УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА Российский патент 1996 года по МПК B22D11/10 B22D35/06 

Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкциям сталеразливочных ковшей, снабженных электродами для подогрева металла в процессе внепечной обработки.

Известен электрод для установки в стенке металлургической электропечи, работающей на постоянном токе, содержащей металлический стержень, вставленный в электропроводный водоохлаждаемый корпус таким образом, чтобы между стержнем и внутренней поверхностью корпуса имелся зазор. На нижний торец стержня, не выходящий за пределы водоохлаждаемого корпуса, одет наконечник из электропроводного материала таким образом, чтобы между наконечником и внутренней стенкой корпуса был надежный электрический контакт. Корпус подсоединяется к источнику питания параллельно с наконечником стержня /см. например, заявку Франции N 2572873, МКИ Н 05 В 3/03, опубл. 1886/.

Однако конструкция данного электрода включает водоохлаждаемый корпус в стенке электрометаллургического агрегата, что взрывоопасно при возможной эрозии футеровки в зоне расположения электрода с водоохлаждаемым корпусом. Кроме того, данное устройство малоэффективно ввиду его несовершенства с точки зрения соблюдения электрического режима.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату и принятым в качестве прототипа, является устройство для обработки металла, содержащее импульсный источник питания, цилиндрический ковш с футеровкой и леткой для выпуска металла, и электроды, подключенные к источнику питания и размещенные в футеровке ковша /см. например авт.св. СССР N 1235638, МКИ В 22 D 11/10, 1984/.

Однако данное техническое решение также является малоэффективным, т.к. размещение электрода непосредственно в стенке ковша снижает его долговечность и кроме того данная конструкция не позволяет изменять напряженность электрического поля, что, во-первых, не позволяет автоматически отслеживать режим обработки металла в зависимости от температуры его расплава и, во-вторых, ведет к значительному перерасходу электроэнергии.

Целью настоящего изобретения, т.е. тем техническим результатом, который можно получить от использования данного изобретения, является повышение как долговечности устройства, так и его эффективности при значительном снижении энергозатрат.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройстве для обработки металла, содержащем импульсный источник питания, цилиндрический ковш с футеровкой и леткой для выпуска металла, и электроды, подключенные к источнику питания и размещенные в футеровке ковша, источник питания выполнен высоковольтным, а в центре ковша, зацело с его днищем, из материала футеровки выполнен цилиндрический выступ с глухим осевым отверстием, сообщающимся с пространством под днищем ковша, на наружной поверхности которого, концентрично глухому отверстию, выполнена кольцевая проточка, причем положительный электрод выполнен в виде стержня, который размещен в отверстии выступа и закреплен в последнем с помощью диэлектрической проставки, расположенной в проточке днища.

Кроме того, центральный электрод может устанавливаться в отверстии выступа подвижно в осевом направлении (либо по скользящей посадке, либо на резьбе или с помощью многих других решений/ и выполнятся, как вариант из перфоленты.

Такое устройство может быть снабжено датчиком температуры, расположенным в ковше и датчиком положения центрального электрода, а источник питания выполнен с устройствами регулирования длительности и амплитуды импульсов, причем датчик температуры подключен к устройству регулирования длительности импульсов, а датчик положения к устройству регулирования амплитуды импульсов.

Наличие у заявленного изобретения отличительной от прототипа совокупности существенных признаков, каждый из которых необходим, а все они вместе достаточны для достижения поставленного результата, говорит о новизне предложения.

Проведенный патентный поиск не выявил источников информации, которые бы содержали признаки отличительной совокупности заявленного изобретения, что позволяет сделать вывод о том, что последнее явным образом не вытекает из существующего уровня техники и обладает изобретательским уровнем.

Возможность при помощи отраженной в формуле совокупности признаков достичь поставленный результат (см.ниже) делает заявленное изобретение промышленно применимым.

Изобретение поясняется чертежом, где показан продольный разрез ковша.

