Изобретение относится к металлургии и конкретно к выплавке стали в дуговых электроплавильных печах.
В последние годы широкое распространение получают печи с подогревом шихты во время плавки отходящими газами, теплом, выделяемым при дожигании недоокисленного углерода, водорода, и частично - энергией от источника тока. Такие печи работают на постоянном и переменном токах. В указанных печах электроды и шахту с шихтой под будущую плавку размещают сверху в сводовой области над ванной. Газы, проходя через шахту с шихтой, прежде чем выйти из печного устройства, отдают значительную часть тепла на ее подогрев и затем подвергаются очистке до пределов, обеспечивающих экологические требования.
Печи, утилизирующие тепло шихтой, обеспечивают существенное снижение расхода электроэнергии на выплавку стали и способны в большом количестве усваивать значительное количество энергии альтернативных источников, особенно работающих в связке с “печью-ковшом”.
Известно устройство такого рода ДСП по схеме “Фукс – систем - техника” (Г.Фукс, Х.Кнапп, К.Гелер, Б.Пельц. “Электрометаллургия”, №0, с.10-19).
Существенным недостатком этих печей является перегруженность их верхнего строения. Это обстоятельство вынуждает смещать с оси симметрии печи плавильные электроды. Такое смещение обусловливает локальный износ футеровки, неравномерность нагрева металла в ванне печи и порождает конструктивные сложности построения печного агрегата.
Известна сталеплавильная печь постоянного тока с подогревом шихты в шахте, размещенной со стороны свода с расщепленным электродом, которые смещены по своду на периферийную его часть, каждый из расщепленных электродов подсоединен к отдельному выпрямительному устройству (А.Савицкий. “Электрометаллургия”, 2000 г., №8, с.13-19).
К недостаткам этой печи относятся
- суммарный повышенный расход расщепленных углеродосодержащих электродов вследствие роста их окисляемой поверхности и соответственно
- роста сублимации углерода;
- конструктивное усложнение подовой части тракта отвода тока;
- нежелательное стягивание дуг в условиях однополярного течения тока, вызывающее неравномерность подвода энергии к ванне печи.
Задачей заявляемого решения является
- улучшение равномерности нагрева металла плавки и эффективности подогрева шихты в шахте;
- упрощение используемых электрических источников энергии для питания печи;
- повышение индекса симметрии расположения устройств на печи и равномерности подвода энергии;
- повышение устойчивости электрических дуг переменного тока за счет подвода дуги постоянного тока;
- расширение нижнего сечения строения шахты и достижение за счет этого снижения аэродинамического сопротивления проходу нагретых газов через нее;
- перераспределение части лучистой энергии с футеровки на поверхность шихты нижнего сечения шахты.
Поставленная задача решается тем, что дуговая сталеплавильная печь, включающая ванну печи, три нерасходуемых токопроводящих электрода, подключенных пофазно к вторичным обмоткам трехфазного силового трансформатора, соединенных по схеме “звезда” и сдвинутых по окружности на 120°, часть которых находится в рабочем пространстве над ванной дуговой сталеплавильной печи и включающая также источник постоянного тока, один полюс которого соединен с подовым проводником, другой - с нулевой точкой вторичных обмоток силового трансформатора. Силовые трехфазные электроды располагают со стороны боковой части или со стороны свода печи, оси которых по отношению к горизонтальной плоскости составляют 0°, или их наклоняют в направлении завалки шихты ванны на угол до 90°. При этом шахту для подогрева шихты располагают симметрично со стороны свода над пространством фазных силовых электродов и осесимметрично по отношению к электродам в рабочем пространстве печи. Причем нижнее сечение плоскости шахты на стыке со сводом выполняют с коэффициентом заполнения, равным 0,3-1,0 от площади свода при отсчете ее по горизонтальному сечению в месте стыка свода с рабочим пространством печи. Печь для повышения эффективности оснащают устройствами для подачи в рабочее пространство печи твердых, жидких или газообразных углесодержащих материалов и окислителей.
На фиг.1a, б, в изображены принципиальные решения размещения шахты на своде печи, варианты установки силовых электродов, включая токоподвод на электрические дуги, работающие на переменном, постоянном токах, и возможные варианты взаимодействия их с шихтой ванны печи.
Состав элементов, приведенных на указанных фигурах, обозначен следующим образом:
1 - корпус печи, 2 - ванна, 3 - первичная сторона силового трансформатора, 4 - вторичная сторона (вторичные обмотки силового трансформатора, соединенные по схеме “звезда”), 5 - источник постоянного тока, 6 - шихта в ванне печи, 7 - подовый проводник, 8 - короткая сеть трансформатора, 9 - силовые электроды, 10 - электрические дуги переменного и постоянного токов, 11 - корпус шахты для подогрева шихты, 12 - подогреваемая шихта, 13 - затвор шахты, удерживающий шихту в шахте, 14 - система газоотовода, 15 - желоб для выпуска металла, 16 - свод, 17 - “нулевая” точка, 18 - жидкий металл.
