CZ281855B6

CZ281855B6 - Oblouková tavicí pec pro plynulé tavení železného šrotu na stejnosměrný proud

Info

Publication number: CZ281855B6
Application number: CS875719A
Authority: CZ
Inventors: Robert André Janiak; Jean Georges Davené
Original assignee: Clecim
Priority date: 1986-08-01
Filing date: 1987-07-31
Publication date: 1997-03-12
Also published as: JP2641141B2; FR2602318B1; ES2015075B3; ATE53115T1; SK571987A3; CA1321074C; EP0269465B1; DE3762917D1; SK278963B6; US4805186A; BR8703945A; CZ571987A3; JPS63259014A; FR2602318A1; EP0269465A1

Abstract

Pec obsahuje vanu (1) se svislou osou (zz') uzavřenou klenbou (1') a mající dno (2) tvořící nístěj (3) obloženou žáruvzdorným materiálem, přičemž v klenbě (1') je vytvořen otvor (12) pro plynulý přívod železného šrotu do pece (1), skupinu klenbových elektrod (4) obsahující nejméně jednu elektrodu procházející do vany (1) klenbou (1') a skupinou nístějových elektrod (8) pro vytváření nejméně jednoho elektrického oblouku (15) a tavením železného šrotu a tvorbou taveniny (10) roztaveného kovu. Skupina elektrod (4) klenby je přesazena na jednu stranu osy (zz') vany (1), skupina elektrod (8) nístěje a přívodní otvor (12) železného šrotu jsou přesazeny na opačnou stranu, a zpětné vodiče (9), napojené na elektrody (8) nístěje, procházejí pod povrchem (2A) dna (2) vany, vytvořeným z magneticky propustného materiálu, co nejblíže k povrchu (2A) a jsou orientovány z uvedených elektrod (8) směrem ke druhému polu zdroje (23) okolo odpovídající geometrické svislice, na níž leží odpovídající elektrodŕ

Description

Oblouková taviči pec pro plynulé tavení železného šrotu na stejnosměrný proud

Oblast techniky

Vynález se týká obloukové tavící pece pro plynulé tavení železného šrotu na stejnosměrný proud, obsahující vanu se svislou osou uzavřenou klenbou a mající dno tvořící nístěj obloženou žárovzdomým materiálem, přičemž v klenbě je vytvořen otvor pro plynulý přívod železného šrotu do pece, skupinu klenbových elektrod obsahující nejméně jednu elektrodu procházející do vany klenbou a skupinu nistějových elektrod obsahující nejméně jednu elektrodu vytvořenou ve dně pece, a zdroj stejnosměrného proudu, mající póly připojené jednak k elektrodám klenby a jednak k elektrodám nístěje dvěma skupinami odpovídajících vodičů, a to přívodními vodiči a zpětnými vodiči proudů, pro vytváření nejméně jednoho elektrického oblouku s tavením železného šrotu a tvorbou taveniny roztaveného kovu.

Dosavadní stav techniky

Je známé plynulé přivádění železného šrotu do elektrických pecí napájených střídavým proudem. Jsou také známé pece napájené stejnosměrným proudem. U peci napájených střídavým proudem však vede nesouměrnost oblouků, částečně korigovatelná elektrickou nerovnováhou, k nerovnováze mezi třemi fázemi napájecího vysokého napětí, což je neslučitelné s požadavky dodavatele elektrické energie. Tato nevýhoda se nevyskytuje u pecí napájených stejnosměrným proudem.

V obloukových pecích umísťují se normálně elektrody do středu klenby a je snaha udržovat oblouky v co možná nejsvisleji orientované v oblasti osy vany, aby se co nejvíce zabránilo místnímu přehřívání stěn v důsledku odchylování oblouků. Je však nesnadné zavádět železný šrot do nejteplejšího pásma, což znamená v praxi do středu tavení umístěného uprostřed elektrod.

Bylo navrženo používat dutých elektrod, které slouží jako zaváděcí trubky, avšak tato technika zjevně komplikuje výrobu elektrod a dá se použít jen se surovým materiálem, který je v rozdělené formě a nikoliv se železným šrotem.

