Способ управления электрическим режимом дуговой электросталеплавильной печи Советский патент 1986 года по МПК C21C5/52 

ьс

05

а

00

-vl

ел Изобретение относится к черной металлургии, в частности к..выплавке стали в дуговых электросталеплавиль ных печах. Цель изобретения повышение прО изводительности дуговой печи, сниже ние расхода электродов Изменение длины дуги посредством вертикальных перемещений электродов позволяет гасить околорезонансные электромеханические колебания элект- ррдов. Причиной возникновения элект ромеханических автоколебаний, сог-ласно современным представлениям о процессе электродуговой плавки, яв- ляется взаимодействие ряда факторов (магнитное выдувание электрической дуги, электродинамические силы, ге- ометрия системы кратер электрод и др,). Их воздействие на электроды и шихту может возбуждать биения и резонансные явления, поскольку собственные частотные характеристики электрода и пшхты. с течением плавки изменяются. Хотя сочетание факторов возбуждающих околорезонансный режим возникает случайно, наличие KpynHO j кусковой шихты при малых мощностях электропотребления (в условиях ее ог раничения) способствуют сохранению этого сочетания в течение длительно го времени (до нескольких минут), особенно сложившейся геометрии сие™ темы кратер электрод, и устойчивом поддержанию околорезомансного элект ромеханического режима. Это увеличи™ вает риск поломки электрода как вследствие усталостных явлений, так и вследствие резкого массового обвала шихты-вместо ее постепенного осаж дения при отсутствии электромеханических воздействий. Кроме того, око лорезонансные режимы (как и поломки электродов) сопровождаются обратными воздействиями на питающую электро- сеть, ухудшающими режим ее работы. Следовательно, при управлении элект- рическим режимом дуговой печи, особенно при ограничении максимума потребляемой электрической мощности, весьма существенно своевременно выявлять возникновение околорезонанс- ных электромеханических режимов (например, путем регистрации и анализа составляющих вибрации электродов) и своевременно предпринимать управляющие воздействия по их подавлению. Околорезонансные электромеханические 1 5колебания электродов наиболее просто устраняются пйсредством изменения длины дуги на 15-20% с помощью кратковременного вертикального перемещения электродов. При меньших переме- . щениях возможно сохранение режима околорезонансных колебаний электродов и существует риск их поломок. Направление перемещения электродов (вверх или вниз) для устранения колебаний определяется стадией периода плавления. Так в период про- . плавления колодцев обычно работают на коротких дугах с максимальной мощностью. Дополнительное уменьшение длины дуги даже кратковременно опасно из-за возможной перегрузки питающего трансформатора и подводящей си-, ловой электросети Поэтому в период плавления колодцев йеобходимо гасить возникшие колебания путем увеличения длины дуги, но не более чем на 20% из-за возможного обрьша дуги. Если околорезонанснЬ1е колебания электродов возникли при горении дуги в проплавленном колодце в стадии жидкая ванна, когда работают обычно на длинных дугах, то необходимо гасить коле- бания электродов путем уменьшения длины дуги на 15-20%. В эту стадию у электропечнрй установки имеются резервы мощности и поэтому кратковременное увеличение мощности не опасно . Таким образом, кратковременное вертикальное перемещение электродов нарушает сочетание факторов, при iga- тором возникает и поддерживается колебательный режим, из-за изменений геометрии системы кратер - электрод, и может применяться как одно из средств экономии электродов, снижения простоев дуговой печи из-за их поломки, подавления негативных эффектов обратного влияния электромеханических процессов, сопровождающих эле ктродуговую плавку, на режим работы питающей электросети. На чертеже представлен график распределения времени от начала плавки до поломки электрода. Указанные электромеханические явления и их последствия подтверждают- ся фактическими данными для 100-тонной дуговой печи с трансформатором номинальной мощности 60 МВА, В массиве плавок № 1 зарегистрировано 137 поломок электродов фазы, в массиве № 2-43. Распределение моментов поломок электродов фаз в обоих массивах пЬказывает, чтонаблюдаются две области сгущения, охватьшающие свьше 90% всех поломок. Первое cryщение по времени соответствует заглулению электрода на глубину порядка его диаметра, когда массовый обвал шихты маловероятен. Основной и притом непосредственной пррчиной поломо этой группы являются электродинамические силы. Второе сгущение соответствует периоду осаждения шихты, и наряду с электродинамическими силами причиной поломок этой группы может быть также обвал. Однако, в этом случае электродинамические силы оказьг вают опосредованное влияние, усиливая интенсивность обвала и тем самым риск поломки электрода, Цри их отсут ствии более вероятны постепенный обвал, или осаждение шихты, не всегда приводящие к поломкам электрода. Геометрия разлома электродов в подавляющем большинстве случаев имеет ха- рактерный вид и сообразуется с направлением поляризации электромеханических колебаний. Приведенные факты подтверждают, 1то важнейшей непосредственной или опосредованной причиной поломки электродов являются электродинамические силы.

