HU186750B

HU186750B - Method and apparatus for melting charges in arc furnace

Info

Publication number: HU186750B
Application number: HU231880A
Authority: HU
Inventors: Lvovics V Rosenberg; Igor P Brukovszki; Szergej M Nekhamin; Mark A Ryss; Borisz B Pelts; German V Szerov; Alexand N Popov; Gennadi D Boguljubov; Leonyid A Riazacsev; Jurij S Joffe; Grigorij B Fridman; Leonyid I Bojcsov; Petr D Andrienko; German V Kovaljev; Szergej A Szankov; Vlagyimir V Fomenko; Valerij I Sztalev; Pavel K Greditor; Sztaniszlav V Petrov; Vlagyimir G Masijanov
Original assignee: Lvovics V Rosenberg; Igor P Brukovszki; Szergej M Nekhamin; Mark A Ryss; Borisz B Pelts; German V Szerov; Alexand N Popov; Gennadi D Boguljubov; Leonyid A Riazacsev; Jurij S Joffe; Grigorij B Fridman; Leonyid I Bojcsov; Petr D Andrienko; German V Kovaljev; Szergej A Szankov; Vlagyimir V Fomenko; Valerij I Sztalev; Pavel K Greditor; Sztaniszlav V Petrov; Vlagyimir G Masijanov
Priority date: 1980-09-23
Filing date: 1980-09-23
Publication date: 1985-09-30

Abstract

A találmány tárgya eljárás és berendezés adagoknak ívkemencében való olvasztására. A találmány szerinti olvasztási eljárással a kemence adagját villamos váltakozó áramú ívkemencében olvasztjuk, A találmány szerinti olvasztási eljárás újdonsága abban van, hogy az ipari váltakozó áram frekvenciáját 0,05—30 Hz közötti frekvenciatartományban változtatjuk, vagy ezen frekvenciatartományban állandó frekvenciát alkalmazunk, az ív kemencében végrehajtott olvasztás a redox reakciók végrehajtására, majd az olvadék és a salak csapolására. A találmány szerinti eljárás megvalósítására szolgáló berendezésnek a villamos ívkemence transzformátora szekundertekercsáhez csatiakozó frekvenciaátalakító kapcsolása van. Az áramveze tőkhöz bemenetéivel az elektródákhoz csatlakozó vezérlőegység van beiktatva a frekvenciaátalakító részére. A vezérlőegység kimenetel a frekvenciaátalakító vezérlőbemeneíeihez kapcsolódnak. A berendezésnek egy, az ívkemence teljesítményét szabályozó teljesítményszabályozó egysége van, amely az elektródákat mozgató mozgatószerkezethez csatlakozik, és ez utóbbival erőzáró kapcsolatban van. A találmányt a legelőnyösebben a vaskohászatban, a színesfémkohászatban, a kémiai iparban és a tűzálló anyagokat előállító iparágakban alkalmazhatjuk. A találmány szerinti kemenceadag olvasztására szolgáló eljárás, és az eljárás megvalósítására szolgáló berendezés a villamos ívkemence teljesítményének jelentős növelését teszi lehetővé, csökkenti a gyártási ráfordítást, javítja a hatásfokot és jelentősen csökkenti a villamos ίνkeme nce meddő teljesítményét. FiE.1 -1-The present invention relates to a method and apparatus for fusing doses in an arc furnace. The novelty of the melting process according to the invention is that the frequency of the industrial alternating current is varied in the frequency range of 0.05 to 30 Hz, or that a constant frequency is applied in this frequency range, performed in the arc furnace. melting to perform the redox reactions and then melt the melt and slag. The apparatus for implementing the method according to the invention has a switching frequency converter connection to the secondary coil of the electric arc furnace. The power supply inputs of the current are fitted with a control unit connected to the electrodes for the frequency converter. The control unit output is connected to the control inputs of the frequency converter. The apparatus has a power control unit for controlling the performance of the arc furnace, which is connected to the actuator that moves the electrodes and has a force-locking connection with the latter. The invention is most advantageously applied in iron metallurgy, non-ferrous metallurgy, chemical industry and refractory industries. The process for melting the furnace element according to the invention and the apparatus for carrying out the process allows for a significant increase in the electric arc furnace performance, reduces production costs, improves efficiency, and significantly reduces the power of the electric ίνkeme nce. FiE.1 -1-

Description

A találmány tárgya eljárás és berendezés adagoknak ívkemencében való olvasztására. A találmány tárgya a villamos fémkohászat területére tartozik, előnyösen alkalmazható acél- és a színesfémkohászat, a kémiai ipar és a tűzálló anyagokat előállító iparágak területén. 5The present invention relates to a process and apparatus for melting portions in an arc furnace. Field of the Invention The present invention relates to the field of electrical metallurgy, preferably to steel and non-ferrous metallurgy, chemical industry and refractory industry. 5

Ismeretes egy olyan olvasztási eljárás, amelyet F. P. Edneral „Elektrometallurgie von Stahl und Ferrolegierungen” („Metallurgija”, . Moszkva, 1977., 103-157, 378-456 oldalak) ismertet. Ezt az olvasztási eljárást ércredukáló vagy ív-acélolvasztó kemencéknél alkalmazzák, 1 q amelyeknek ipari frekvenciájú (f = 50 Hz) váltakozó áramú tápáramforrása van. Az eljárás körébe tartozik az adag adagolása, olvasztása, a redox reakció végrehajtása, valamint a csapolási művelet. Ezen eljárás megvalósítására olyan ívkemencét alkalmaznak, amelyet az 15 alábbi irodalmi forrás ismertet részletesebben: L. E. Nikolszkij és társai „Industrieanlagen fúr eine Lichtbogenheizung und dérén Paraméter” („Energija” Kiadó, Moszkva, 1971., 16—26, 94—109 oldalak). Ennél a berendezésnél az ívkemence kivezetésekkel ellátott elekt- 20 ródái transzformátorhoz csatlakoznak. A berendezés az elektródák állítására és mozgatására szolgáló szerkezettel rendelkezik, valamint automatikus adagolószerkezettel van ellátva, végül pedig a villamos teljesítmény automatikus szabályozására szolgáló szervvel rendel- 25 kezik.A melting process known from F. P. Edneral's "Elektrometallurgie von Stahl und Ferrolegierungen" ("Metallurgy", Moscow, 1977, pp. 103-157, 378-456) is known. This melting process is used for ore-reducing or sheet-steel melting furnaces, which have an industrial frequency (f = 50 Hz) AC power supply. The process includes batch addition, melting, performing a redox reaction, and tapping. To perform this process, an arc furnace is used which is described in more detail in the following 15 references: "Industrial Industries", "Energija", Moscow, 1971, 16-26, 94-109. In this apparatus, the electrodes of the arc furnace with terminals are connected to a transformer. The apparatus has a mechanism for adjusting and moving the electrodes, an automatic feed device and, finally, a means for automatically regulating the electrical power.

A fent ismertetett eljárás hátránya, hogy igen nagy energiaveszteséggel dolgozik, ami onnan ered, hogy a feszültség szabályozása fokozatmentesen nem hajtható végre, és hogy az elektródák helyzete instabil. Ennek a 3C berendezésnek igen kis hatásfoka van, ami a nagy meddőteljesítményre vezethető vissza, amely meddőteljesítmény a teljes teljesítményfelvétel 50-60 %-át is elérheti.The disadvantage of the above-described process is that it operates at a very high energy loss due to the fact that voltage regulation is infinitely impossible and that the electrode position is unstable. This 3C unit has very low efficiency, which can be attributed to high reactive power, which can reach 50-60% of total power consumption.

Az ívkemence teljesítményének növelésekor az energiaveszteség arányosan növekszik. A meddőtcljesítmény 36 kompenzálására segédberendezést kelt alkalmazni. Fentiek következtében az igen nagy' energiaveszteségek miatt az áramvezetők keresztmetszetét — különösen a felületi és az utóhatás miatt — jelentős mértékben túl kell méretezni, és emiatt az áramvezetők kialakításához igen sok 40 rézanyagot kell felhasználni.As the arc furnace performance increases, the energy loss increases proportionally. Auxiliary equipment 36 is required to compensate for the reactive power. As a result, due to very high energy losses, the cross-section of the conductors, in particular due to the surface and after-effect, has to be significantly oversized and therefore a large amount of copper material 40 has to be used to form the conductors.