Устройство для обработки металла содержит импульсный источник питания 1, цилиндрический ковш 2 с футеровкой 3 и леткой 4 для выпуска металла, электроды 5 и 6, подключенные к источнику питания 1 и размещенные в футеровке ковша 2. В центре ковша 2, зацело с его днищем, из материала футеровки выполнен цилиндрический выступ 7 с глухим отверстием 8, сообщающимся с пространством под днищем ковша 2, на наружной поверхности которого концентрично глухому отверстию 8 выполнена кольцевая проточка 9. Положительный электрод 5 выполнен в виде стержня, который размещен в отверстии 8 выступа 7 и закреплен в последнем с помощью диэлектрической вставки 10, расположенной в проточке 9 днища.

Центральный электрод может быть размещен в отверстии подвижно либо по скользящей посадке, либо по резьбе 11 и выполнен в виде перфоленты (условно не показано).

Устройство может быть снабжено датчиком 12 температуры, расположенном в ковше, и датчиком 13 положения центрального электрода, а источник питания 1 выполнен с устройствами регулирования длительности и амплитуды импульсов 14 и 15, причем датчик 12 температуры подключен к устройству 14 регулирования длительности импульсов, а датчик 13 положения к устройству регулирования амплитуды 15 импульсов. На внутреннюю стенку ковша нанесены метки 16 для определения уровня металла 17 в ковше 2.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении жидкого металла в ковш 2 на электроды 5 и 6 подается напряжение от импульсного источника 1. При протекании тока в цепи выделяется тепло, которое разогревает и частично поляризует футеровку 3 до температуры металла, исключая тем самым отвод тепла от расплава через поверхность емкости. Эти же токи обусловливают равномерность температуры во всем объеме металла, так как с понижением температуры в некоторой области металла снижается электрическое сопротивление этой области и увеличивается ток, выделяя больше тепла, выравнивая тем самым температуру всего расплава.

Температура в ковше 2 регистрируется дополнительно датчиком 12, сигнал с которого подается на устройство 14 регулирования длительности импульсов. В случае, если через некоторое время температура в ковше 2 остается недостаточной, длительность импульсов, в соответствии с сигналами датчика 12, увеличивается, а следовательно увеличивается действующее значение тока между электродами 5 и 6 и металл разогревается интенсивнее.

При увеличении металла в ковше 2 центральный электрод 5 глубже убирают в соответствии с сигналом датчика 13 в отверстие 8 и увеличивают амплитуду подаваемых на электроды 5 и 6 импульсов напряжения. Это также позволяет интенсифицировать процесс разогрева металла.

При работе устройства электрод 5 в зависимости от уровня металла устанавливают в то или иное положение, а длительность и амплитуду импульсов напряжения задают в зависимости от марки металла и его количества в ковше.

Установка электрода 5 по резьбе в отверстии 8 позволяет значительно увеличить поверхность теплообмена без значительных габаритных увеличений самого электрода.

Использование: установки непрерывного листья металла и сплавов. Сущность: электрод в ковше установлен в центральном выступе, выполненном на днище ковша, электрод установлен в отверстие выступа подвижно в осевом направлении, интенсивность нагрева и работы источника питания регулируется в зависимости от сигналов датчиков температуры и положения электрода. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для обработки металла, содержащее источник питания, цилиндрический ковш с футеровкой и леткой для выпуска металла и электроды, подключенные к источнику питания и размещенные в футеровке ковша, отличающееся тем, что источник питания выполнен высоковольтным, а в центре ковша зацело с его днищем, из материала футеровки выполнен цилиндрический выступ с глухим осевым отверстием, сообщающемся с пространством под днищем ковша, на наружной поверхности днища концентрично глухому отверстию выполнена кольцевая проточка, а положительный электрод размещен в отверстии днища. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что положительный электрод выполнен в виде стержня. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что положительный электрод закреплен в отверстии выступа с помощью диэлектрической вставки, расположенной в проточке днища. 4. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что положительный электрод установлен в отверстии выступа посредством резьбового соединения. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что положительный электрод выполнен в виде перфоленты. 6. Устройство по пп.1-5, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком температуры, расположенным в ковше, и датчиком положения положительного электрода, а источник питания выполнен с устройствами регулирования длительности и амплитуды регулирования длительности импульсов, а датчик положения к устройству регулирования амплитуды импульсов.