Podstata vynálezu

Uvedené problémy řeší vynález obloukové tavící pece pro plynulé tavení železného šrotu na stejnosměrný proud, obsahující vanu se svislou osou uzavřenou klenbou a mající dno tvořící nístěj obloženou žárovzdomým materiálem, přičemž v klenbě je vytvořen otvor pro plynulý přívod železného šrotu do pece, skupinu klenbových elektrod obsahující nejméně jednu elektrodu procházející do vany klenbou a skupinu nistějových elektrod obsahující nejméně jednu elektrodu vytvořenou ve dně pece, a zdroj stejnosměrného proudu mající dva póly připojené jednak k elektrodám klenby a jednak k elektrodám nístěje dvěma skupinami odpovídajících vodičů, a to přívodními vodiči a zpětnými vodiči proudu, pro vytváření nejméně jednoho elektrického oblouku s tavením železného šrotu a tvorbou taveniny roztaveného kovu, jejíž podstatou je, že skupina elektrod klenby je přesazena na jednu stranu osy vany, skupina elektrod nístěje a přívodní (plnicí) otvor železného šrotu jsou přesazeny na opačnou stranu, a zpětné vodiče, napojené na elektrody nístěje, procházejí pod povrchem dna vany, vytvořeným z magneticky propustného materiálu, co nejblíže k povrchu a jsou orientovány z uvedených elektrod směrem ke druhému pólu okolo odpovídající geometrické svislice, na níž leží odpovídající elektroda klenby.

Pod pojmem okolo se rozumí v blízkosti svislice, v níž magnetické pole zpětného vodiče ovlivňuje oblouk vycházející z odpovídající klenbové elektrody.

Řešeni vynálezu je založeno na myšlence, že v obloukové peci, napájené zdrojem stejnosměrného proudu a plynule zásobované železným šrotem, je v důsledku obzvláštního použití magnetického pole vytvořeného elektrickými vodiči možné umístit nejteplejší místo, tvořící střed tavení železného šrotu tam, kam železný šrot může být snadno plynule zaváděn. Řešení podle vynálezu umožňuje vytvořit magnetická pole schopná odchýlit jeden nebo několik oblouků do pásma vzdáleného od klenbových elektrod a umístěného v podstatě pod otvorem pro přívod železného šrotu.

Podle dalšího znaku vynálezu pec obsahuje nejméně dvě elektrody klenby, uložené ve skupině a uspořádané v rovině a nejméně dvě elektrody nístěje, uložené ve skupině a uspořádané v rovině, přičemž uvedené roviny elektrod klenby a elektrod nístěje jsou přesazeny na navzájem opačné strany od osy pece, přičemž elektrody klenby jsou napojeny na skupinu vzájemně rovnoběžných vodičů, orientovaných napříč k rovině elektrod klenby, a elektrody nístěje jsou napojeny na skupinu zpětných vzájemně rovnoběžných vodičů, orientovaných napříč k rovině elektrod nístěje.

Elektrody nístěje mohou být podle provedení vynálezu uloženy mezi elektrodami klenby a přívodním otvorem železného šrotu. Podle jiného provedení jsou elektrody klenby a elektrody nístěje umístěny v rovinách, které jsou vzájemně spolu rovnoběžné a zpětné vodiče, napojené na elektrody nístěje, jsou rovnoběžné s přívodními vodiči, napojenými na elektrody klenby. Skupina elektrod klenby má pak v tomto posledně jmenovaném provedení střed na svislé roviné souměrnosti pece a elektrody nístěje jsou bočně posunuty ke straně pece vzhledem k uvedené svislé rovině a jsou uspořádány v rovině různoběžné s rovinou elektrod klenby.

Podle dalšího znaku vynálezu má dno vany, vytvořené z kovu, mezi zpětnými vodiči a jeho vnitřním povrchem relativní magnetickou permeabilitu od 40 do 500.

S výhodou je vana na straně, umístěné pod přívodním otvorem železného šrotu, opatřena výztuhou z žárovzdomého materiálu. Výztuha ze žárovzdomého materiálu může být vyrobena z oxidů kovů, žárovzdomé litiny nebo žárovzdomé oceli.