Az olvasztás folyamán az ívkemence elektródáit a teljesítmény szabályozása miatt mozgatni kell, minek következtében az ívkemence fürdőjében a termikus egyensúly eltolódik. 45During melting, the arc furnace electrodes need to be moved for power control, which results in a shift in thermal balance in the arc furnace bath. 45

Az ismertetett berendezés további hátránya az, hogy az acélszerkezet jelentős mágneses veszteségeket okoz, és hogy a mágnesezhető szerkezeti anyagokból kialakított konstrukciós elemek a túlhevítés következtében hamar tönkremennek. 50A further disadvantage of the described apparatus is that the steel structure causes significant magnetic losses and that the structural members made of magnetizable structural materials are rapidly destroyed by overheating. 50

A fázisok között teljesítmény átvitel megy' végbe, amely az ívkemence energiaeloszlásának egyenetlenségét okozza, minek következtében teljesítménycsökkenés jön létre, és a kemence tűzálló bélésanyaga is hamarabb tönkremegy. Hátrányos, hogy' az áramvezetők kereszt- 55 metszetét a felületi hatás következtében nem lehet teljesen kihasználni, ami az áramvezetők túlméretezését, azaz a szükségesnél lényegesen nagyobb tömeg alkalmazását teszik szükségessé.Power transfer occurs between the phases, which causes an uneven distribution of energy in the arc furnace, which results in a reduction in power and also the destruction of the refractory lining material. It is a disadvantage that the cross-section of the current conductors cannot be fully utilized due to the surface effect, which necessitates the over-dimensioning of the conductors, i.e. the use of a mass significantly higher than necessary.

Ismeretessé vált egy másik ívkemencék adagjának 60 olvasztására szolgáló olyan eljárás, amelynek teljesítménye 21 000 kVA. Ezt az eljárást a „Nachschlagcbuch für elektrothermische Ausrüstung” (Moszkva, „Energija” Kiadó, 1971, IX. fejezet) ismerteti.A process for melting another portion of an arc furnace 60 having a power of 21,000 kVA has become known. This procedure is described in the "Nachschlagcbuch für elektrothermische Ausrüstung" (Moscow, "Energija" Publisher, 1971, Chapter IX).

E szerint az eljárás szerint a kemencébe az adagokat 65 (koksz, kvarcit és darabolt acél) folyamatosan adagolják be a váltakozó áramú ipari Frekvenciával fűtött ívkemencébe. Az ívkemence fürdőjében a kemence töltetén átfolyó villamosáram Joule-hője és a kemence elektródáinak homlokfelületei között létrejövő ív folytán nagy hőmennyiség jön létre. Az állandóan keletkező hő a kemence töltetét izzítja, és a fürdő alsó rétegeiben olvadé-. kot hoz létre. Az olvadással egyidejűleg a vas és szilíciumoxidnak a koksz szénanyaga következtében endoterm reakciók jönnek létre, amelyek az oxidáció következtében gáz halmazállapotot hoznak létre, és az ívkemencéből ezt a gázt szén-dioxid és dioxid alakjában vezetik ki.In this process, portions 65 (coke, quartzite, and cut steel) are continuously fed into the furnace in an AC industrial frequency heated arc furnace. In the arc furnace bath, a large amount of heat is generated due to the arc generated between the Joule heat of the electric current flowing through the furnace charge and the arc face of the furnace electrodes. The constant heat heats the furnace charge and melts in the lower layers of the bath. creates a kot. Simultaneously with melting, iron and silicon oxide produce endothermic reactions with the carbonaceous material of coke which, through oxidation, produce a gaseous state and release this gas in the form of carbon dioxide and dioxide from the arc furnace.

A redukált szilícium a redukált vasolvadékban olvad meg, és a kész olvadék a fürdő alsóbb részébe folyik, ahonnan azt periodikusan ferroszilícium ötvözet és kevés salak alakjában öntőformába ömlesztik ki. A fent vázolt eljárás megvalósítására szolgáló ívkemencébe adagok olvasztására szolgáló berendezést a már említett „Nachschlagebuch für Elektrothermische Ausrüstung” című irodalom 1971. IX. fejezete ismerteti. Ez a berendezés egy transzformátorral rendelkezik, amelynek szekundertekercse áramvezető útján csatlakozik az ívkemence fürdőjében elrendezett elektródákhoz. Ezen áramvezetőhoz az ívkcinencc teljesítményének szabályozására szolgáló szerv csatlakozik, amely a teljesítmény szabályozását a teljesítményszabályozó egység kimenetéhez kapcsolt elektródamozgató szerkezet útján végzi.The reduced silicon melts in the reduced iron melt and the finished melt flows into the lower part of the bath, where it is periodically melted into a mold in the form of a ferro-silicon alloy and some slag. Apparatus for melting portions of a batch furnace for carrying out the process outlined above is described in "Nachschlagebuch für Elektrothermische Ausrüstung", cited above. . This apparatus has a transformer whose secondary coil is electrically connected to electrodes arranged in the arc furnace bath. Connected to this current conductor is a means for regulating the power of the arc cage, which regulates the power by means of an electrode actuator connected to the output of the power control unit.

Ezen ismert berendezés hátránya a nagy hőveszteség, ami a mágnesezhető szerkezeti anyagból kialakított szerkezeti elemek üregeinek vízhűtése miatt, valamint a kemence nagy terén átfolyó áram veszteségei miatt keletkeznek. Ezek a veszteségek a kemencébe bevezetett teljesítmény 6-7 %-át teszik ki. A feszültséghez képest az elektródákra adott nagy áramerősség miatt, valamint a kemence áramkörének jelentős reaktanciája következtében nem lehetséges hónapos átlagban 0,8-0,82 teljesítménytényezőt elérni, ami nagy specifikus áramfelhasználást jelent.The disadvantage of this known apparatus is the high heat loss due to the water cooling of the cavities of the structural elements made of magnetizable material and the loss of current flowing through the large furnace space. These losses account for 6-7% of the power delivered to the furnace. Due to the high current applied to the electrodes compared to the voltage and due to the high reactivity of the furnace circuit, it is not possible to achieve a monthly average power factor of 0.8-0.82, which represents a high specific power consumption.

A rézből készült áramvezető keresztmetszete 21 600 mm² nagyságú, amelyet nem lehet gazdaságosan kihasználni.The copper conductor has a cross-section of 21 600 mm ² which cannot be economically exploited.

A fent vázolt eljárás szerint a kemence adagjának olvasztásakor nem lehetséges a feszültséget a transzformátor karakterisztikája következtében villamos üzemben fokozatmentesen szabályozni, miért is szükséges, hogy az elektródákat a fürdő villamos ellenállása és a transzformátor feszültségfokozatai következtében létrejövő feszültségugrások miatt egészen 1000 mm nagyságrenden belül állítani kell.According to the process outlined above, it is not possible to continuously regulate voltage during electrical melting of the furnace dose due to the characteristics of the transformer, which is why it is necessary to adjust the electrodes up to 1000 mm due to the electrical resistance of the bath and the transformer voltages.

Célunk, hogy az ívkemencék adagjainak olvasztására olyan eljárást és berendezést javasoljunk, amely az ívkemence villamos teljesítményének fokát jelentősen növeli, és amely lehetővé teszi, hogy az elektromágneses veszteségeket csökkentsük, a teljesítménytényezőt pedig a hálózati frekvenciánál kisebb üzemi frekvenciái alkalmazva csökkentsük, és hogy az áram frekvenciájának szabályozásával, valamint fokozatmentes fcszültségszabáiyozás alkalmazásával az ismert eljárások és berendezések hátrányait kiküszöböljük.Our aim is to propose a process and apparatus for melting batches of arc furnaces which significantly increases the degree of electrical power of the arc furnace, which allows to reduce electromagnetic losses, and to reduce the power factor by using operating frequencies lower than the mains frequency and and the use of infinitely variable voltage control overcomes the drawbacks of known methods and devices.

