DE2715068A1

DE2715068A1 - Supply system for arc furnace - has gas pipe enclosed coaxially inside current supply tube and both are enclosed inside casing

Info

Publication number: DE2715068A1
Application number: DE19772715068
Authority: DE
Inventors: Konstantin Sergeevitsch Elcov; Georgij Michajlovit Grigorenko; Sergej Arsentjevi Kanibolockij; Nikolaj Michajlovitsch Kiselev; Albert Nikitovitsch Korotkov; Viktor Iosifovitsch Lakomskij; Alexej Ivanovitsch Pachonov; Ivan Vasiljevitsch Schejko; Vladimir Denisov Schevtschenko; Gennadij Fedorovitsch Torchov
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1977-04-04
Filing date: 1977-04-04
Publication date: 1978-10-12
Also published as: DE2715068C2

Abstract

The supply system, for an arc furnace, has its current supply line comprising a tube (7) which coaxially encloses its gas pipe (6). Both tube and pipe are enclosed by a coaxial casing (1). This casing meets a flange (8) at one end. The flange has a channel for supplying flux to the inside of the casing and two further channels (13, 14) for supplying gas and water to the pipe and tube. The advantage lies in the supply system having effective and simple seals and in providing adequate cooling.

Description

Beschreibung description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie, insbesondere auf Speisungssysteme für Plasmalichtbogen-Ofen. The present invention relates to the field of metallurgy, in particular on feed systems for plasma arc furnaces.

Die Erfindung kann in Plasmalichtbogen-Öfen angewendet werden. The invention can be used in plasma arc furnaces.

Es ist ein Speisungssystem für Plasmalichtbogen-Öfen /Urheberschein der UdSSR 337035 C 21c 5/56 1972/ bekannt, das eine mit der Elektrode gleichachsige Gasleitung besitzt, die einen metallischen Hohl zylinder darstellt, an dessen unterem Ende eine Elektrodo befestigt wird. Das Speisungssystem des Plasmalichtbogen-Ofens besitzt auch eine Vorrichtung für die Zuführung von Fluasmittel in die Schmelzzone, die eine portionsweise oder kontinuierliche Flussmittelzuführung gestattet, sowie eine Baugruppe zur Befestigung der Elektrode an die Gasleitung, bestehend aus zwei festhaltenden Kupplungshälften und einem Spannring. It is a supply system for plasma arc furnaces / copyright of the USSR 337035 C 21c 5/56 1972 / known, the one coaxial with the electrode Has gas line, which is a metallic hollow cylinder, at the bottom An electrodo is attached to the end. The feed system of the plasma arc furnace also has a device for feeding fluid into the melting zone, which allows a portion-wise or continuous supply of flux, as well as an assembly for attaching the electrode to the gas line, consisting of two retaining coupling halves and a clamping ring.

Das bekannte Speisungssystem ermöglicht die Zuführung von Gas und Flussmittel durch den Hohlraum der Gasleitung und der Elektrode in die Schmelzzone. Die Stromversorgung der Elek trode erfolgt über die Gasleitung. The known feed system allows the supply of gas and Flux through the cavity of the gas line and the electrode into the melting zone. The elec trode is supplied with power via the gas pipe.

Jedoch sind in dem bekannten Speisungssystem bedeutende Vorlu3te an Elektroenergie zu verzeichnen, da eine zuverlässige Zuführung der Stromspeisung zur Elektrode unterbleibt. Das Fehlen einer Kühlung der Gasleitung führt zum vorzeitigen Ausfall derselben wegen eines starken Temperaturgefälles zwischen der Temperatur der- flüssigen Schmelze und der Temperatur des umgebenden Mediums beim Beschicken des Ofens. Die verwendete Baugruppe zur Befestigung der Elektrode an der Gasleitung gewährleistet keine zuverlässige Abdichtung der Verblndungsstolle zwischen der Elektrode und der Gasleitung, weil bei der Erwärmung der Teile der Befestigungsbaugruppe während des Schmelzvorgangs ein Undichtwerden der Verbindung eintritt. However, there are significant outlets in the known supply system recorded in electrical energy, as a reliable supply of electricity to the electrode is omitted. The lack of cooling of the gas line leads to premature Failure of the same due to a strong temperature gradient between the temperatures the liquid melt and the temperature of the surrounding medium during charging of the furnace. The assembly used to attach the electrode to the gas line does not guarantee a reliable sealing of the veneer tunnel between the electrode and the gas line, because during the heating of the parts of the fastening assembly The connection becomes leaky during the melting process.