Podle dalšího znaku vynálezu je vana uložena výkyvné okolo vodorovné osy ležící ve svislé rovině souměrnosti, na níž leží střed nejméně jedné skupiny elektrod klenby, přičemž na jedné straně uvedené roviny souměrnosti je umístěn licí otvor a na druhé straně roviny souměrnosti je umístěn odstruskovací práh.

Na opačné straně vzhledem ke přívodnímu otvoru železného šrotu jsou podle dalšího znaku vynálezu umístěny přívod legovacích prvků a dmýchací přívod kyslíku.

Podle dalšího znaku vynálezu obsahuje pec na straně zdroje stejnosměrného proudu obsahuje ústrojí pro vhánění kyslíku na povrch kovu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr. 1 schematický řez pecí podle vynálezu, obr. 2 a 3 schematické pohledy půdorysné pohledy na uspořádáni elektrod nístěje a zpětných vodičů podle prvního provedení vynálezu a obr. 4 půdorysný pohled na uspořádání elektrod nístěje a zpětných vodičů podle druhého provedení vynálezu. Na všech vyobrazeních jsou analogické součásti označeny stejnými vztahovými značkami.

-2CZ 281855 B6

Příklady provedení vynálezu

Pec, která je napájena ze zdroje 23 stejnosměrného proudu, obsahuje kovovou vanu J, ve které je kapalná lázeň 10, nad kterou je železný šrot 11, který je přiváděn z horního přívodního otvoru 12 klenby Γ umístěného proti skupině klenbových elektrod 4, které jsou připojeny k první skupině přívodních vodičů 7 proudu přicházejících ze zdroje 23 stejnosměrného proudu.

Na dolní straně je žárovzdomá nístěj 3 opatřena skupinou elektrod 8, připojených ke druhé skupině vodičů 9, které vedou zpět ke zdroji stejnosměrného proudu. Proud obíhá ve směru vyznačeném na obr. 1 šipkami. Klenbové elektrody 4 jsou v odstupu od železného šrotu 11. aby tímto šrotem nebyly poškozovány, a jsou neseny svěrkami 5 napájenými vodiči 7, které vedou ke zdroji stejnosměrného proudu. Jak to bylo již uvedeno, leží přívodní otvor 12 železného šrotu a odtah 13 kouřových plynů v podstatě na opačné straně vůči klenbovým elektrodám 4.

Za účelem ochrany vany 1 se dnem 2 proti železnému šrotu je na straně přívodního otvoru 12 šrotu 11 je podle vynálezu umístěna výztuha 3’ ze žáruvzdorného materiálu, tvořeného oxidy kovů, litinou nebo ocelí. Ustrojím 21 se dmýchá na povrch kovu ze strany přivádění a odvádění elektrického proudu kyslík. Proud je veden skupinou přívodních vodičů 7 a skupinou zpětných vodičů 9. Přívodní vodiče 7 jsou spojeny vodivými rameny 6 se svěrkami 5.

Pro dosažení lokalizace tavícího pásma 14 je podle vynálezu skupina zpětných vodičů 9, vedoucích od nístějových elektrod 2 umístěna co nejblíže ke dnu 2 kovové vany 1, a je obrácena směrem k elektrodám 4 klenby na opačné straně vůči oblasti pece, v níž jsou uloženy nístějové elektrody 8. Obvykle bude skupina zpětných vodičů 9 uložena v podstatě vodorovně vzhledem ke dnu 2 kovové vany 1. Jak to znázorňuje obr. 3, je skupina zpětných vodičů 9 uspořádána ve formě sítě v podstatě rovnoběžných vodičů.

Jelikož je při zavádění železného šrotu klenbovým přívodním (plnicím) otvorem 12 přehřívání kovu maximální na straně železného šrotu 11. opačné od přívodního otvoru 12. je na této straně vany 1 upraven přívod 16 legovacích prvků 16 a dmýchací přívod 17 kyslíku.

