Способ выплавки сплавов в дуговых электропечах Советский патент 1982 года по МПК C21C5/52 

(5) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СПЛАВОВ В ДУГОВЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧАХ

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при проектировании дуговых электропечей с круглыми электродами, расположенными на печи по симметричной электрической схеме.

В настоящее время на современных конструкциях печей электроды подключены к силовым трансформаторам по бифиллярной или трехфазной схеме. Наиболее часто электроды ломаются s период проплавления металлического лома от динамического действия дуги, переходящей с одного участка на другой, и от уДаров о нерасплавленный металл.

В круглых электродах из-за эффекта близости ток концетрируется на участках, обращенных наружу симметричной бифиллярной или трехфазной системы. В центре электрической системы сЬздается магнитное поле максимальной напряженности, которое способствует появлению ЭДС самоиндукции, направленной против общего направления тока. Это создает предпосылки того, что ток смещается на участки с минимальной напряженностью от ЭДС самоиндукции, т.е. на участки электродов, максимально удаленных от центра симметричной электрической системы. По этим участкам проходит ток повышенной плотности, они перегреваются, что приводит к снижению термической стойкости электродов, повышению их расхода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ, включающий загрузку шихты, ее проплавление в электропечи с тремя электродами, подключенными к трехфазной сети переменного тока промышленной частоты (50 Гц) J.

Недостатком указанного способа является пониженная механическая прочность и термостойкость, повышенный расход электродов. 39 Цель изобретения - уменьшение рас хода электродов, стабилизация дугово го разряда путем упрочнения материала электродов. , Указанная цель достигается тем, что согласно способу выплавки сплавов в дуговых электропечах, включающему загрузку шихты и лома, последующее их проплавление и рафинирование энергией переменного тока, выпуск сплава из печи, частоту тока а электродах в период проплдвления п вышают по сравнению с промышленной частотой в 2-3 раза. Для выравнивания температуры по периметру элакт родов реверсивно поворачивают вокруг своей оси на угол 170-190° в течение всего периода плавки, причем скорость вращения их составляет 0,OOJ-0,002 м/сек. Предлагаемые параметры способа вы раны исходя из явления упрочнения графита в переменном магнитном поле. Повышение частоты рабочего тока в 2-3 раза (до 100-150 Гц) объясняется тем, что как показали испытания максимальное упрочнение графита наблюдается при частоте тока 150 Гц (т.е. при увеличении промышленной частоты в 3 раза). При более высокой частоте материал почти rfe увеличивает свою прочность, а при частоте, повышенной менее чем в 2 раза, прочность электрода недостаточна для безаварийной работы печи. При угле реверса менее участок максимальной плотности тока не имеет возможности перемещаться по вс му периметру электрода, вследствие чего снижается его термическая прочность. Поворачивать электрод на угол бол ше 190® не позволяет конструкция короткой сети. При скорости вращения .большей 0,002 м/с наблюдаются поломW механизма вращения, при скорости меньшей 0,001 м/с не успевает выравниваться температура по Периметру электрода. Для возможности повышения частоты переменного тока до ISOZOO Гц после силового трансформатора устанавливается высокочастотный генератор . Для возможности вращения электродов вокруг своей оси на площадке крепления электродов устанавли ваются реверсивные двигатели постоян ного тока с редуктооами. 2 Работа по предлагаемому способу выплавки сплавов в дуговых электропечах ведется следующим образом. После загрузки в печь шихты и металлического лома на электроды подают переменный ток с частотой 100150 Гц, т.е. повышением промышленной частоты в,,2-3 раза. За счет эффекта упрочнения графита при повышении частоты магнитного поля ст 5йкость электродов повышается. Реверсивное вращение электродов на угол 170-190 со скоростью 0,001-0,002 м/с увеличивает термическую стойкость электродов. Это позволяет резко снизить простои из-за поломок электродов во время самого сложного и опасного периода плавки - проплавления шиxtbl и лома. За периодом расплавления всей шихты следует период рафинирования расплава, т.е.очистка его от вредных примесей с добавкой легирующих элементов о Этот период отличается более стабильным электрическим режимом и его можно вести с подачей на электроды тока промышленной частоты. После рафинирований металл выливают в разливочный ковш, а затем в изложницы. Пример. В трехфазной дуговой электропечи 160 кВа с тремя графитированными электродами диаметром 75 мм проводится сопоставление результатов плавок по предлагаемому способу и по известному при выплавке малофосфористого марганцевого шлака. В печь загружается калоша шихты весом 100 кг. После загрузки ее проплавляют при частоте тока на электродах в 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5 раза выше промышленной частоты, т.е. при частотах 75, 100, 125, 150, 175 Гц. При рафинировке сплава электроды никогда не ломаются, поэтому ее проводят на токе промышленной частоты. Расход электродов на 1 т выплавляемого сплава при этом составляет соответственно, кг: 15,2, 14,3, 13,7, 12,8, 12,75 против расхода при проведении всей плавки на промышленной частоте (50 Гц) в 16 кг. Оптимальной частотой тока в период расплавления шихты можно считать частоту 150 Гц, т.е. увеличение против промышленной в 3 раза. После выбора частоты, дающей максимальную прочность электродов (150 Гц), изменяют угол поворота электродов, принимающий значения 150, 170, 180, 190. При этом расход электродов изменяется соответственно, кг: 12,18, 11,7, , 11,71 т.е. оптимальным углом поворота, является угол в 170-180.

Безаварийно механизм поворота электродов работает при скорости вращения в 0,0013 м/с,а ее уменьшение до 0,001 м/с увеличивает расход электродов на 0,5-0,7%.

Технико-эконо «1ческий эффект от внедрения предлагаемого способа составляет 175tOO руб.

Формула изобретения

Способ выплавки сплавов в дуговых электропечах, включающий загрузку

шихты и лома, последующее их проплавлеиие и рафинирование энергией переменного тока промышленной частоты, выпуск сплава из печи, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода электродов, стабилизации дугового разряда путем упрочнения материала электродов, частоту тока в электродах в период проплавления повышают по сравнению с .промышленной частотой в 2-3 раза.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Vf 5«9б6, кл. 27 В 3/06, 1977.