A találmányi gondolat lényege abban van, hogy a váltakozó árammal táplált villamos ívkemencében a kemence adagénak olvasztását, a redox reakciót, és a kész olvadéknak, valamint a salaknak öntését a találmányi gondolat értelmében úgy végezzük, hogy a kemence tápáramának frekvenciáját 0,05—30 Hz között váltakoz-21The idea of the invention is to melt the batch of the furnace, the redox reaction, and the casting of the finished melt and the slag in the AC arc furnace, in accordance with the present invention, at a frequency of 0.05 to 30 Hz. alternating between-21

186 750 tatjuk és ezt az áramot adjuk az ívkemence fürdőjének elektródáira.186,750 and this current is applied to the electrodes of the arc furnace bath.

A találmány szerinti eljárás megvalósítására szolgáló berendezésnek olyan transzformátora van, amelynek szekundertekercse az ívkemence fürdőjében levő elektródákhoz áramvezetékekkel csatlakozik. Az áramvezetőkhöz és az ívkemence elektródáihoz egy elektródamozgatószerkezettel összekötött ívkemence teljesítményszabályozó egység csatlakozik. A találmány szerint a transzformátor szekundertekerc.se és az ívkemence elektródái között az áramvezető megszakításában egy frekvenciaátalakító és ez utóbbihoz és az áramvezetőhöz az elektródáktól egy villamos jeladón át a frekvenciaátalakító részére szolgáló vezérlőegység van beiktatva.The apparatus for carrying out the process of the present invention comprises a transformer having a secondary coil connected to the electrodes in the arc furnace bath by power lines. An arc furnace power control unit coupled to the electrode actuator is connected to the current conductors and the arc furnace electrodes. In accordance with the invention, a frequency converter is provided between the transformer secondary coil and the arc furnace electrodes for interrupting the current conductor and a control unit for the latter and the conductor for the frequency converter from the electrodes via an electric transmitter.

A frekvcnciaátalakítóban és a berendezés árainvczctőiben a meddőteljesítmény csökkentésére előnyösen a találmány értelmében a frekvencíaátalakító azonos típusú szeleppárokból van kialakítva, amelyeknek mindhárom ágában antiparallel kapcsolású szelepek vannak elhelyezve. A szeleppel ellátott áramágak primercsatlakozású szelepcsoportjai a transzformátortól kiindulva az áramvezetők egyik fázisával vannak összekötve, az egyik csoport szeleppel ellátott áramágak szekundercsatlakozásai egy lezáró sínhez vannak kötve. Az együk párhoz tartozó szelepcsoport csatlakozósínei egymástól el vannak szigetelve és az ívkemence elektródáinak egyikéhez csatlakozik. Az elektródák áramvezetőinek egy szakasza bifillárisan elrendezett sínek alakjában van kivitelezve, és a frekvenciaátalakító vezérlőszerkezetének kimenetei ez utóbbinak villamos szelepeihez van kötve, a villamos szelepeknek egyenes és fordított irányban való váltakozó nyitására és zárására, a zárások és nyitások között szabály ózható idejű szünetekkel.Preferably, the frequency converter in the frequency converter and in the price inverters of the device is formed by the same type of valve pair, each of which has valves with anti-parallel coupling in each of its branches. Primary connection groups of valves are connected to a phase of the conductors starting from the transformer, secondary connections of one group of valves are connected to a terminating rail. The coupling rails of the valve group of one pair are insulated from one another and are connected to one of the arc furnace electrodes. A section of the current conductors of the electrodes is implemented in the form of a bifillary array of rails and the outputs of the frequency converter control mechanism are connected to the latter's electric valves for alternating opening and closing of the electric valves in straight and reverse directions.

A találmány szerinti berendezés frekvenciaátalakítójának kapcsolása célszerűen a közvetlen frekvenciaátalakítás céljából azonos típusú villamos szelepcsoporípárokból van kialakítva, aholis mindegyik párban a villamos szelepcsoportok egymással és az jvfénykemence elektródjaival villamosán vannak összekötve. A villamos szelepek csoportjainak lezárósínjei egymással párhuzamosak és egy villamos szelepcsoport első, második és harmadik ágainak szekunder csatlakozásai ugyanezen pár másik szelepcsoportjának mindenkori harmadik, második és első fázisához tartozó ágak szekundercsatlakozásaival azonos tengely mentén vannak elhelyezve.The switching of the frequency converter of the apparatus according to the invention is advantageously made up of electric valve group pairs of the same type for direct frequency conversion, in which each pair of electric valve groups are electrically connected to each other and to the electrodes of the light furnace. The sealing rails of the groups of electric valves are parallel to each other and the secondary connections of the first, second and third branches of an electric valve group are arranged along the same axis as the secondary connections of the respective third, second and first phase branches of the other valve groups.

A találmány ezen célkitűzései és előnyei az alábbiakban részletesen ismertetendő kiviteli példa alapján láthatók a csatolt rajz segítségével. A rajzon azThese objects and advantages of the present invention will be apparent from the following detailed description of an exemplary embodiment. In the drawing it is

1. ábra az ívkemencék adagjának olvasztásához alkalmazott találmány szerinti berendezést szemléltetjük blokkvázlat alapján, aFig. 1 is a block diagram illustrating an apparatus for melting a dose of arc furnaces in accordance with a block diagram;

2. ábra az ívkemenee adagjának olvasztására szolgáló berendezés elvi vázlatát ismertetjük, aFig. 2 is a schematic diagram of an apparatus for melting a portion of an arc boom, a

3. ábra a találmány szerinti frekvenciaátalakító berendezésünk elvi vázlatát szemlélteti, aFigure 3 illustrates a schematic diagram of our frequency converter according to the invention, a

4. ábra a frekvenciaátalakító egyik pár villamos szelepcsoportját szemlélteti, azFig. 4 illustrates a pair of electric valve assemblies of a frequency converter

5. ábra a találmány szerinti villamos szelepágak áramainak pillanatnyi értékeit szemlélteti különböző időpontokban.Fig. 5 illustrates the instantaneous values of currents of the electric valve branches according to the invention at various times.

Az ívkemencében az adag olvasztására szolgáló eljárásunk példakénti foganatosításának módját a rajzok alapján ismertetjük részletesebben.The exemplary embodiment of our method for melting a portion in a arc furnace will be described in greater detail on the basis of the drawings.

Az 1. ábra a találmány szerinti ívkemence adagiának olvasztására szolgáló berendezést szemlélteti blokkvázlat alapján. Ez a berendezés a hálózati feszültség átalakítására 1 transzformátorral rendelkezik. Az 1 transzformátornak az 1. ábrán nem ábrázolt szekunder tekercse 2 áramvezetőn át az 5 ívkemence 4 fürdőjében elhelyezett 3 elektródákhoz csatlakozik. A 2 áramvezető egyik megszakításában van a 6 frekvenciaátaiakító. A 2 áramvezető egyik részért, a 3 elektródák irányában egy villamos 7 jeladó van elhelyezve.Fig. 1 is a block diagram illustrating an apparatus for melting a portion of an arc furnace according to the invention. This apparatus has a transformer 1 for converting the mains voltage. The secondary winding of transformer 1 (not shown in Fig. 1) is connected via a conductor 2 to electrodes 3 located in the bath 4 of the arc furnace 5. In one of the interruptions of the current conductor 2, the frequency converter 6 is provided. An electrical transducer 7 is disposed in the direction of the electrodes 3 for one part of the conductor 2.

A 2 áramvezető szokás szerint a berendezés egy részét alkotja, amely csövekből, szalagokból, flexibilis kábelekből, vezetőkből és érintkező szerelvényekből van összeállítva, amelynek feladata, hogy az 1 transzformátortól a 6 frekvenciaátalakítóhoz és hogy ez utóbbi kimenetéről a 3 elektródák irányában az áramot vezesse. Az említett 6 frekvenciaátaiakító feladata, hogy az ipari áram frekvenciáját 0,05-30 Hz közötti frekvenciává alakítsa és ezt az áramot adja a 3 elektródákra. A 4 fürdő a 8 adag befogadására alkalmas, amelynek olvasztását egyrészt Joule-hővel, valamint a villamos 9 ív hőjével végezzük. Ezután a redox reakciót végezzük el, majd a 4 fürdőből a 11 csapolónyíláson csapoljuk a 10 olvadékot.The current conductor 2 is usually a part of the apparatus consisting of pipes, tapes, flexible cables, conductors and contact fittings which are intended to conduct current from the transformer 1 to the frequency converter 6 and from its output towards the electrodes 3. The function of said frequency converter 6 is to convert the frequency of the industrial current into a frequency of 0.05-30 Hz and to supply this current to the electrodes 3. The bath 4 is capable of receiving the portion 8, which is melted on the one hand with Joule heat and, on the other hand, with the heat of the electric arc 9. The redox reaction is then carried out and the melt 10 is drained from the bath 4 at the outlet 11.