Der Erfindung liegt die AufGabe zugrunde, ein Speisungssystem für Plasmalichtbogen-Öfon zu schaffon, dessen Konstruktion es ermöglicht, eine zuverlässige Zufuhr der Elektroenergie zur Elektrode, die erforderliche Kühlung aller Elenente und eine zuverlässige Abdichtung der Verbindung der Elektrode mit der Gasleitung zu gewährleisten. The invention is based on the task of providing a feed system for Plasma arc furnace to schaffon, the design of which allows a reliable Supply of electrical energy to the electrode, the necessary cooling of all elements and a reliable sealing of the connection of the electrode to the gas line to ensure.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelost, dass im Speisungssystem für Plasmalichtbogen-Öfen, das eine mit der Blektrode des Plasmalichtbogen-Ofens gleichachsige Gasleitung, eine Baugruppe zur Befestigung der Elektrode an der Gasleitung, die in Form von zei Kupplungshälften und eines Spannringes ausgeführt ist, enthält sowie eine Vorrichtung für die Zuführung von Flussmittel in die Schmelzzone, gemäss der Erfindung ein stromführendes Element, das als zur Gasleitung koaxialer Hohlzylinder ausgebildet ist, und ein Gehäuse vorhanden ist, in dem das stromführende Element und die Gasleitung angeordnet sind, wobei ausserdem das Speisungssystem mit einem Flansch versehen ist, an welchem das Gehäuse und die Vorrichtung zur die Zuführung von Flussmittel in die sohmelzzone befestigt sind und welcher Kanäle zur Gas- und Wasserzufuhr sowie einen Kanal zur Flussmittelzuführung besitzt. The task at hand is solved in that in the feed system for plasma arc furnaces, the one with the Metal electrode of the plasma arc furnace coaxial gas line, an assembly for attaching the electrode to the gas line, which is designed in the form of two coupling halves and a clamping ring contains and a device for the supply of flux into the melting zone, according to According to the invention, a current-carrying element, which is used as a hollow cylinder coaxial with the gas line is formed, and a housing is present in which the current-carrying element and the gas line are arranged, in addition, the feed system with a Flange is provided on which the housing and the device for feeding of flux are attached to the sohmeltzone and which channels to gas and Has water supply and a channel for supplying flux.

Es ist zweckmässig, dass die Länge der Gasleitung die Längenabmessung des Gehäuses um eine Grösse überschreitet, die kleiner als ZWei Durchmesser der Gasleitung ist. It is useful that the length of the gas line corresponds to the length dimension of the housing by a size that is smaller than two diameter of the Gas pipe is.

Es ist sinnvoll, dass die Baugruppe zur Befestigung der Elektrode an der Gasleitung ein Diaphragma, das in Form eines dünnwandigen abgestumpften Kegels ausgebildet und innerhalb der Kupplungshälften zwischen dem Gehause und der Elektrode untergebracht ist, und Dichtungen besitzt, von denen eine zwischen dem Gehäuse und dem Diaphragma, die andere aber zwischen der Elektrode und dem Diaphragma angeordnet ist. It makes sense to have the assembly used to attach the electrode on the gas line a diaphragm in the form of a thin-walled truncated cone formed and within the coupling halves between the housing and the electrode is housed, and has seals, one of which is between the housing and the diaphragm, but the other is arranged between the electrode and the diaphragm is.

Das erfindungsgemäße Speisungssystem für Plasmalichtbogen-Ofen gestattet es, die Stabilität der Betriebsweisen des Plasmalichtbogen-Ofens sicherzustellen und die Umschmelzung von Metallen und Legierungen zu verbilligen. The feed system according to the invention for plasma arc furnaces allows it, the stability of the modes of operation of the Plasma arc furnace and to make the remelting of metals and alloys cheaper.

Im folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung gezeigten AusfUhrungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Speisungssystems für Plasmalichtbogen-Öfen und Fig. 2 den Längsschnitt eines Teils der crfindungsgemäßen Baugruppe zur Befestigung der Elektrode an der Gasleitung. In the following the invention with reference to that shown in the drawing AusfUhrungsbeispiels explained in more detail. 1 shows the longitudinal section of an inventive Feed system for plasma arc furnaces and FIG. 2 shows the longitudinal section of a part the assembly according to the invention for fastening the electrode to the gas line.

