подовый электроды, пропущенные через свод и подину и к которым подключен источник электропитания, электрически связанный с регулятором тока. На металлической оболочке корпуса и на своде установлены водоохлаждаемые узлы. Токопроводящий элемент с электрическим изолятором пропущен через подину. К токопроводящему элементу подключен датчик тока, подключенный к регулятору тока. К корпусу и к датчику тока подключен контур заземления. 1 ил.

ДУГОВАЯ УСТАНОВКА ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащая корпус, образованный соединенной с контуром заземления металлической оболочкой с футеровкой, в которой выполнены расположенный над подиной проем для подачи материалов плавки с установленным в нем водоохлаждаемым узлом и проем для слива металла, установленный над корпусом свод, в по меньшей мере одном отверстии которого с установленным в нем водоохлаждаемым экономайзером размещен графитированный электрод, соединенный с одним выводом источника питания, с вторым выводом которого соединен установленный в подине по меньшей мере один подовый электрод, электроизолятор, расположенный между металлической оболочкой и подовым электродом, токопроводящий элемент, установленный в подине одним торцом на уровне ее рабочей поверхности, и регулятор тока, выход которого соединен с управляющим входом источника питания, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным электроизолятором, установленным между токопроводящим элементом и металлической оболочкой корпуса, и датчиком тока, соединенным с вторым торцом токопроводящего элемента и контуром заземления, а выход датчика тока соединен с входом регулятора тока.