A berendezés villamos teljesítményének szabályozását az ívkemence 12 teljesítményszabályozó egységével szabályozzuk, valamint a 3 elektródák mozgatására szolgáló 13 mozgatöszerkezettel. A 12 teljesítményszabályozó egység bemenetelnek egy része a 6 frekvenciaátaiakító kimenetéhez vezető 2 áramvezetőhöz csatlakozik, a feszültség érzékelésére, míg a 12 teljesítményszabályozó egység bemenetelnek másik része az áramok effektív értékének érzékelését végző villamos 7 jeladóhoz van kapcsolva, amely a 3 elektródához csatlakozó 2 áramvezetéken helyezkedik el. A 12 teljesítményszabályozó egység kimenetel az 1- ábrán nem ábrázolt villamos hajtómű gerjesztő tekercseihez csatlakozik, amely a 3 elektiódákkal erőzáróan összekötött 13 mozgatószerkezette! van összekötve. A 12 teljesítményszabályozó egység, a 13 mozgatószerkezet és a villamos 7 jeladó kapcsolásai önmagában ismert villamos kapcsolások, amelyek példám az „Industricanlagen für eine Lichtbogenerhitzung und déren Paraméter” című publikáció (L. E. Nikoiszkij, „Energija” Kiadó, Moszkva, 1971) 100—109 oldalsin van részletesen leírva.The control of the electrical power of the apparatus is controlled by the power control unit 12 of the arc furnace and the actuator 13 for moving the electrodes. A portion of the input of the power control unit 12 is connected to a current conductor 2 leading to the output of the frequency converter 6 for detecting voltage, while the other part of the input of the power control unit 12 is connected to an electric encoder 7 The output of the power control unit 12 is connected to the excitation coils of an electric actuator (not shown in FIG. 1), which is a actuator 13 which is tightly coupled to the electrodes 3! is connected. The circuits of the power control unit 12, the actuator 13 and the electric encoder 7 are known electrical circuits, as exemplified in the publication "Industricanlagen für eine Lichtbogenerhitzung und déren Parameter" (LE Nikoyskij, "Energija" Publisher, Moscow, 1971), pages 100-109. is described in detail.

Az 1. ábrán ábrázolt berendezésnek a 6 frekvenciaátalakító részére szolgáló 14 vezérlőegysége van, amelynek bemenetéi a 2 áramvezetőhöz a villamos 7 jeladó útján csatlakoznak. A 14 vezérlőegység kimenetei a 6 frekvenciaátaiakító vezérlőbemeneteihez csatlakoznak, a 6 mekvenciaálalakító frekvenciájának vezérlésére és a kimenőáram irányának meghatározására. A 6 frekvenciaátalakító 14 vezérlőegység önmagában ismert kialakítású, amelyet például a I. J. Bernstein „ThyristorFrequenzwandler ohne Gleichstromglied” („Energija” Kiadó, Moszkva, 1968) 75. oldalán ismertetnek.The device shown in Fig. 1 has a control unit 14 for the frequency converter 6, the inputs of which are connected to the current conductor 2 by means of the electric transmitter 7. The outputs of the control unit 14 are connected to the control inputs of the frequency converter 6 to control the frequency of the frequency converter 6 and determine the direction of the output current. The frequency converter control unit 14 is known per se and is described, for example, in IJ Bernstein, "ThyristorFrequenzwandler ohne Gleichstromglied" ("Energija" Publisher, Moscow, 1968), page 75.

A 2. ábra a találmány szerinti olvasztási eljárás megvalósítására szolgáló berendezés elvi vázlatát szemlélteti.Figure 2 is a schematic diagram of an apparatus for carrying out the melting process of the present invention.

Amint a 2. ábrán iátható, az i transzformátor 15 primcrtckcrcsc a 2. ábrán nem ábrázolt nagyfeszültségű háromfázisú hálózat sarkaihoz csatlakozik. Az 1 transzformátornak a 6 frekvenciaátalakítóhoz csatlakozó 16 szeku idertekercsei vannak. Az 1 transzformátor háromfázisú és Így három áramvezetövel rendelkezik. A 2^f, 2 és 2^? fázisok egy-egy 2 áramvezetövel rendelkeznek. Á 6 frekvenciaátalakító három pár azonos típusú 17', 1?” éi 17^f villamos szelepcsoport tál rendelkezik. Mind3As can be seen in Figure 2, the transformer I primcrtckcrcsc 15 is connected to the corners of a high-voltage three-phase network not shown in Figure 2. The transformer 1 has the coils 16 seced to the frequency converter 6. The transformer 1 has a three-phase and thus has three conductors. 2 ^f , 2 and 2 ^? phases each have 2 conductors. A frequency converter 6 three pairs of the same type 17 '1?' SD electric valve group 17 ^f has a bowl. Mind3

186 750 egyik 17', 17 és 17' villamos szelepcsoport három antiparallel áramágban levő 18 és 19 villamos szelepekkel rendelkezik. E helyen és a leírás további részén a 18 és 19 villamos szelepek egy áramága mindegyik 17', 17 és 17' villamos szelepcsoport egyik elemét jelenti oly értelemben, hogy a 18 villamos szelep vezetési irányával elientétesen van kapcsolva a 19 villamos szelep vezetési iránya. A 18 és 19 villamos szelepek a 2', 2 vágy 2 fázisok 2 áram vezetőjéhez, azaz az 1 transzformátor 16 szekundertekercsének egyik kapcsához csatlakoznak. A 17', 17 és 17' villamos szelepcsoportok 18 és 19 villamos szelepeinek áramágai primerkapcsaival az. 1 transzformátor 2 áramvezetőinek első 2' fázisához, második 2 fázisához és harmadik 2' Fázisához csatlakoznak. A 18 és 19 villamos szelepek áramárainak 20 szekunderkapcsai valamennyi 17', 17 és 17 szelepcsoportnál a 21 lezárósínekhez csatlakoznak. Egy pár 17', 17 és 17'” szelepcsoport 21 lezárósínei egymástól el vannak szigetelve, és a 22 mellé ká ram köri ellenállásként kialakított villamos 7 jeladó megfelelő 3 elektródájára van kötve. A 2 áramvezetők egy része a 3 elektródák irányában egymással párhuzamosan kapcsolt és a különböző 17' és 17, 17 és 17', 17’ és 17' villamos szelepcsoportok párjaihoz tartozó 21 lezárósínekhez kapcsolt bifüláris vezetékekként van kialakítva. A 2 áramvezető ilyen szerkezeti kialakítása a mágneses tér kompenzálását biztosítja az áramvezető fenti szakaszaiban, minek következtében a 3 frekvenciaátalakító primer és szekunder hálózatában a meddőteljesítmény csökken és ennek következtében jobb teljesítménytényezőt lehet elérni.186 750 one of the groups of electric valves 17 ', 17 and 17' has electric valves 18 and 19 in three anti-parallel branches. At this point and in the remainder of the specification, a current branch of the electric valves 18 and 19 is one element of each group of electric valves 17 ', 17 and 17' in the sense that the direction of the electric valve 19 is offset from the direction of electric valve 18. The electric valves 18 and 19 are connected to the current conductor 2, i.e. one of the terminals of the secondary winding 16 of the transformer 1, of the phases 2 ', 2. The primary terminals of the electric valves 18 and 19 of the electric valves 18 and 19 of the groups of electric valves 17 ', 17 and 17'. They are connected to the first 2 'phase, the second 2 phase and the third 2' phase of the current conductors 2 of the transformer 1. The secondary terminals 20 of the electric valves 18 and 19 are connected to the closing rails 21 at each valve group 17 ', 17 and 17. The sealing rails 21 of a pair of valve groups 17 ', 17 and 17' 'are insulated from one another and connected to the corresponding electrode 3 of an electrical encoder 7 formed as a circuit resistor adjacent to the circuit 22. A portion of the current conductors 2 is formed in the direction of the electrodes 3 as bipolar conductors connected in parallel to each other and terminated in terminating rails 21 belonging to different pairs of electrical valve groups 17 'and 17, 17 and 17', 17 'and 17'. Such a design of the current conductor 2 provides for compensation of the magnetic field in the above sections of the current conductor, whereby the primary and secondary networks of the frequency converter 3 reduce the power output and consequently a better power factor can be achieved.