Для экспериментального изучения вибрационного поведения электродов проведена серия измерений соответ- ственно ГОСТ 15094-69 и 9899-79 с . -применением виброизмерительного датчика ВВА-2/МЦОЗ, усилителя-преобразователя типа Спектр, вторичного прибора КСУ-2М. Датчик устанавливает ся выше свода печи на электрододержателе, поскольку измерения такого рода непосредственно в кратере не представляются возможными. Получена серия диаграмм (скорость движения диаграммной ленты 180 мм/ч), с поломкой электрода и без поломок. Во всех случаях перед поломкой электрода регистрировались устойчиво увеличенные в 2-2,5 раза колебания выходного сигнала с частотой 2-5 Гц, возникающие за 3-6 мин и длились вплоть до поломки. Длительность и характер возникающего режима вполне достаточны для.его распознавания и реализации управляющих воздействий как при автоматическом, так и приручном управлении плавкой. Действительный размах вибросмещений нижней части электрода превьш1ает измеренный на электродержателе по меньшей мере на порядок, а её состояние приближается к пластическому, и наблюдаемая длительность усиленных электродинамических воздействий достаточна для появления и развития усталостных явлений в материале электрода, ведущих к его разрушению.

Экспериментальная иллюстрация наиболее просто реализуемого воздействия по подавлению электродинамических сил - изменение геометрических характеристик системы кратер - электрод вертикальным перемещением электрода. Устойчиво увелнчениьй размах колебаний регистрир пот несколько раз например на 20 и 97 мин, В первом из указанных случаев размах уменьшшся после кратковременного подъема электрода (длина дуги увеличивается на 20%), во втором - кратковременным опусканием электрода (длина дуги уменьшается на 20%)(,

Таким образом, предлагаемьп4 способ позволяет достичь поставленных целей по повьшен1по производительности дуговой печи и снижения удельного расхода электродов на 20% за счет предотвращения их поломок, а также снизить негативное обратное .влияние электромеханических процессов в дуговой печи на режим работы питающей силовой электросети.

Формула изобретения

Способ управления электрическим режимом дуговой электросталёплавиль- ной печи, включающий уменьшение активной мощности печи при наличии электромеханических колебаний электрода в заданные интервалы времени путем изменения тока и(или) напряжения отличающийся тем, что, с целью снижения расхода электродов и повышения производительности печи при возбуяэдении устойчиво увеличенных электромеханических колебаний электрода, кратковременно изменяют длину дуги вертикальным перемещением электрода, при этом длину дуги увеличивают на 15-20% в процессе прохождения колодцев и уменьшают на 15-20% в пройденном колодце.

Мл-до поломок t шт

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке стали в дуговых электропечах. Цель изобретения состоит в повышении про- изводительности дуговой печи и сни- : жения удельного расхода электродов и достигается благодаря кратковре- менным вертикальным перемещениям электродов при устойчивом увеличении размаха электромеханических колеба НИИ электрода дуговой печи, работа ющей в режиме ограничения максималь- ной нагрузки в заданные интервалы времени. Гашение колебашш в период плавления колодцев производится крат с о ковременным увеличением длины дуги на , а в период жидкой ванны - (Л уменьшением длины дуги на 15-20%. 1 ил.