ДУГОВАЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА Российский патент 2008 года по МПК F27B3/08 

Изобретение относится к электротермической технике, а именно к устройствам дуговых сталеплавильных печей трехфазного тока.

Известно устройство электродуговой сталеплавильной печи трехфазного тока, включающее конструкцию самой печи, выполненной чашеобразной формы со сферическим огнеупорным сводом, трехфазный силовой трансформатор, три электрода для плавления металла. Рабочие части электродов расположены в пространстве печи, подключены пофазно к вторичным обмоткам силового трехфазного трансформатора. Дополнительный источник постоянного тока соединен одним своим полюсом через подовый проводник с металлом шихты ванны. Другой полюс источника постоянного тока подключен к нулевой точке вторичных обмоток силового трансформатора и/или трехфазной группе индуктивного сопротивления или нулевым точкам обоих аппаратов. Трехфазная группа силовых электродов печи расположена в области напротив подового проводника, находящегося под проводящей частью шихты ванны, а вторичные обмотки силового трансформатора и индуктивные сопротивления соединены по схеме "звезда" (RU №2227881, F27B 3/08, 2004).

Недостатками данного изобретения являются особенности электрической дуги, излучающей значительное количество энергии на стены и свод печи, а не на металл, из-за чего увеличивается время плавки и удельный расход электроэнергии, снижается производительность печи.

Известно также устройство дуговой сталеплавильной печи постоянного тока, содержащей свод, по меньшей мере, два сводовых электрода, установленных по окружности распада электродов, корпус, сливной желоб, ванну с расположенным в днище ванны, по крайней мере, одним подовым электродом и рабочее окно. Центр окружности, на которой расположены электроды, смещен относительно вертикальной оси симметрии печи в горизонтальной плоскости на расстояние l=(0,1-0,5) d_p, где d_p - диаметр распада электродов. (RU №2190815, F27B 3/02, 2002 г.).

Недостатком данного изобретения является прорезка колодцев и расплавление шихты одной дугой, что приводит к увеличению времени плавки.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности является устройство дуговой сталеплавильной печи, работающей на трехфазном токе частотой 50 Гц. Печь имеет чашеобразную форму, сферический огнеупорный свод с тремя расположенными по вершинам правильного треугольника отверстиями, через которые в печь входят три графитовых электрода с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Ток подводится к электродам от электропечного понижающего трехфазного трансформатора. Дуги горят между концами электродов и металлом ванны, который электрически является нулем трехфазной звезды нагрузки. Перемещением электродов вверх и вниз можно регулировать длину дуги, а с ней и мощность каждой фазы печи, устраняя колебания тока, короткие замыкания и обрывы дуги (Электротехнологические промышленные установки / Под. Ред. А.Д.Свенчанского. - М.: Энергоиздат, 1982, стр.188).

Недостатком данного изобретения является создание нуля нагрузки металлом днища ванны, что приводит к увеличению времени плавки и удельного расхода электроэнергии, а также снижению производительности печи.

Задачей изобретения является разработка устройства дуговой сталеплавильной печи трехфазного тока, позволяющего повысить производительность печи, снизить удельный расход электроэнергии и время плавки за счет устранения выдувания дуги из-под электрода.

Техническим результатом изобретения является создание такого устройства дуговой сталеплавильной печи трехфазного тока, в которой подключение подовых и сводовых электродов выполнено пофазно к трем однофазным трансформаторам, устраняется выдувание дуги из-под сводового электрода, усиливается экранирующий эффект дуги и доля излучения дуги на металл.

Поставленная задача и указанный технический результат достигается тем, что дуговая сталеплавильная печь трехфазного тока выполнена в виде чашеобразной формы, со сферическим огнеупорным сводом, с тремя отверстиями, расположенными по вершинам правильного треугольника, в которых установлены сводовые графитовые электроды с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Печь дополнительно снабжена тремя подовыми электродами, расположенными соосно сводовым электродам и являющимися нулем каждой фазы. Печь получает питание через три однофазных электропечных трансформатора, к которым подключены пофазно сводовые и подовые электроды. При таком устройстве печи при появлении тока под воздействием электромагнитной силы, направленной по оси проводника (сводового и подового электрода), дуга горит между сводовыми и подовыми электродами. При автономном питании каждой дуги от однофазного трансформатора путь тока через металл такой же, как через сводовый электрод, то есть вертикальный. Силы, вызывающей выдувание дуги, не возникает, дуга горит под электродом. Усиливается экранирующий эффект дуги и доля излучения дуги на металл, вследствие чего снижается время плавки и расход электроэнергии, а производительность печи возрастает.

Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема дуговой сталеплавильной печи трехфазного тока, на фиг.2 схема процесса выдувания дуги.

Устройство выполнено следующим образом. Печь чашеобразной формы имеет сферический огнеупорный свод 1 с тремя отверстиями 2, расположенными по вершинам правильного треугольника, в которых установлены сводовые графитовые электроды 3. В поду 4 печи расположены соосно сводовым электродам три подовых электрода 5, являющиеся нулем каждой фазы. Для осуществления питания печи имеются три однофазных электропечных трансформатора 6, к которым подключены пофазно сводовые 3 и подовые 5 электроды. Подключение питающей линии высокого напряжения 7 от ввода выполнено через разъединители 8, выключатели высокого напряжения 9 и реакторы 10. В печи расположено рабочее окно 11 через которое осуществляется взятие проб и изменение температуры металла 12. Выгрузка расплавленного металла производится через сливное отверстие 13.

Устройство работает следующим образом: при открытом своде 1 производится загрузка шихты 12, затем свод закрывает печь. Для зажигания дуги сводовые электроды 3 вначале опускаются до соприкосновения с шихтой, а затем поднимаются до возбуждения дуги. Дуга зажигается путем подачи автономного питания от однофазных трансформаторов 6, подключенных к питающей линии высокого напряжения 7, по оси сводовых электродов 3 к подовым электродам 5. Путь тока через металл такой же, как через сводовый электрод 3, то есть вертикальный. При появлении тока под воздействием электромагнитной силы F1, направленной по оси проводника, дуга загорается на оси электрода. Сила F1 вызвана эффектом сжатия, который возникает вследствие взаимодействия тока дуги с собственным электромагнитным полем. При этом электромагнитное поле, создаваемое током, протекающим в жидкой ванне, не воздействует на столб дуги силой F2 и не вызывает его выдувания. Дуга горит соосно с электродом 3, происходит заглубление дуги, что приводит к усилению экранирующего эффекта дуги и увеличению доли излучения дуги на металл. Выгрузка расплавленного металла производится через сливное отверстие 13.

В настоящее время изобретение находится на стадии технического предложения. Наличие в устройстве, помимо сводовых, трех подовых электродов и подключение электродов пофазно к трем однофазным трансформаторам позволяет за счет устранения выдувания дуги из-под электродов решить задачу уменьшения времени плавки и расхода электроэнергии и повышения производительности печи.

Изобретение относится к электротермической технике и может быть использовано в металлургии для нагрева и расплавления металла. Дуговая сталеплавильная печь содержит печь чашеобразной формы, сферический огнеупорный свод с отверстиями для сводовых графитовых электродов, установленных с возможностью возвратно-поступательного перемещения и расположенных по вершинам правильного треугольника, и снабжена тремя подовыми электродами, расположенными соосно сводовым электродам и являющимися нулем каждой фазы, и тремя однофазными трансформаторами, к которым подключены пофазно сводовые и подовые электроды. Изобретение позволяет повысить производительность печи, снизить удельный расход электроэнергии и время плавки за счет устранения выдувания дуги из-под электрода. 2 ил.

Дуговая сталеплавильная печь трехфазного тока, содержащая печь чашеобразной формы, сферический огнеупорный свод с отверстиями для сводовых графитовых электродов, установленных с возможностью возвратно-поступательного перемещения и расположенных по вершинам правильного треугольника, отличающаяся тем, что она снабжена тремя подовыми электродами, расположенными соосно сводовым электродам и являющимися нулем каждой фазы, и тремя однофазными трансформаторами, к которым подключены пофазно сводовые и подовые электроды.