Das Speisungssystem für Plasmalichtbogen-Öfen besteht aus einem Gehäuse 1 /Fig. 1/, das als Hohlzylinder gestaltet ist, welcher eine äussere Ausdrehung 2 im unteren Teil aufweist. Uber eino Dichtung 3 rest das Gehäuse 1 in die Schmelzkammer 4 des Ofens hinein. Eine Elektrode 5 ist an der äusseren Ausdrehung 2 befestigt. Gleichachsig nit dem Gehäuse 1 ist eine Gasleitung 6 angeordnet die in Form eines gesonderten wassergekühlten Elementes ausgeführt ist. Zwischen der Gasleitung 6 und dem Gehäuse 1 befindet sich ein stromführendes Element 7, welches als Hohlzylinder koaxial zur Gasleitung 6 ausgebildet ist. Das obere Ende des stromführenden Elementes 7 hat einen zuverlässigen Kontakt mit einem Flansch 8 und das untere Ende mit dem Gehäuse 1, Das stromführende Element 7 weist in seinem unteren Teil eine Beihe am Kreisumfang angeordneter Bohrungen 9 auf, die eine zuverlässige Kühlung des Gehäuses 1 gewährleisten. Die Gasleitung 6, das stromführende Element 7 und das Gehäuse 1 sind aiu Flansch 8 mit Hilfe eines Einsatzes 10 und einer Büchse ii befestigt. Der Einsatz 10 stellt einen Hohlzylinder mit einer äusseren Ausdrehung zum Befestigen des Gehäuses 1 dar. Der Flansch 8 besitzt einen Kanal 13 zur Kühlwasserzufuhr, einen Kanal 14 zur Gas zufuhr und einen Kanal 15 zur Flussmittelzuführung. Am Flansch 8 ist eine Vorrichtung 16 für die Zufuhrung von Flussmittel und eine Schiene 17 für die Stromzufuhr befestigt. The supply system for plasma arc furnaces consists of a housing 1 / Fig. 1 /, which is designed as a hollow cylinder, which has an outer recess 2 in the lower part. The housing 1 rest in the melting chamber via a seal 3 4 of the oven. An electrode 5 is attached to the outer recess 2. Coaxially with the housing 1, a gas line 6 is arranged in the form of a separate water-cooled element is carried out. Between the gas line 6 and the housing 1 is a current-carrying element 7, which as a hollow cylinder is formed coaxially to the gas line 6. The top of the live element 7 has reliable contact with a flange 8 and the lower end with the Housing 1, the current-carrying element 7 has a Beihe in its lower part Circumference of arranged holes 9, which a reliable cooling of the housing 1 guarantee. The gas line 6, the current-carrying element 7 and the housing 1 are aiu flange 8 with the help of an insert 10 and a rifle ii attached. The insert 10 is a hollow cylinder with an outer recess for fastening the housing 1. The flange 8 has a channel 13 for the supply of cooling water, a channel 14 for supplying gas and a channel 15 for supplying flux. On the flange 8 is a device 16 for the supply of flux and a rail 17 attached for power supply.

Die Baugruppe zur Befestigung der Elektrode an der Gasleitung enthält z.ei auf das Gehäuse 1 und die Elektrode 5 aufgesetzte Kupplungshälften 18, 19 und einen die Eupplungshälften umfassenden Spanriring 20. Die Beiestigungsbaugruppe enthält ein elastisches Diaphragma 21, das iu Form eines dünnwandigen abgestumpften Stufenkegels ausgebildet und innerhalb der Kupplungshälften 18, 19 zwischen dem Gehäuse 1 und der Elektrode 5 untergebracht ist. Zwischen dem Diaphragma 21 und dem Gehäuse 1 ist eine Dichtung 22 und zwischen dem Diaphragma 21 und der Elektrode 5 eine Dichtung 23 angeordnet. Die Gasleitung 6 /Fig. 2/ steht über die untere Kante des Gehäuses 1 um eine strecke L vor, die zwei Durchmesser d der Gasleitung 6 nicht überschreitet, mit des Ziel, eine zuverlässige Abdichtung der Verbindung der Elektrode 5 mit der Gasleitung 6 zu gewährleisten.Includes the assembly for securing the electrode to the gas line z.ei on the housing 1 and the electrode 5 placed coupling halves 18, 19 and a clamping ring 20 that encompasses the coupling halves. The attachment assembly contains an elastic diaphragm 21, the iu shape of a thin-walled truncated Step cone formed and within the coupling halves 18, 19 between the Housing 1 and the electrode 5 is housed. Between the diaphragm 21 and the housing 1 is a seal 22 and between the diaphragm 21 and the electrode 5 a seal 23 is arranged. The gas line 6 / Fig. 2 / stands over the lower edge of the housing 1 by a distance L, the two diameters d of the gas line 6 not exceeds, with the aim of a reliable sealing of the connection of the electrode 5 to ensure the gas line 6.

