Устройство для ведения плавки в дуговой электропечи Советский патент 1986 года по МПК C21C5/52 F27D3/16 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использован для ведения плавки в дуговых электропечах.

Цель изобретения - интенсификация процесса плавки и снижение энергетических затрат.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для осуществления способа ведения плавки.

Устройство содержит блок 1 измерения электрических параметров, програмньй блок 2 управления, блок 3 определения стадии плавления, блок..4 вычисления коэффициентов мощности каждой фазы, переключатель 5 ступеней напряжения печного трансформатора, автоматический регулятор 6 электрического режима, исполнительные механизмы 7 перемещения электродов 8, генератор 9 инфранизких частот и датчик 10 температуры охлаждения воды.

Устройство работает следующим образом,

С момента включения печи электрические сигналы (токов дуг, напряжени дуг, первых производных токов дуг по времени и т.д.) с выхода блока.1 измерения электрических параметров поступают на входы программного блока 2 управления, блока 3 определения стадии плавления, блока 4 вычисления коэффициентов мощности и автоматического регулятора 6 электрического режима. В блоке 3 определения стадии плавления осуществляется распознавание текущего периода плавки, после чего на вход программного блока 2 управления подается сигнал, согласно которому выбирается требуемая программа управления электротехнологическим режимом. Текущее значение коэффициентов мощности каждой фазы контролируется при помощи блока 4 вычисления коэффициентов мощности. Программный блок 2 управления в соответствии с выбранной программой обеспечивает задание автоматическо1 1у регулятору 6 электрического, режима на поддержание требуемого уровня мощности, вводимой в печь.

В момент образования в,печи ванны жидкого металла, определенный с помощью блока 3 определения стадии плавления, в программном блоке 2 управления вырабатывается сигнал, который запускает генератор 9 инфранизкой частоты и, в зависимости от

требуемого режима, управляет частото и амплитудой его колебаний. С выхода генератора 9 инфранизких частот трехфазный сигнал поступает на вход автоматического регулятора электрического режима, который вырабатывает сигналы на соответствующие перемещения электродов для осуществления требуемых колебаний длин дуг. Если в процессе работы печной установки температура охлаждающей воды на выходе водоохлаждаемых элементов приближается к максимально допустимой величине, программньй блок 2 управления ограничивает размах колебаний длин дуг с целью снижения излучения на стены и свод печи.

Для каждого состояния дуги существует определенное равенство между величиной аксиального давления столба дуги и величиной гидростатического давления столба металла и шлака, определяющее глубину мениска дуги в расплаве.

Периодические, сдвинутые во времени на 120 колебания длин дуг фаз вызывают соответствующие изменения глубины менисков дуг в расплаве. В результате на поверхности жидкой ванны в печи образуется волна, движущаяся в направлении следования фазы колебаний. Это способствует повышению интенсивности конвективного теплообмена в шлаке и металле, убыстрению протекания в них химических реакций.

Поскольку три электрода в печи расположены симметрично, фазовый сдвиг колебаний дуг в 120° выбран, как наиболее оптимальный для создания движения металла в направлении движения волны. Этот процесс аналогичен процессу создания вращающегося магнитного потока в электродвигателе при трехфазном токе.