Vana 1 je výkyvné uložena kolem vodorovné osy w’ umístěné ve svislé rovině AA souměrnosti, na které jsou vystředěny nejméně jedna skupina klenbových elektrod 4, jakož i přívodní otvor 12. odstruskovací práh 18 a licí otvor 19. které jsou umístěny po jedné i po druhé straně této roviny AA souměrnosti, stejně jako přívody 16 legovacích prvků a dmýchací přívod 17 kyslíku, jak je to znázorněno na obr. 2 a 3. Uspořádání je dále takové, že mezi přívodním otvorem 12 pro železný šrot a odstruskovacím prahem 18 nebo výstupním licím otvorem 19 tekutého kovu je umístěn přívod 20 vápna. Nístějové elektrody 8 jsou uloženy vzhledem k přívodnímu otvoru 12 pro železný šrot 11 před klenbovými elektrodami 4a, 4b. 4c v rovině CC vyznačené na obr. 2.

Podle provedení vynálezu znázorněného na obr. 3 jsou klenbové elektrody 4a. 4b. 4c a nístějové elektrody 8a. 8b. 8c umístěny v rovnoběžných rovinách BB. CC a zpětné vodiče 9a, 9b. 9c připojené k nístějovým elektrodám 8a. 8b, 8c jsou rovnoběžné s přívodními vodiči 7a. 7b. 7c klenbových elektrod 4a, 4b, 4c. Jak je patrné z obr. 1 pro klenbové elektrody 4 a nístějové elektrody 8, jsou obě skupiny elektrod přesazeny na navzájem opačnou stranu osy žz’ pece.

U provedení vynálezu podle obr. 4 jsou nístějové elektrody 8a. 8b. 8c přesazeny do strany a seřazeny v rovině CC svírající úhel s rovinou BB klenbových elektrod 4a, 4b, 4c, a zpětné vodiče 9a. 9b. 9c jsou orientovány rovnoběžně směrem ke klenbovým elektrodám 4a. 4b. 4c. Na obr. 4 je toto boční přesazení vyznačeno ve směru doprava, přičemž je však možné takové boční přesazeni provést i ve směru doleva, a uspořádání pak bude souměrné k uspořádání znázorněnému na obr. 4. V obou případech se železný šrot zavádí v pásmu obsaženém mezi oběma rovinami klenbových

-3CZ 281855 B6 elektrod 4a, 4b, 4c a nístějových elektrod 8a, 8b, 8c. avšak blíže k nístějovým elektrodám 8a, 8b. 8c.

U tohoto provedení, jak je znázorněn na obr. 4, je tavící pásmo 14 přesazeno ve směru doprava. Je ovšem možné přesadit toto taviči pásmo 14 ve směru doleva v případě, že se provede souměrné uspořádáni s nístějovými elektrodami 8a, 8b, 8c přesazenými bočně ve směru doleva. Přesazené taviči pásmo 14 může usnadnit plynulý přívod železného šrotu 11 otvorem 12. který je rovněž přesazen, jakož i odvádění kouřových plynů 13. jak je znázorněno na obr. 4. Ve všech příkladech provedení vynálezu je skupina přívodních vodičů 9a. 9b. 9c umístěna, jak bylo již uvedeno, co nejblíže u dna 2 kovové vany L

K lokalizování tavícího pásma 14 (obr. 2 a 3) se přispěje tím, že se nístějové elektrody 8a, 8b. 8c. například v počtu tří nebo více, přesadí před klenbové elektrody 4a. 4b, 4c, jež jsou navzájem rovnoběžné, přičemž tyto nístějové elektrody 8a. 8b. 8c mohou být uloženy ve stejné rovině a mohou nebo nemusí být kolmé ke zpětným vodičům 9a. 9b. 9c.

Tímto uspořádáním nístějových elektrod 8a, 8b. 8c se získají proudové čáry blížící se k vodorovnému směru v tavenině 10. což je velmi příznivé pro získání přídavného magnetického pole, které podporuje odchýlení elektrických oblouků 15.

Jak je známé pro odborníka, zhotovují se klenbové elektrody 4 obvykle z grafitu.

Klenbové elektrody 4 jsou navzájem rovnoběžné a nemusí být vždy umístěny do jedné roviny, například by mohly být upraveny do trojúhelníku, stejně jako nístějové elektrody 8.