Das Speisungssystem für Plasmalichtbogen-öfen arbeitet folgenderweise. Während der Vorbereitung zum Schmelzsvorgang wird die Befestigung der Elektrode 5 /Fig.1/, die einen Erzeuger eines Niedertemperaturplasrnas darstellt, an die Gasleitung 6 in der nachstehenden Reihenfolge vorgenommen. Auf dio obere Stirnfläche der Elektrode 5 wird eine Dichtung 23 aufgelegt, auf die gleichachsig mit der Elektrode 5 das elastische Diaphragma 21 aufgesetzt viird. Auf das über die Kante des Gehäuses 1 vorstehende Ende der Gasleitung 6 zieht man die Dichtung 22 und auf das Gehäuse 1 den Spannring 20 auf. Hiernach wird die Elektrode 5 mit der Gasleitung 6 über das elastische Diaphragma 21 zusammengestossen. Die Kupplungshälften 18, 19 werden an der äusseien Ausdrehung 2 des Gehäuses 1 derart befestigt, dass sie die Elektrode 5 mit erfassen. Der Spannring 20 wird auf die Kupplungshälften 18, 19 aufgesetzt, der unter der Kraftwirkung die Kupplungshälften 18, 19 zusammenzieht, welche sich auf der kegeligen Ausdrehung des Gehäuses 1 bewegen und die Elektro de 5 an die Gasleitung 6 heranziehen. Das der Verformung des ela,tischen Diaphragmas 21 werden die Elektrode 5 und die Gasleitung 6 zuverlässig dicht miteinander verbunden. The feed system for plasma arc furnaces works as follows. During the preparation for the melting process, the fastening of the electrode is carried out 5 / Fig. 1/, the one Represents the generator of a low-temperature plasma, made to the gas line 6 in the following order. On the upper On the end face of the electrode 5, a seal 23 is placed on the equiaxed with the electrode 5, the elastic diaphragm 21 is put on. On that about the edge of the housing 1 protruding end of the gas line 6 pulls the seal 22 and the clamping ring 20 on the housing 1. After that, the electrode 5 is with the gas line 6 collided via the elastic diaphragm 21. The coupling halves 18, 19 are attached to the outer recess 2 of the housing 1 in such a way that they capture the electrode 5 with. The clamping ring 20 is on the coupling halves 18, 19 put on, which pulls the coupling halves 18, 19 together under the action of force, which move on the conical recess of the housing 1 and the electric Pull de 5 onto gas line 6. That of the deformation of the elastic diaphragm 21, the electrode 5 and the gas line 6 are reliably and tightly connected to one another.

Der über die untere Kante des Gehäuses 1 vorstehende Teil der Gasleitung 6 /Fig. 2/, welcher zwei Durchmesser der Gasleitung 6 nicht überschreitet, ermöglicht es, die Verbindung der Elektrode 5 /Fig. 1/ mit der Gasleitung 6 mit Hilfe der Befestigungsbaugruppe zuverlässig abzudichten. Eine Vergrösserung des vorstehendon Teils der Gasleitung 6 über die angegebene Grenze hinaus ist unzweckmässig, weil am Ende des Schmelzvorgangs dessen Unterschmelzung erfolgen kann. In die Vorrichtung 16 für die Zuführung von Flussmittel wird granuliertes Flussrnittel aufgegeben. Nach der Abdichtung und Vakuumierung der Schmelzkrammer 4 wird sie mit Gas einer vorgegebenen Zusammensetzung durch den Kanal 14 und die Gasleitung 6 gefüllt. Die Stromspeisung zur Erregung einer Hochfrequenz-Plasmaentladung wird über die Schiene 17, den Flansch 8, das stromführendo Element 7 den unteren Teil des Gehäuses 1 und die Kupplungshälften 18, 19 zur Elektrode 5 zugeführt. Je nach dem Schmelzen der Elektrode 5 wird diese durch Verschiebung des Speisungssystems angesenkt. Während des Schmelzvorgangs werden alle Elemente des Speisungssystems mit Wasser gekühlt, das dem Speisungssystem über den Kanal des Flansches 8 und des Einsatzes 10 zufliesst. The part of the gas line protruding over the lower edge of the housing 1 6 / Fig. 2 /, which does not exceed two diameters of the gas line 6, allows it, the connection of the electrode 5 / Fig. 1 / with the gas line 6 using the mounting assembly to seal reliably. An enlargement of the protruding part of the gas pipe 6 beyond the specified limit is inappropriate because at the end of the melting process whose under-melting can take place. In the device 16 for the supply of Flux granulated flux is fed. After sealing and vacuuming the melting chamber 4 is it with gas of a predetermined composition by the Channel 14 and gas line 6 filled. The power supply to excite a high-frequency plasma discharge is via the rail 17, the flange 8, the current-carrying element 7 the lower Part of the housing 1 and the coupling halves 18, 19 are fed to the electrode 5. Ever After the electrode 5 has melted, it is replaced by the displacement of the supply system lowered. During the melting process, all elements of the supply system are cooled with water, the feed system via the channel of the flange 8 and the Insert 10 flows.