A 14 vezérlőegység a 18 és 19 villamos szelepek nyitását és zárását szabályozható szünettel valósítja meg. A 2. ábrán látható kapcsolással kialakított berendezés lehetővé teszi, hogy a váltakozó áram frekvenciáját 0,0530 Hz között változtathassuk, oly módon, hogy négyszögletes jel alakú kimenő feszültséget kapunk, amely a hálózatban nem okoz torzítást. A 2. ábrán látható berendezés teljesítménytényezője (cosip) a hálózati árammal táplált ívkemencéhez képest lényegesen jobb.The control unit 14 performs the opening and closing of the electric valves 18 and 19 in an adjustable interval. The apparatus of the circuit shown in Fig. 2 allows the AC frequency to be varied between 0.0530 Hz so as to obtain a rectangular output voltage which does not cause distortion in the network. The power factor (cosip) of the apparatus shown in Figure 2 is significantly better than that of an arc furnace powered by mains current.

A 3. ábra a 6 frekvenciaátalakító kapcsolásának egy további kiviteli alakját szemlélteti. A 6 frekvenciaátalakító, ugyanúgy mint a 2. ábrán látható kapcsolás esetén, közvetlen frekvenciaátalakítóként van kialakítva, amely azonos típusú 17’, 17, 17’ villamos szelepcsoportokat tartalmaz, amelyeknek mindhárom ága antiparallel kapcsolású 18 és 19 villamos szelepekkel rendelkezik. A 17', 17, 17' villamos szelepcsoportok mindegyikében a 18 és 19 villamos szelepek ágainak primercsatlakozásai az 1 transzformátor 2 áramvezetőinek 2', 2, 2' fázisaihoz van kötve. Valamennyi 17' vagy 17, vagy 17’ villamos szelepcsoport ágainak 20 szekunderkapcsai a megfelelő 21 lezárósínekhez vannak kötve. Mindegyik párban a 17', 17”, 17' villamos szelcpcsoport egymással és a megfelelő 3 elektródával van összekötve.Figure 3 illustrates a further embodiment of the frequency converter circuit 6. The frequency converter 6, as in the case of the circuit shown in Fig. 2, is designed as a direct frequency converter comprising the same type of electric valve groups 17 ', 17, 17', each of which has anti-parallel electric valves 18 and 19. In each of the groups of electric valves 17 ', 17, 17', the primary connections of the branches of the electric valves 18 and 19 are connected to the phases 2 ', 2, 2' of the current conductors 2 of the transformer 1. The secondary terminals 20 of the branches of each solenoid valve group 17 'or 17 or 17' are connected to the respective sealing rails 21. In each pair, the electrical rod groups 17 ', 17', 17 'are connected to each other and to the corresponding electrode 3.

A 4. ábra egy pár villamos szelepcsoport szerkezeti kialakítását szemlélteti. Példaként az első pár 17' villamos szclcpcsoportot ábrázoljuk. Amint a 4. ábrán látható, valamennyi 17' villamos szelcpcsoport villamos szelepeinek ágai a 20 szekunderkapcsaikkal a 21 lezárósínhez vannak kötve. Egy pár 17' villamos szelepcsoporthoz tartozó 21 lezárósínek egymással szemben és egymással párhuzamosan helyezkednek el cs ezáltal bifilláris elrendezést alkotnak. A 17'villamos szelcpcsoport oknak azon primer kapcsai, amelyek a 2 áramvezető első 2' fázisához (lásd 3. ábra), második 2 fázisához ésharnia4 dik 2' fázisához csatlakoznak, itt ugyanúgy, mint a továbbiakban az első, második és harmadik fázis egy-egy íramágát jelentik. A 4. ábra kapcsán az egyik fázishoz tartozó 17' villamos szelepcsoport áramágának elrendezését ismertetjük részletesen. Az egyik 17' villamos szelepcsoport első fázisának áramága azonos tengelyirányú a másik 17’villamos szelepcsoport harmadik fázisának áramágával. Ugyanígy az egyik 17' villamos szelepcsoport 2' fázisának áramága azonos tengelyű a 17' villamos szelepcsoport első 2' fázisának tengelyirányával és mindkét 17’ villamos szelepcsoport második 2 fázisának áramágai egymáshoz képest azonos tengelyirány úak.Figure 4 illustrates the construction of a pair of electric valve assemblies. By way of example, the first pair of electrical sclcp groups 17 'are depicted. As shown in Fig. 4, the branches of the electrical valves of each of the groups of electric ratchets 17 'are connected to the sealing rail 21 by their secondary terminals 20. A pair of sealing rails 21 for a group of electric valves 17 'are opposed and parallel to each other, thereby forming a bifillary arrangement. The primary terminals of the 17'electric selector group are connected to the first 2 'phase (see Fig. 3), the second phase 2 and the parallel 2' phase of the current conductor 2, hereunder as hereinafter referred to as the first, second and third phases. they represent a branch of the writing. Referring now to Figure 4, the circuit arrangement of the electric valve group 17 'associated with one phase is described in detail. The flow of the first phase of one of the electric valve groups 17 'is axial to the flow of the third phase of the other group of 17' electric valves. Similarly, the phase current of phase 2 'of one of the electrical valve groups 17' is identical to the axis of the first phase 2 'of the electrical valve group 17' and the current of the second phase 2 of each electric valve group 17 '.

Hasonló módon vannak elrendezve a többi 17 és 17' villamos szelepcsoportpárok 18 és 19 villamos szelepei és 21 lezárósínjei (lásd 3. ábra).Similarly, the electric valves 18 and 19 and the sealing rails 21 of the other pairs of electrical valve groups 17 and 17 'are arranged (see Figure 3).

Az 5. ábra az áramok pillanatértékeinek lefutását szemléltetik. Az 5a., 5b., 5c., 5d., 5e., 5f. ábrák 17', 17 és 17' villamos szeíepcsoportok áramait, az 5g., 5h. és 5j. ábrák a 3 elektródák áramait, az 5k. ábra pedig a hálózati áram lefutását szemlélteti T periódusban a feszültség t idő függvényében.Figure 5 illustrates the flow of instantaneous currents. 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f. Figures 5g, 5h illustrate the currents of electric valve groups 17 ', 17 and 17'; and 5j. Figs. and Fig. 3A shows the flow of the mains current in period T as a function of voltage t.

A találmány szerinti ívkemencében az adag olvasztásának eljárása a következőképpen megy' végbe:In the arc furnace of the present invention, the batch melting process proceeds as follows:

Az 1. ábrán látható berendezésnek megfelelő 5 ívkemence 4 fürdőjébe az 5 ivkemence 8 adagját behelyezzük. Ez fémoxidokból, nemfémekből (ércekből), redukálószerből és folyósítóanyagokból áll. Az 1 transzformátoron és a 2 áramvezetőkön át a 6 frekvenciaátaiakító teljesítménybemenetére hálózat: frekvenciájú áramot adunk. A 6 frekvenciaátalakító kimenetéről a 3 elektródákra ennél kisebb frekvenciájú áramot adunk. Ennek az áramnak a frekvenciája 0,05—30 Hz között változtatható. Ez az átalakított áram folyik át a 8 adagon és az égő fedett hőszigetelt 9 íven át. A 6 frekvenciaátaiakító vezérlését a 14 vezérlőegység látja el. (Amelynek működésére az alábbiakban még visszatérünk.)A portion 8 of the furnace 5 is inserted into the bath 4 of the arc furnace 5 of the apparatus shown in Figure 1. It consists of metal oxides, non-metals (ores), reducing agents and fluxing agents. Power is supplied to the power input of the frequency converter 6 via the transformer 1 and the current conductors 2. A lower frequency current is supplied to the electrodes 3 from the output of the frequency converter 6. The frequency of this current can be varied from 0.05 to 30 Hz. This converted current flows through the feed 8 and the burned covered insulated arc 9. The frequency converter 6 is controlled by the control unit 14. (Which we'll return to below below.)