Délka klenbových elektrod 4 (obr. 1) přiřazených svěrkám 5 se maximálně sníží použitím vodivých ramen 6. Například délky klenbových elektrod 4 mohou být menší než 2 metry pro pec o výkonu řádově 40 MW.

Pro zlepšení podmínek lokalizování tavícího pásma 14 se mohou přívodní vodiče 7. 7a. 7b. 7c (obr. 1, 2, 3 a 4) orientovat směrem od tavícího pásma 14. přičemž tyto vodiče mají být co nejblíže k peci a v zásadě navzájem rovnoběžné.

Vzhledem k okolnosti, že vana nemá tvořit magnetické stínítko, má dno 2 kovové vany 1 minimální tloušťku. Má mezi zpětnými vodiči 9 a vnitřním povrchem 2a poměrně nízkou magnetickou permeabilitu o hodnotě přibližně 40 až přibližně 500. Pro tento účel se s výhodou použije nemagnetický kovový materiál.

V případě bočního přesazení mezi klenbovými elektrodami a nístějovými elektrodami, jak je to znázorněno na obr. 4, je přívodní otvor 12 železného šrotu a odtah 13 kouřových plynů umístěn přibližně v prodloužení klenbových elektrod 4a. 4b. 4c tavícího pásma 14 a nístějových elektrod 8a, 8b. 8c. Přívod 16 legovacích prvků a přívod kyslíku 17. odstruskovací práh 18. odlévací otvor 19 a přívod 20 vápna jsou vesměs v tomto případě umístěny na straně protilehlé ke straně, do níž bylo přesazeno taviči pásmo Γ4. Pro příznivé ovlivnění tavícího pásma 14 je žádoucí, aby vhánění kyslíku zařízením 21 bylo prováděno na povrch kovu trubkou umístěnou na straně přivádění a odvádění proudu, to znamená na straně klenby, kam přicházejí přívodní vodiče 7a. 7b. 7c a odkud odcházejí zpětné vodiče 9a. 9b. 9c.

Vynález tedy navrhuje pec o poměrně jednoduchém provedení, které umožňuje důmyslné použití magnetického pole vytvořeného elektrickými vodiči, aby se dosáhlo přesné lokalizace tavícího pásma do nejvhodnějšího místa. Takto se dosáhne daleko lepšího výsledku, než jak by ho bylo možno dosud docílit.

-4CZ 281855 B6

Vynález není omezen na znázorněné a podrobně popsané příklady provedení a může být v jeho rámci různě obměňován. Zejména lze podle potřeby různě volit počet a uspořádání vodičů.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

10 1. Oblouková tavící pec pro plynulé tavení železného šrotu na stejnosměrný proud, obsahující vanu (1) se svislou osou (zz’), uzavřenou klenbou (Γ) a mající dno (2) tvořící nístěj (3) obloženou žárovzdomým materiálem, přičemž v klenbě (Γ) je vytvořen otvor (12) pro plynulý přívod železného šrotu do pece, skupinu klenbových elektrod (4) obsahující nejméně jednu elektrodu procházející do vany (1) klenbou (Γ) a skupinu nístějových elektrod (8) obsahující nejméně jednu 15 elektrodu vytvořenou ve dně (2) pece, a zdroj (23) stejnosměrného proudu mající dva póly připojené jednak k elektrodám (4) klenby a jednak k elektrodám (8) nístěje dvěma skupinami odpovídajících vodičů, a to přívodními vodiči (7) a zpětnými vodiči (9) proudu, pro vytváření nejméně jednoho elektrického oblouku (15) s tavením železného šrotu a tvorbou taveniny (10) roztaveného kovu, vyznačená tím, že skupina elektrod (4) klenby je přesazena na jednu