Частота колебаний длин дуг лежит в пределах 0,1-1,0 Гц и выбирается с учетом характеристик системы управления положением электродов и состояния расплава по возможности близкой к собственной резонансной частоте ванны металла в данной печи. Выбранный диапазон частот колебаний длин дуг 0,1-1 Гц соответствует диапазону частот колебаний жидкого металла в печи под действием электродинамических сил для всех типов современных дуговых электропечей. 3 Организация энергетических режимов дуговых электропечей построена на основе трех максимумов : максимум коэффициента облученности R , мак симум активной мощности дуг Р , макси коэффициента интенсивности нагрева м талла Н. Энергетический режим работы дуго вой сталеплавильной печи выбирается на основании рабочей электрической характеристики печи. Для каждой конкретной конструкции печи есть своя рабочая электрическая характеристика. Коэффициент облучен.ности рассчитывается по формуле R. У где Р - мощность дуги; и - напряжение дуги; а - расстояние от средины столба дуги до ближайшей точки стенки печи. Коэффициент интенсивности нагрева металла рассчитывается по формулеН Р О мо о где Рр - мощность дуги; 1д - ток дуги. Электрические характеристики и энергетические параметры печи стро ятся на одном графике для каждой ступени напряжения печного трансфо матора. На основании полученного сводного графика и выбирается энер гетический режим работы печи. Так, для печи ДСП-ЮОНЗА, максимум коэф фициента облученности соответствуе коэффициенту мощности печи порядка Cos 4 0,75, а максимум коэффициента интенсивности нагрева металла соответствует коэффициенту мощност передачи порядка Cos Ч 0,6. При этом при Cos 4 0,75 имеет место длинная дуга, обладающая высокой интенсизностью излучения лучистой энергии, что способствует лучшему прогреву периферийньк зон ванны печи, а при Cos Ч 0,6 образуется короткая, заглубленная в ванну дуг что способствует лучшему нагреву металла непосредственно под дугой. В связи с этим амплитуда колебаний длин дуг, для соответствующего периода плавки, выбирается из усло вий максимальной интенсивности наг 8904 рева металла (минимальная длина дуги) и максимальной облученности (максимальная длина дуги). Изменения дуги (от Cos 4 0,75 до Cos 4 0,6) с частотой, равной собственной частоте ванны жидкого металла, способствует лучшему прогреву всего металла, а возникающая при этом волна способствует перемешиванию металла в печи. Это позволяет получить большую скорость нагрева металла и шлака, как под дугой, при ее заглублении, так и в периферийных зонах печи за счет интенсивного излучения длинных дуг, при этом учитываются ограничения максимальной амплитуды дуги, связанные с ограничениями допустимой температуры охлаждающей воды на выходе водоохлаждаемых элементов стен и свода печи. Температура воды на выходе водоохлаждаемых панелей печи не должна превышать 60-65 С при нормальном давлении, что обусловлено интенсификацией при данной температуре процесса накипеобразования и ухудшением условий охлаждения. Для в программе управления электрическим режимом печи предусмотрено ограничение амплитуды колебаний длин дуг до величины меньшей, чем при максимуме Rp, или переход на пониженную ступень напряжения печного трансформатора, чтобы снизить поток лучистой энергии, падающей на футеровку печи. Таким образом, для реализации предлагаемого способа амплитуда длин дуг, например, задается по величине напряжения дуги и контролируется по величине текущего значения коэффициента мощности печи с учетом температуры воды на выходе водоохлаждаемых элементов печи. Максимальные линейные размеры перемещений электродов определяются пределами изменения длины дуги, что, например, для печи ДСП-ЮОНЗА составляет порядка 150 мм при работе на 19-й ступени печного трансформатора. Применение предлагаемого устройства позволяет значительно снизить градиент температур в расплаве и расход энергии на плавку, повысить интенсивность металлургических процессов в печи, что обеспечивает значительный народнохозяйственный экономический эффект.

5 12718906

Формула изобретениялаждающей воды, отличающеУстройство для ведения плавки в.е с я тем, что/ с целью интенсифидуговой электропечи, содержащее блоккации процесса плавки и снижеиэмерения электрических параметров,ния энергетических затрат, оно снабжепрограммный блок управления, блок5 но генератором инфранизких частот, выопределения стадии плавления, блокход которого связан с входом автомативычисления коэффициентов мощности,ческого регулятора электрического режипереключатель ступеней напряжения,ма, а вход подключен к выходу програмпечного трансформатора, автоматичес-много блока управления, при этом прогкий регулятор электрического режима, раммный блок управления снабжен входом,

исполнительные механизмы перемещениясоединенным с датчиком температуры

электродов и датчик температуры ох-охлаждающей воды.

Изобретение относится к устройствам для ведения плавки в дуговых электропечах. Цель изобретения интенсификация процесса плавки и снижение энергетических затрат. Устройство содержит блок 1 измерения электрических параметров, программный блок 2 управления, блок 3 определения стадии плавления, блок 4 вычисления коэффициентов мощности каждой Лазы, переключатель 5 ступеней напряжения печного трансформатора, автоматический регулятор 6 электрического режи§ ма, исполнительные механизмы 7 перемещения электродов 8, генератор 9 (Л инфранизких частот, датчик 10 температуры охлаждающей воды. Интенсификация процесса плавки и снижение энергетических затрат достигаются введением в устройство генератора инфранизких частот. 1 ил. SD ааЛ. эо