Während des Schmelzens erfolgt durch den Kanal 14 und die Gasleitung 6 die Zufuhr des plasmabildenden Gases und mit Hilfe der Vorrichtung 16 durch den Kanal 15 unb die Gasleitung 6 die Zuführung des Flussmittels. Nach Beendigung des Schmelzvorgangs wird die Stromspeisung ausgeschaltet, die Zuführung des plasmabildenden Gases und des Flussmittels unterbunden, die Schmelzkrammer 4 undicht gemacht und der Rest der Elektrode 5 abgenommen. Zur Abnahme der Elektrode 5 von der Gasleitung 6 wird der Spannring 20 angehoben, die Kupplungshälften 18, 19 abgenommen una der Rest der Elektrode 5 freigegeben.During the melting takes place through the channel 14 and the gas line 6 the supply of the plasma-forming gas and with the aid of the device 16 through the Channel 15 unb the gas line 6 the supply of the flux. After the During the melting process, the power supply is switched off, the supply of the plasma-forming Gas and flux prevented, the melting chamber 4 made leaky and the rest of the electrode 5 removed. To remove the electrode 5 from the gas line 6, the clamping ring 20 is raised, the coupling halves 18, 19 removed and the The rest of the electrode 5 is released.

Die vorgeschlagene Konstruktion des Speisungssystems für Plasmalichtbogen-Ofen ist einfach, bequem in Betrieb und Bedienung und gestattet es, die Ofenleistung zu erhöhen, die Stabilität der Betriebsweisen sicherzustellen una die Blektroenergieverluste herabzusetzen. The proposed design of the supply system for plasma arc furnaces is simple, convenient to use and operation and allows to increase the furnace output, to ensure the stability of the operating modes and a to reduce the electrical energy losses.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Feed system for plasma arc furnaces PATENT CLAIMS: 1. Feed system for plasma arc furnaces with one with the electrode of the plasma arc furnace equiaxed gas line, an assembly zt: r attachment of the electrode to the Gas line, designed in the form of two coupling halves and a clamping ring as well as a device for feeding flux into the melting zone, d a d u r c h II g e k e k e n n n z e i c h n e t that it is with a current-carrying element (7), which is designed as a hollow cylinder coaxial with the gas line, and with a Housing (1) is provided in which the current-carrying element (7) and the gas line (6) are arranged, the feed system also has a flange (8), en which the housing (1) and the device (16) for the supply of flux are attached to the melting zone and which channels (14, 13) to Has gas and water supply and a channel for supplying flux.

2. Feed system for plasma arc furnaces according to claim 1, d a d u r o h g e k e n n n n z e i c h n e t that the length of the gas line (6) is the length dimension of the housing (1) by a distance (L) which is smaller than two diameters (d) the gas line (6).

3. Feed system for plasma arc furnace according to claims 1 or 2, d u r c h e k e k e n n n z e i c h n e t that the assembly for fastening the Electrode on the gas line has a diaphragm (21) in the form of a thin-walled truncated cone and formed within the coupling halves (18, 19) between the housing (1) and the electrode (5) is accommodated, as well as seals (22, 23), one of which (22) extends between the housing (1) and the diaphragm (21) is, while the other (23) between the electrode (5) and the Diaphragm (21) is arranged.