Az áram joule-hője és 9 ív hőkisugárzása a 8 adagot izzítja és a 9 ív körzetében 2000-4000 °C hőmérsékletet ' hoz létre. Ezen a hőmérsékleten az ércoxidok gőzzé válnak és az oxidok redukciós reakciói gázhalmazállapotban mennek végbe.The Joule heat of the current and the heat radiation of the arc 9 heat the portion 8 and produce a temperature of 2000-4000 ° C around the arc. At this temperature, the ore oxides become vapor and the reduction reactions of the oxides take place in a gaseous state.

A redox reakció lezajlásának eredményeképpen létrejövő, főképpen szén-dioxid összetételű kemencegázok a 8 adag rétegei környezetében e rétegeket izzítják.The furnace gases formed as a result of the redox reaction, mainly carbon dioxide, burn these layers around the 8 batch layers.

A kemence 8 adagja, amint Jeleié áramlik, izzani kezd, lágyul és folyékony halmazállapotba megy át, azaz megolvad, A legfontosabb redukciós reakciók a folyadék fázisban mennek végbe, és a redukált fém és a nem fém 10 olvadék az olvadékzónába folyik.The batch 8 of the furnace, as the Sign flows, begins to glow, softens, and becomes liquid, i.e., melts. The most important reduction reactions take place in the liquid phase and the reduced metal and non-metal melt flow into the melt zone.

A 10 olvadékot, amint annak mennyisége megfelelően nagy, a 4 fürdőből a 11 csapolónyíláson át vezetjük ki.The melt 10 is discharged from the bath 4 through the spout 11 as soon as it is sufficiently large.

Az 5 ivkemence 4 fürdőjében valamennyi 3 elektróda környezetében a villamos hatásos ellenállás értéke változatlan értékű marad, minthogy az olvasztási eljárás folyamatosan megy végbe. A 3 elektródákon az áramerősség azonban változik, amit a villamos 7 jeladó regisztrál A villamos 7 jeladó kimenetéről jövő jelek a 14 vezérlőegységre jutnak, amciy a 6 frekvenciaátalakító 18 és 19 villamos szelepeinek áramvezetési szöghelyzetét változtatja. A 18 és 19 villamos szelepek áramvezetési szöghelyzetének változása változtatja a feszültséget, és a 3 elektródákra adott áramerősséget, minek következtében a berendezés teljesítményét szabályozhatjuk. Eközben a 3 elektródák helyzetét nem változtatjuk, minek követ-41In the bath 4 of the furnace 5, the value of the electric resistivity in the vicinity of each electrode 3 remains unchanged as the melting process proceeds continuously. However, the current at the electrodes 3 changes, which is recorded by the electric encoder 7. The signals from the output of the electric encoder 7 are transmitted to the control unit 14, which changes the current conductor position of the electric valves 18 and 19 of the frequency converter 6. The change in the current conducting position of the electric valves 18 and 19 changes the voltage and the current applied to the electrodes 3, and consequently the power of the device can be controlled. Meanwhile, the position of the electrodes 3 is not changed, which follows

186 750 keztében az 5 ívkemence 4 fürdőjének hőenergiaeloszlása stabil marad, és ezzel együtt a reakciózóna helyzete is stabil lesz, miáltal az ércek redukciója gyorsabb és tökéletesebb lesz. Ily módon az 5 ívkemence hatásfokát jelentősen megnöveljük.In 186,750 hands, the heat energy distribution of the baths 4 of the arc furnace 5 remains stable, and thus the reaction zone position is stable, thereby reducing ore reduction faster and more perfectly. In this way, the efficiency of the arc furnace 5 is significantly increased.

Abban az esetben, ha az áram változásának értéke több mint 10%, akkor a 12 teljesítményszabályozó egység bekapcsol - lásd az 1. ábrát - és ennek kimenő jele a 3 elektródákat mozgató 13 mozgató szerkezetet vezérli, amelynek következtében a 3 elektródák szintszabályozása következik be, ami pedig a névleges áramerősség ismételt beállítását teszi lehetővé, mint ahogy ezt a módszert az önmagában ismert berendezéseknél is alkalmazzák. Ha a 3 elektródák helyzetének elállítása nem teszi lehetővé, hogy egy előre meghatározott teljesítményértéket állítsunk be, akkor a 3 elektródákra adott feszültségértéket változtatjuk, az 1 transzformátor feszültségfokozatának átkapcsolásával.In the case of a change in current of more than 10%, the power control unit 12 is activated - see Fig. 1 - and its output signal controls the actuator 13 which causes the electrodes 3 to be leveled, which and allows for a reset of the rated current, as is the case with devices known in the art. If the positioning of the electrodes 3 does not allow a predetermined power value to be set, the voltage value applied to the electrodes 3 is varied by switching the voltage level of the transformer 1.

A 3 elektródákra adott áram és feszültség frekvenciaváltoztatását vagy az olvasztási eljárás folyamán diszkrét értékkel végezzük, vagy pedig az eljárás szempontjából optimális 0,05-30 Hz frekvenciahatárok közötti frekvenciaváltoztatást végzünk. A frekvencia változtatása a 4 fürdőben az áram eloszlásának változását okozza az áramkör hasznos és meddő teljesítményének változtatása következtében, és ezzel az energia, azaz a teljesítmény változik. A 9 ívben keletkezett energia nagysága a frekvencia csökkenésével nő. A frekvencia csökkenése az 5 ívkemence teljesítménytényezőjének (cosip) növekedését hozza létre, és ugyanakkor a berendezés villamos hatásfoka is javul, ami a 9 ív feszültségének növelését jelenti.The frequency variation of the current and voltage applied to the electrodes 3 is either done at a discrete value during the melting process or at a frequency change between 0.05 and 30 Hz optimal for the process. Changing the frequency in the bath 4 causes a change in the distribution of the current due to a change in the useful and infertile power of the circuit, and thus the energy, i.e. power, changes. The amount of energy generated in the 9 arcs increases with decreasing frequency. The decrease in frequency causes an increase in the cosip of the arc furnace 5, and at the same time the electrical efficiency of the apparatus is improved, which means an increase in the voltage of the arc 9.

Az áram frekvenciájának diszkrét értékkel való változtatására, ami a legfontosabb paraméterekre, úgy mint a teljesítménytényezőre, a teljesítménykihasználás fokára, az áram és feszültségingadozásokra, stb. jelentősen kihat, az olvasztási eljárás folyamán, a frekvenciát 0,05—30 Hz. közötti tartományban egy 6 frekvenciaátalakitóval változtatjuk, amelyet azon 14 vezérlőegység vezérel, amely a 18 és 19 villamos szelepeket (lásd 2. ábra) a nyitási és zárási időpillanatok között szabályozható szünetekkel vezéreli. A 2. ábrán látható frekvenciaátalakító például a 14 vezérlőegység kimenetéről vett jellel először a 18 villamos szelepet kapcsolja egy adott időszakaszon belül, majd a vezérlőjel lecsengése után a 18 villamos szelep lezár. Egy vezérelhető hosszúságú Δ szünet eltelte után (lásd az 5. ábrát) a 14 vezérlőegység kimenetéről (lásdChanging the frequency of the current with a discrete value, which is based on the most important parameters such as power factor, power utilization rate, current and voltage fluctuations, etc. significantly influences the frequency during the melting process in the range of 0.05 to 30 Hz by a frequency converter 6 controlled by a control unit 14 which controls the electric valves 18 and 19 (see Fig. 2) between the opening and closing times controlled by breaks. The frequency converter shown in Fig. 2, for example, switches the electric valve 18 by a signal from the output of the control unit 14 within a certain period of time, and after the control signal has faded, the electric valve 18 closes. After a controllable pause Δ has elapsed (see FIG. 5) from the output of the control unit 14 (see FIG.

2. ábrát) érkező jelek a 19 villamos szelepet az előbb említett áramiránnyal ellenkező irányba kapcsolják. Ennek következtében a 17*, 11, Ί7’ villamos szelepcsoportokon átfolyó áram irányát megváltoztatják. A szabályozható hosszúságú Δ szünet időtartama a 18 villamos szelep zárása és a 19 villamos szelep nyitása között (lásd a 2. ábrát) a kimenő feszültség T periódusának egy hat oda.2) switches the electric valve 19 in the opposite direction to the aforementioned current direction. As a result, the direction of current flowing through the electrical valve groups 17 *, 11, Ί7 'is changed. The duration of the adjustable length Δ pause between the closing of the electric valve 18 and the opening of the electric valve 19 (see Fig. 2) is six times the period of the output voltage T.

