Способ управления печью для переплава расходуемых электродов в начальный период плавки Советский патент 1985 года по МПК F27D19/00 C22B9/18 

Изобретение относится к электро термии и касается способа управления печами для переплава расходуемы электродов. Рабочий процесс в печах для пере плава делится на три периода: на-чальный:период, период программного наплавления слитка и период выведен ния усадочной раковины. Главной целью управления печью при программном наплавлении слитка (, квазистационарном режиме плавки) является обеспечение определенных тепловых условий формирования слитка и показателей качества металла: температурных градиентов на фронте кристаллизации, глубины жидкой металлической ванны, формы фронта кристаллизации, скорости крисуаллизации металла. Это достигается за счет точного поддержания параметров плавки в соответствии с программными, меняющимися во времени значениями. Одним из задаваемых параметров является скорость плавления расходу емого электрода, которая существенным образом влияет на показатели качества металла и производительнос печи.. Основным содержанием начального периода является разогрев электрода аккумуляция тепловой энергии (повышение его теплосодержания), начало плавления электрода (нестационарный период плавления) и переход к квази стационарному релшму плавки. При переходе к программе наплавления сл ка (момент выхода на квазистационарный режим 1 скорость плавления электрода должна соответствовать ее начальному программному значению V При этом теплосодержание электрода должно соответствовать значению, обеспечивающему его плавление со скоростью УО (теплосодержанию V ). Известен способ управления, при котором поддерживают заданное сопро тивление шлаковой ванны путем перемещения электродаj управляя при этом мощностью, поступающей в печь от источника питания, в функции от скорости плавления Недостатком способа управления является то, что к моменту выхода на квазистационарньй режим теплосодержание электрода является произ вольной величиной и в общем случае не совпадает с величиной W , соответствующей начальному программному Значению скорости плавления Vg . Это влечет за собой ухудшение качества металла, трудности управления печью в квазистационарном режиме, увеличивает нестабильность основных параметров плавки и может привести к потере управляемости печи. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ управления электрическим режимом электрошлаковой печи, при котором измеряют расход электроэнергии и скорость плавления электрода, измеряют, мощность при разогреве электрода, перемещают электрод, измеряют сопротивление шлаковой ванны, фиксируют положение остановки электрода 2. Недостатком известного способа является низкая производительность за счет невозможности сокращения нестационарного периода плавления электрода в начальный период плавки. Цель изобретения - увеличение производительности печи за счет сокращения времени выхода на режим программного наплавления слитка. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления печью для переплава расходуемых электродов в начальный период плавки, включающему измерение расхода электроэнергии и скорости плавления электрода, изменение мощности при разогреве электрода и перемещение электрода, разогрев электрода начинают на максимальной для данного технологического процесса мощности и путем снижения мощности на 5-10% и заглубления электрода до ликвидации преддугового режима поддерживают скорость плавления электрода равной нулю, сравнивают заданный расход электроэнергии в начальный период плавки с текущим и при их равенстве увеличивают мощность печи до величиг ны, соответствующей началу програмгмного плавления электрода. Форсированный разогрев электрода начинается сразу после включения печи и заключается в том, что в печь вводится электрическая мощность, соответствующая максимально допустимому из технологических соображений значению (из условий безопасного нагрева поддона). При этом происходит увеличение теплового потока, поступающего на рабочий (нагреваемый ) торец электрода и его разогрев Тепло распространяется по электроду вдоль оси, его теплосодержание увели чивается, одновременно растет темпег ратура рабочего торца.

При нагреве торца до температуры плавления начинается плавление электрода. Контроль начала плавления может проводит.ься различными, способами, например, для печей электрошлакового переплава - по обнаружению преддугового режима или по увеличению сопротивления шлака, дпя вакуумных дуговых печей - по появле- нию характерной пульсации напряжения дуги.

Длительность этого этапа Т опрег деляется от момента включения до момента начала плавления.

Второй этап проводится после начала плавления электрода и характеризуется тем, что мощность плавно снижают на 20-40% таким образом, что рабочий торец электрода имеет температуру, равную температуре плавления, а скорость плавления близка или равна нулю.

Режим снижения мощности, обеспечивающий поддержание этих двух параметров (температуры торца и скорости плавления) модет быть реализован различными способами. Так, например, можно изменять мощность, вводимую в печь на втором этапе в соответстви с расчетными данными, полученными .при математическом моделировании процесса переплава на ЭВМ при следующих условиях: температура рабочего торца равна температуре плавления, скорость плавления равна нулю.

При плавке в печах электрошлакового переплава второй этап можно проводить следующим образом.

После определения момента начала плавления (признак окончания первого этапа) по возникновению преддугового режима мощность, вводимую в печь, снижают на 5-10%, одновременно опускают электрод до ликвидации преддугового режима. Далее контролируют динамику плавления электрода по преддуговому режиму. При следующе возникновении преддугового режима (признак возобновления плавления) мощность снова снижают на 5-10% и одновременно заглубляют электрод в

шлак до ликвидации преддугового режима. Эта операция повторяется несколько раз.

Длительность второго этапа 2 соответственно, общая длительность начального периода определяются в соответствии с текущим расходом электроэнергии. Расход электроэнерт гии контролируется с момента включения печи и его текущее значение сравнивается с заданным значением W,, обеспечивающим начало плавления электрода с программной скоростью. Что значение определяется по формуле

V/,,/V ,

где Д - коэффициент теплопроводкости переплавляемого металла; температура плавления переплавляемо; го металла; V - линейная программная скорость плавления электрода; - тепловой КПД пеЧи.

После того, как расход электроэнергии достигнет значения WQ , второй этап заканчивается и мощность вводимую в печь, увеличивают до значения, соответствующего скорости плавления Vj, и задаваемого технологами. При этом для повышения произ,водительности процесса значение V целесообразно устанавливать на уровне верхнего предела технологи-чес ки допустимой зоны скорости плавления .

Длительность второго этапа зависи от типа печи, теплофизических свойст переплавляемого металла, диаметра электрода и возрастает при его увеличении; например, при выплавке слитков диаметром 0,5-1,65и методом ,ЭПШ она составляет .от 10 до 30 мин.

При таком способе ведения начального периода плавление электрода начинается сразу по программе и период нестационарного плавления отсутствует. Б том случае, если в начальный период будет в печь введено электроэнергии больше, чем ее расчетное значение V/,,(,.

dA,O эЛ гЛ

плавление электрода начнется со скоростью, большей VQ и выход на программный режим большее время. В том случае, если в началь ный период наоборот будет введено электроэнергии W меньше, чем ее расчетное значение Wj.(W д ), плавление электрода начнется с менышей скоростью, чем нужно по. программе и также выход печи на про

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕЧЬЮ ДЛЯ ПЕРЕПЛАВА РАСХОДУЕМЫХ ЭЛЕКТРОДОВ В НАЧАЛЬНЫЙ ПЕРИОД ПЛАВКИ включающий измерение расхода электроэнергии и скорости плавления электрода, изменение мощности при разогреве электрода и перемещение электрода, отличающийся тем, что, с целью увеличения пройзвог дительности печи путем сокращения времени выхода на режим программного наплавления слитка, разогрев электрода начинают на максимальной для данного технологического процес са мощности и путем снижения мощ,ности на 5-10% и заглубления электрода до ликвидации преддугового режима поддерживают скорость плавления электрода равной нулю, сравнивают эаданный расход электроэнер- § гки в начальный период плавки с теку(П щим и при их равенстве увеличивают мощность печи до величины, соответ ствующей началу программного плавления электрода.