Принцип действия печи заключается в том, что отвод энергии от нагретых потоков газа формирует передачу тепла осесимметрично шихте в шахте, что позволяет достигать более равномерного нагрева шихты, а изображенное расположение электродов и электрических дуг - более равномерно накрывать нагреваемые площади.
Поддержка дуг постоянным током через подовый проводник открывает возможность повысить устойчивость действия дуг переменного тока, которые нагревают металл через пятно (пятна) и обеспечивают за счет облучения нагреваемого металла горизонтальными их участками.
Без постоянного тока чрезвычайно сложно обеспечивать устойчивость горения дуг на переменном токе, особенно на печах, имеющих большую площадь ванны.
В зависимости от поставленной задачи шихта в шахте может иметь развитую высоту (фиг.1в) и в большой степени утилизировать тепло газов; шахты с низким отношением высоты шахты к диаметру (фиг.1б) практичнее, когда большая доля энергии передается излучением.
Таким образом, предложенные в заявке решения имеют большую приспособляемость (гибкость) по размещению печи в цехе и позволяют реализовать различные конструктивные решения на базе этих печей.
Печь работает следующим образом: производят зажигание дуг между основными силовыми электродами 9 и шихтой. Одновременно в область горящих дуг подают напряжение от источника постоянного тока 5 и возбуждают дугу. При достижении устойчивого режима, в зависимости от геометрических параметров завалки шихты 6, регулируют положение электродов 9. Регулирование токового режима проводят в соответствии с заданным технологическим режимом плавки.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ПЛАВИЛЬНАЯ ДУГОВАЯ ЭЛЕКТРОПЕЧЬ | 2000 |
|
RU2191335C2 |
ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ ПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ (ВАРИАНТЫ) | 2002 |
|
RU2227881C2 |
ЭЛЕКТРОПЛАВИЛЬНАЯ ДУГОВАЯ ПЕЧЬ С ЭРКЕРОМ | 2002 |
|
RU2219451C2 |
ДУГОВАЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА | 2006 |
|
RU2333438C2 |
ДУГОВАЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА | 2009 |
|
RU2410444C1 |
ПЕЧЬ-КОВШ | 2001 |
|
RU2206845C2 |
Способ плавки стали в дуговой сталеплавильной печи трехфазного тока | 2019 |
|
RU2719811C1 |
СПОСОБ ПЛАВКИ СТАЛИ В ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА | 2007 |
|
RU2368670C2 |
СПОСОБ ПЛАВКИ СТАЛИ В ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА | 2010 |
|
RU2420597C1 |
Дуговая сталеплавильная печь | 1982 |
|
SU1071912A1 |
Изобретение относится к металлургии и включает группу изобретений. В дуговой сталеплавильной печи шахта для подогрева шихты расположена осесимметрично со стороны свода над пространством, обозначенным тремя токоподводящими электродами, пофазно подключенным к вторичным обмоткам трехфазного силового трансформатора и осесимметрично по отношению к области встречи продолжения осей этих электродов в рабочем пространстве печи. Причем нижнее сечение плоскости шахты на стыке со сводом или корпусом печи выполнено с коэффициентом заполнения, равным 0,3-1,0 от площади свода при отсчете ее по горизонтальному сечению в месте стыка свода с рабочим пространством печи, а токоподводящие электроды расположены со стороны боковой части печи или свода, оси которых по отношению к горизонтальной плоскости составляют 0° или они наклонены в направлении завалки шихты ванны на угол до 90°. В способе шахту для подогрева шихты располагают осесимметрично по отношению к ванне печи над тремя дугами, горящими между электродами или шихтой и электродами, которые устанавливают со стороны боковой поверхности со смыканием электрических дуг в осевой области печи или на шихте, и одновременно в область горящих дуг подают напряжение через подовый проводник и токопроводящую шихту и отводят ток от постоянного источника тока через дуги и электроды на нулевую точку обмоток трехфазного силового трансформатора или трехфазную группу индуктивного сопротивления, соединенную по схеме “звезда”. Изобретение позволяет улучшить равномерность нагрева металла и подогрева шиты в шахте, повысить устойчивость электрических дуг переменного тока за счет подвода дуги постоянного тока, расширить нижнее сечение шахты и за счет этого снизить аэродинамическое сопротивление проходу нагретых газов через нее, а также перераспределить часть лучистой энергии с футеровки на поверхность шихты нижнего сечения шахты. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
САВИЦКИЙ А.Б | |||
Сталеплавильная печь постоянного тока с подогревом шихты в шахте | |||
Журнал “Электрометаллургия”, М., Металлургия, №8, 2000, с.13-19 | |||
ПЛАВИЛЬНАЯ УСТАНОВКА И СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАГРЕВА И ПЛАВЛЕНИЯ ШИХТЫ | 1992 |
|
RU2044977C1 |
ПЛАВИЛЬНАЯ ДУГОВАЯ ЭЛЕКТРОПЕЧЬ | 2000 |
|
RU2191335C2 |
Совмещенная обмотка электрической машины | 1973 |
|
SU474883A1 |
DE 4026897 А, 27.02.1992. |
Авторы
Даты
2005-04-10—Публикация
2003-06-02—Подача