A 6 frekvenciaátalakító (lásd a 2. ábrát) az 5. ábrán látható áramkarakterisztikákkal működik. A t₀ időpillanatban (lásd az 5a. ábrát) a IS villamos szelepek (lásd a 2. ábrát) egyik irányban vezetnek, míg a 17' villamos szelepcsoport és a 19 villamos szelep a 17 villamos szelepcsoporttal ellentétes irányban vezeti az áramot (lásd az 5b. ábrát). A T/3 időpillanatban a 18 és 19 villamos szelepek (lásd a 2. ábrát) a tj időpillanatban zárnak és zárt állapotban maradnak az 1/6 T időszakasznak megfelelő Δ szünet alatt. (Lásd az 5. ábrát.) A t₂ időpillanatban a 17' villamos szelepek csoportja (lásd a 2. ábrát) és a 17 villamos elemek csoportjának 18 villamos szelepei nyitnak (lásd az 5a., illetve 5b. ábrákat).The frequency converter 6 (see Figure 2) operates with the current characteristics shown in Figure 5. At time t ₀ (see Fig. 5a), the electric valves IS (see Fig. 2) conduct in one direction, while the electric valve group 17 'and the electric valve 19 conduct the current in the opposite direction to the electric valve group 17 (see Fig. 5b). see figure). At time T / 3, the electric valves 18 and 19 (see Figure 2) are closed at time tj and remain closed during an interval Δ of 1/6 T. (See Figure 5.) At time t _{2, a} group of electric valves 17 '(see Figure 2) and electric valves 18 of a group of electrical elements 17 open (see Figures 5a and 5b).

A t3 időpillanatban ezek a 18 és 19 villamos szelepek (lásd a 2. ábrát) az 1/3 T idő eltelte után zárnak és e zárt állapotban maradnak Δ szünet ideje alatt. Ezután a 17' és 17^r' villamos szelcpcsoportoknál ez a folyamat ismétlődik. A 18 és 19 villamos szelepek nyitása és zárása a további 17 és 17' villamos szelepcsojportban (lásd az 5c., 5d, ábrákat), valamint a 17' és 17 villamos szelepcsoportokban (lásd 5e., 5f. ábrákat) aT periódusidő 1/3 és 2/3 részével eltolva megy végbe, a fent leirt időkhöz képest. Ezen áramoknak a 3 elektródákhoz tartozó bifilláris 2 áramvezetők konstrukciója következtében (lásdAt time t3, these electric valves 18 and 19 (see Figure 2) close after 1/3 T and remain closed during this Δ pause. This process is then repeated for the electric rod groups 17 'and 17 ^r '. Opening and closing of the electric valves 18 and 19 in the additional electric valve port 17 and 17 '(see Figures 5c, 5d) and in the electrical valve groups 17' and 17 (see Figures 5e, 5f) and 2/3 of the time, compared to the times described above. These currents are due to the construction of the bipolar conductors 2 associated with the electrodes 3 (see FIG

2. ábra) egymással szemben folyó áramok hatására a mágneses tér kompenzálása megy végbe. Az 5g., 5h., 5j. ábrákon látható áram-jelleggörbék azt mutatják, hogy a 3 elektródákon folyó i_g, ij,, ή áramok az 5a., 5f., 5b. és 5c 5d. és 5e. ábrákon áramkarakterisztikáknak megfelelő áramok eredőit szemléltetik. Az 5k. ábrán látható ik hálózati áram árammentes szünet nélküli kisfrekvenciás pulzusmentes áram, amely lehetővé teszi, hogy a tápfeszültség ingadozásainak hatását csökkentse, és a 6 frckvcnciaátalakító tcljesítményfokozatát növelje.2), as a result of countercurrent currents, the magnetic field is compensated. 5g., 5h., 5j. current characteristic curves shown in Figures show that the three current electrodes of _g ij ,, ή the currents. 5a, 5f. 5b. and 5c 5d. and 5e. Figures 3 to 5 show the results of currents corresponding to current characteristics. The 5k. FIG. 4A illustrates an uninterrupted uninterrupted low frequency pulse-free current that allows you to reduce the effect of power voltage fluctuations and to increase the power output of the frequency converter 6.

Az alábbiakban a 3. és 4. ábrákon ábrázolt 6 frekvenciaátalakító működését ismertetjük. A 3. ábrán a B,A, Cj B, A,Ci és B₂ A₂, C₂B₂, A₂C₂ nyilak például a 17 villamos szelepek csoportjainak első, második és harmadik fázisai kapcsolást áramait szemléltetik. Amint az ábrán látható, a kapcsolási áramok folyásának iránya egymással ellentétes, amely a mágneses teret kompenzálja ezen 17' villamos szelepek csoportjainak 21 lezáró sínéi bifilláris elrendezése esetén. Ennek következtében a 18 és 19 villamos szelepek gyújtási szöge csökken, és a 6 frekvenciaatalakítő teljesítménytényezője válik jobbá.The operation of the frequency converter 6 shown in Figures 3 and 4 is described below. In Figure 3, arrows B, A, C 1 B, A, C 1 and B ₂ A ₂ , C ₂ B ₂ , A ₂ C ₂ illustrate currents for switching the first, second and third phases of groups of electric valves 17, for example. As shown in the figure, the direction of flow of the switching currents is opposite, compensating for the magnetic field in the bifillary arrangement of the closing rails 21 of these groups of electric valves 17 '. As a result, the ignition angle of the electric valves 18 and 19 is reduced and the power factor of the frequency converter 6 is improved.

Az 5 ívkemencében végbemenő technológiai folyamatok paramétereit legjobban a kemence töltetének villamos ellenáilásváltozásai, valamint a redox reakció véghezviteléhez szükséges áramigény jellemzi. Ezzel kapcsolatosan megemlítjük, hogy az áram frekvenciáját 0,05- 30 Hz között változtatjuk, vagy pedig ezen határok közötti frekvenciaértékre fixen állítjuk be.The parameters of the technological processes taking place in the arc furnace 5 are best characterized by the changes in the electrical resistance of the furnace charge and the current required for the redox reaction. In this connection, it is mentioned that the frequency of the current is varied from 0.05 to 30 Hz, or is fixed to a frequency within these limits.

Nagy szilíciumtartalmú vasszilícium olvasztásánál a legjobb eredményeket az ötvözet szilíciumtartalmúnak függvényében úgy kaptuk, hogy az 5 ívkemence 4 fürdőjének energiája 60-90 %-a a 9 ívben jött létre. Példaként említjük, hogy 75 %-os vasszilícium olvasztásánál a frekvenciát 5 Hz-re választottuk, és ezáltal a 9 ívben az energia 15-20 %-kal nőtt, minek következtében az olvasztás műszaki-gazdasági jellemzői egyazon 4 fürdőre vonatkoztatva azonosak voltak, mint’a 45% szilíciumtartalmú vasszilícium olvasztása esetén. Ha az ötvözetet változtatjuk, akkor nincs szükség másik kemence alkalmazására. A 45 %-os vasszilícium olvasztásánál az 5 ívkemence ugyanazon 4 fürdőjében 12—45 Hz-es frekvenciájú áramot alkalmazunk.The best results for the melting of high silicon ferrous silicon depending on the silicon content of the alloy were obtained in such a way that 60-90% of the energy of the bath 4 of the arc furnace 5 was generated in the arc 9. As an example, for 75% ferric silicon melting, the frequency was selected at 5 Hz, and thus the energy in the 9 arc increased by 15-20%, which resulted in the same melting techno-economic characteristics for the same 4 baths. in the case of smelting of iron with silicon content of 45%. If the alloy is changed, there is no need to use another furnace. In the melting of 45% iron silicon, a current of 12-45 Hz is applied in the same bath 4 of the arc furnace 5.