20 stranu osy (zz’) vany (1), skupina elektrod (8) nístěje a přívodní otvor (12) železného šrotu jsou přesazeny na opačnou stranu, a zpětné vodiče (9), napojené na elektrody (8) nístěje, procházejí pod povrchem (2a) dna (2) vany, vytvořeným z magneticky propustného materiálu, co nejblíže k povrchu (2a) a jsou orientovány z uvedených elektrod (8) směrem ke druhému pólu okolo odpovídající geometrické svislice, na níž leží odpovídající elektroda (4) klenby.
2. Oblouková tavící pec podle nároku 1, vyznačená tím, že obsahuje nejméně dvě elektrody (4a, 4b, ....) klenby, uložené ve skupině uspořádané v rovině (BB) a nejméně dvě elektrody (8a, 8b, ....) nístěje uložené ve skupině uspořádané v rovině (CC), přičemž uvedené roviny (BB, CC) elektrod klenby a elektrod nístěje jsou přesazeny na navzájem opačné strany od 30 osy (zz’) pece (1), přičemž elektrody (4a, 4b, ....) klenby jsou napojeny na skupinu vzájemně rovnoběžných vodičů (7a, 7b, ....), orientovaných napříč k rovině (BB) elektrod (4a, 4b, ....) klenby, a elektrody (8a, 8b, .....) nístěje jsou napojeny na skupinu zpětných vzájemně rovnoběžných vodičů (9a, 9b,....), orientovaných napřič k rovině (CC) elektrod nístěje.

35
3. Oblouková tavící pec podle nároků 1 nebo 2, vyznačená t í m, že elektrody (8) nístěje jsou uloženy mezi elektrodami (4) klenby a přívodním otvorem (12) železného šrotu.
4. Oblouková tavící pec podle nároku 2, vyznačená tím, že elektrody (4a, 4b, klenby a elektrody (8a, 8b,.....) nístěje jsou umístěny v rovinách (BB, CC), které jsou vzájemně

40 spolu rovnoběžné a zpětné vodiče (9a, 9b, ....), napojené na elektrody (4a, 4b, ...) nístěje, jsou rovnoběžné s přívodními vodiči (7a, 7b,....), napojenými na elektrody (4a, 4b, ....) klenby.
5. Oblouková tavící pec podle nároku 4, vyznačená tím, že skupina elektrod (4) klenby má střed na svislé rovině (AA) souměrnosti pece a elektrody (8) nístěje jsou bočně posunuty ke

45 straně pece vzhledem k uvedené svislé rovině (AA) a jsou uspořádány v rovině (CC) různoběžné s rovinou (BB) elektrod (4) klenby.
6. Oblouková tavící pec podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačená t i m, že dno (2) vany (1), vytvořené z kovu, mezi zpětnými vodiči (9) a jeho vnitřním povrchem (2a), má relativní

50 magnetickou permeabilitu od 40 do 500.
7. Oblouková taviči pec podle nároku 1, vyznačená tím, že vana (1) je na straně, umístěné pod přívodním otvorem (12) železného šrotu, opatřena výztuhou (3’) z žárovzdomého materiálu.

5
8. Oblouková taviči pec podle nároku 7, vyznačená tím, že výztuha (3’) ze žárovzdomého materiálu je vytvořena z oxidů kovů.
9. Oblouková taviči pec podle nároku 7, vyznačená tím, že výztuha (3’) je vytvořena ze žárovzdomé litiny.
10. Oblouková taviči pec podle nároku 7, vyznačená tím, že výztuha (3’) je vytvořena ze žárovzdomé oceli.
11. Oblouková taviči pec podle nejméně jednoho z nároků 1 až 10, vyznačená tím, že

15 vana (1) je uložena výkyvné okolo vodorovné osy (yy’) ležící ve svislé rovině (AA) souměrnosti, na níž leží střed nejméně jedné skupiny elektrod (4) klenby, pričemž na jedné straně uvedené roviny (AA) souměrnosti je umístěn licí otvor (19) a na druhé straně roviny souměrnosti (AA) je umístěn . odstruskovací práh (18).

20
12. Oblouková taviči pec podle nejméně jednoho z nároků 1 až 11, vyznačená tím, že na opačné straně vzhledem ke přívodnímu otvoru (12) železného šrotu jsou umístěny přívod (16) legovacích prvků a dmýchací přívod (17) kyslíku.
13.Oblouková taviči pec podle nejméně jednoho z nároků lažl2, vyznačená tím, že na 25 straně zdroje (23) stejnosměrného proudu obsahuje ústroji (21) pro vhánění kyslíku na povrch kovu.