A hálózati frekvencia csökkentése tehát egyrészt a 3 elektródákon a hasznos áram növeléséhez vezet, másrészt pedig a 4 fürdőben a teljesítmény eloszlását változtatja, azaz a 8 adagon átfolyó áramot csökkenti, ami lehetővé teszi az egyes fázisok costp-jének növelését, anélkül, hogy ez a körülmény az olvasztási műveletre károsan hatna. A fent említet! előny az 5 ívkemence villamos teljesítményének és termelékenységének javítását eredményezi.Thus, the reduction of the mains frequency leads to an increase of the useful current at the electrodes 3 and at the same time changes the power distribution in the bath 4, i.e. it decreases the flow rate through the batch 8, which allows increasing the cost of each phase without this condition. it would adversely affect the melting operation. The above mentioned! the advantage is to improve the electric performance and productivity of the arc furnace 5.

-5186 750-5186 750

A találmány szerinti eljárás megvalósításával, valamint a találmány szerinti berendezés alkalmazásával egy 75 %-os vasszilícium ötvözetnek nyitott villamos olvasztókemencében való olvasztásánál 16,5 MVA teljesítmény esetén 5 Hz frekvenciájú áram alkalmazásával a 5 berendezés teljesítménytényezőjét 0,82-ről 0,92-re, a villamos teljesítményt 0,897-ről 0,914-re, a berendezés teljesítőképességét 15 %-kal növeltük, és a specifikus áramfogyasztást 2 %-kal csökkentettük.In carrying out the process of the present invention, and employing the apparatus of the invention, the melting ratio of a 75% ferric silicon alloy in an open electric melting furnace at a power of 16.5 MVA using a 5 Hz current is a power factor of 0.82 to 0.92, electric power was increased from 0.897 to 0.914, equipment performance was increased by 15%, and specific power consumption was reduced by 2%.

Fenti körülmények lehetővé teszik, hogy a szóban- 10 forgó 5 ívkemence paramétereit jelentősen növeltük és lehetővé tettük, hogy új nagyteljesítményű műszakigazdasági paraméterek szempontjából előnyös villamos ívkemencéket hozzunk létre.The above conditions make it possible to significantly increase the parameters of the arc furnace 5 in question and enable the creation of new electric arc furnaces that are advantageous in terms of new high-power engineering parameters.

A találmány szerinti olvasztási eljárás lehetővé teszi, ^5 hogy az olvasztási eljárás folyamán annak minden lépésében az áram és a feszültség frekvenciáját diszkrét értékkel változtathassuk, minek következtében lehetővé válik, hogy az 5 ívkemence üzeme során a 3 elektródákat ne kelljen mozgatni, azaz fix elrendezésűek legyenek. Ilyen 20 módon a 4 fürdő hőtere, a 8 adagnak elhelyezkedése a kemencében, a 9 ív és a 10 olvadék stabil helyzetű, ami azt jelenti, hogy előnyösebb műszaki-gazdasági paraméterekkel dolgozunk (specifikus áramfelhasználás, teljesítmény, stb.) az olvasztási eljárás folyamán, és hogy 25 nagyobb teljesítményt és jelentős időmegtakarítást érünk el.The melting process according to the invention allows the frequency of current and voltage to be varied discretely during each step of the melting process, thereby allowing the electrodes 3 to be moved, i.e., fixed, during operation of the arc furnace 5. . In this way, the temperature of the bath 4, the position of the batch 8 in the furnace, the arc 9 and the melt 10 are stable, which means that we work with more advantageous technical-economic parameters (specific power consumption, power, etc.) and achieve 25 higher performance and significant time savings.

Fenti előnyökön túlmenően a találmány szerinti eljárás megvalósításával az 5 ívkemence acélszerkezetéből eredő energiaveszteségeket, amelyek az elektromágneses 30 tér influenciaáramainak következtében jönnek létre, nagyon kis értéken tarthatjuk. Emellett előnyös, hogy az acélszerkezet az eddiginél kevésbé melegszik fel, ami azt jelenti, hogy a kemence nagyobb szilárdságú lesz, minek következtében az 5 ívkemence konstrukciós anya- 35 gai szempontjából az eddigieknél több mágnesezhető szerkezeti anyagot lehet alkalmazni.In addition to the above advantages, the energy losses due to the steel structure of the arc furnace 5 due to the influx currents of the electromagnetic field 30 can be kept to a very low value by carrying out the process according to the invention. In addition, it is advantageous that the steel structure warms up less than before, which means that the furnace will be more rigid, which means that more magnetizable structural material can be used in the construction material of the arc furnace 5.

A kisebb frekvencián történő olvasztási eljárás lehetővé teszi, hogy a 2 áramvezetőre ható felületi hatásokat és a 2 áramvezető belsejében fellépő hatásokat csökkent- 40 sük, minek következtében úgy a 2 áramvezetők, mint az 1 transzformátor vékonyabb rézvezetékkel méretezhető, mert a vezető keresztmetszete a hasznos teljesítmény javulása következtében jobban használható ki.The lower frequency melting process makes it possible to reduce the surface effects on the conductor 2 and on the inside of the conductor 2, whereby the conductors 2 and the transformer 1 can be scaled with thinner copper conductors because the conductor cross-section is useful in power. can be better exploited.

A találmány szerinti 5 ívkemence adagénak olvasztási 45 eljárása például lehetővé teszi, hogy 24 MVA teljesítmény esetén 10 Hz frekvenciát alkalmazva 1-1,5% teljesítménytényező javítását és az 5 ívkemence produktivitásának 12-14 %-os javítását teszi lehetővé.For example, the process of melting the portion of the arc furnace 5 of the present invention allows for a power factor of 1-1.5% and a productivity of 12-14% of the arc furnace 5 at 24 Hz.

Claims

A process for melting batches in an AC-fed arc furnace, wherein the batch is filled with batches of melt, then melted, followed by redox reactions, and finally molten metal and slag, characterized by a feed frequency of 0, It is set in the range of from 5 to 30 Hz and this current is applied to the electrodes of the arc furnace (5) 60 (3).

Apparatus for carrying out the method of claim 1, wherein the power lines of the secondary windings of a transformer are connected to electrodes arranged in the arc furnace bath and connected to the current conductors and the arc furnace electrodes by an arc furnace power control unit 5. ) between the electrodes (3) and the secondary winding (16) of the transformer (1), the control unit (14) of the frequency converter (6) and the frequency converter (6) is inserted and that the control unit (14) is connected to the frequency converter (6) (3) is connected to a current conductor (2) by means of an electric encoder (7).

An embodiment of the apparatus according to claim 2, characterized in that the frequency converter (6) is made up of electrical valve groups (17, 17, 17) of the same type, each of which comprises three-way electric valves (18, 19). they have three branches where the electric valves (18, 19) are disposed in a reverse direction to each other; and that in each electric valve group (17 ', 17, 17) the primary terminals of each current branch are connected to the three phases (2 *, 22') of the current conductor (2) connected to the transformer (1), connected to terminals (21); furthermore, the sealing rails (21) of one pair of electric valve groups (17 ', 17, 17') are insulated from one another and connected to the corresponding electrode (3) of the arc furnace (5); further, that the section of the current conductor (2) connected to the electrodes (3) is formed as a bifillary arrangement and that the outputs of the control unit (14) of the frequency converter (6) are connected to the electric valves (18,19) of the frequency converter (6).

An embodiment of the apparatus according to claim 2, characterized in that the frequency converter (6) for direct frequency conversion is formed of the same type of electric valve groups (17 ', 17, 17' ') and that the three electric branches of these are (18, 19), which are disposed in the reverse direction of current; furthermore, in each electric valve group (17 *, 17, 17 ')' the primary terminal of each branch is connected to the three phases (2 ', 2, 2') of the transformer (1) and the secondary terminal (20) to the sealing rail (21). ) is bound; further, that each pair of electric valve groups (17 ', 17, 17') is electrically connected to each other and to the corresponding electrode (3) of the electric arc furnace (5) where each pair of electric valve groups (17 ', 17, 17' ') the sealing rails (21) being arranged parallel to each other; and that the first, second and third phases of one of the electrical valve groups (17 ', 17, 17') are axially aligned with the current of the third, second and first phases of the other electrical valve groups (17 ', 17 ", 17') of the same pair, the outputs of the control unit (14) of the frequency converter (6) are connected to the electric valves (18, 19) of the frequency converter (6).