HU203009B - Induction melting unit of plasma arc - Google Patents
Induction melting unit of plasma arc Download PDFInfo
- Publication number
- HU203009B HU203009B HU872063A HU206386A HU203009B HU 203009 B HU203009 B HU 203009B HU 872063 A HU872063 A HU 872063A HU 206386 A HU206386 A HU 206386A HU 203009 B HU203009 B HU 203009B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- plasma
- inductor
- winding
- coil
- induction melting
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B11/00—Heating by combined application of processes covered by two or more of groups H05B3/00 - H05B7/00
Landscapes
- Furnace Details (AREA)
- Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
HU 203009 ΒHU 203009 Β
A találmány tárgya plazmaíves indukciós olvasztóberendezés.The present invention relates to plasma arc induction melting equipment.
Az iparnak, különösen a gépiparnak komplexötvözött és nemesacélok, valamint ötvözetek iránti szükségletének növekedése az olvasztóberendezésekkel és a technológiai fémmegmunkálással szemben magas követelményeket támaszt.Increasing demand from industry, especially from the mechanical engineering industry for complex alloys and stainless steels and alloys, places high demands on melting equipment and technological metalworking.
Az öntödei üzemekben és a kohászatban elterjedtek az indukciós olvasztóberendezések, amelyek az olvadék intenzív elektrodinamikus átkeverésével egyenletes hőmérséklet-eloszlású és homogén vegyi összetételű fémek előállítását teszi lehetővé. Ezen berendezések a betétek (beleértve a hulladékanyagokat is) átolvasztására, valamint az olvadék túlhevitésére és ülepitésére alkalmasak. A képződő aktív salak (folyósító anyag, alacsony hőmérséklete miatt viszont gyakorlatilag nem lehetséges, hogy az indukciós olvasztóberendezésben a fémek aktív kohászati kezelését biztosítsuk.In foundries and metallurgy, induction melting equipment, which allows the production of metals of uniform temperature distribution and homogeneous chemical composition by intense electrodynamic mixing of the melt, is widespread. These devices are capable of defrosting the liners (including waste materials) and of overheating and settling the melt. However, due to the low temperature of the active slag that is formed, it is virtually impossible to provide active metallurgical treatment of the metals in the induction melting plant.
Az olvadék minőségének jelentős javítását plazmaives indukciós olvasztóberendezések alkalmazásával érték el, amelyek egy gépegységen belül két különböző hőforrást (indukciós és plazmaives hőforrás) alkalmaznak és mind a két melegítési módszer előnyeit hasznosítják. Ezen berendezések a jelenlevő .melegsalak ‘ révén a fém aktív technológiai kezelését teszik lehetővé, lényegesen csökkentik a késztermékekben levő gázok, nemfémes zárványok és káros adalékanyagok tartalmát, továbbá lényegesen csökkentik az olvasztási időt és az egy tonna fém előállításához szükséges energiamennyiséget. Ezekkel a berendezésekkel előnyös feltételeket biztosítottak az érc- és tüzelóanyag-pelletek átolvasztásához és redukálásához. A két hevitési módszer kombinálása lehetővé tette a berendezés fajlagos teljetményének és kapacitásának lényeges növelését.Significant improvements in melt quality have been achieved by using plasma-based induction melting apparatuses which utilize two different heat sources (induction and plasma heat sources) within a unit and take advantage of both heating methods. These devices allow active technological treatment of the metal due to the presence of hot slag, significantly reducing the content of gases, non-metallic inclusions and harmful additives in the finished products, and significantly reducing the melting time and energy required to produce one tonne of metal. These devices provided advantageous conditions for the melting and reduction of the ore and fuel pellets. The combination of the two heating methods allowed a significant increase in the specific gravity and capacity of the equipment.
A 462 320 lajstromszámú SU szerzői tanúsítványból (.Felfedezések, találmányok, ipari minták, árujelzők' 1975/8 sz. közlöny, ismert olyan plazmaives indukciós olvasztóberendezés, amelynek kondenzátortelepre és váltóáramforrésra csatlakoztatott induktorban elrendezett betétolvasztó edénye és legalább egy plazmaégője van, amely az induktorral villamosán össze van kötve, előnyösen vele sorba van kapcsolva.Plasma induction melting apparatus known from the US Patent No. 462,320 (Discoveries, Inventions, Industrial Designs, Trade Marks, Bulletins), having a capacitor battery and an inductor, having at least one inductor, connected, preferably connected in series with it.
Ezen berendezésnek hátránya, hogy aránylag kis kapacitású és az olvadék minősége nem megfelelő, mivel az induktor áramkörének megszakadása elkerülhetetlen, ha a plazmaív véletlenül elalszik, pl. nem megfelelő minőségű betét miatt, vagy ha a plazmaégőt a technológiai folyamat követelményeinek megfelelően ki kell kapcsolni, ez az induktornak a forrástól való lekapcsolását és a technológiai olvasztófolyamat megszakítását vonja maga után.The disadvantage of this apparatus is that it has a relatively low capacitance and a poor melt quality, since an interruption of the inductor circuit is inevitable if the plasma arc accidentally goes off, e.g. due to a poor quality insert or when the plasma burner has to be switched off in accordance with the requirements of the technological process, this results in disconnection of the inductor from the source and interruption of the technological melting process.
Az ismert berendezés gyakorlatilag nem ad lehetőséget az induktor és a plazmaégó villamos üzemi állapotának egymástól függetlenül történő szabályozására. Ezáltal nincs lehetőség arra, hogy célirányosan befolyásolják a technológiai folyamat lefutását és az olvadék minőségét.The known device practically does not allow independent control of the electrical operating state of the inductor and the plasma burner. Thus, it is not possible to influence purposefully the process of the process and the quality of the melt.
A 86/00048 számú SU PCT-bejelentésböl (1986. 05. 29.) ismert továbbá olyan plazmaives indukciós olvasztóberendezés, amelynek kondenzátortelepre és váltóáramforrásra csatlakoztatott induktorban elrendezett betétolvasztó edénye, plazmaégöje vagy villamosán egymással összekötött plazmáégőket tartalmazó plazmaégő csoportja van, amely az induktor tekercsmeneteinek egy részével párhuzamosan van kapcsolva.Also known from SU PCT application 86/00048 (29.05.1986) is a plasma induction melting apparatus having an induction melting pot, a plasma burner or a group of plasma burners having electrically connected plasma burners arranged in an inductor connected to a capacitor battery and an AC source, is parallel to its part.
Ennél a berendezésnél az induktor áramköre a plazmaív esetleges megszakadása esetén vagy a plazmaégő kikapcsolása esetén nem szakad meg. Lehetőség van arra, hogy az olvasztási folyamat alatt a teljesítményt az induktor és a plazmaégő között újrafelosztják. Ezáltal növelhető a berendezés kapacitása (termelékenysége), és a feltételek a fém minőségének javításához is biztosíthatók.With this equipment, the inductor circuit will not be interrupted if the plasma arc is interrupted or the plasma burner is switched off. It is possible to redistribute power between the inductor and the plasma burner during the melting process. This increases the capacity (productivity) of the equipment and provides conditions for improving the quality of the metal.
Ennél a berendezésnél a plazmaégő teljesítmény szabályozása a plazmaégő által áthidalt tekercsrészének speciális kapcsolóelemmel történő kommutálásával történik. Ezáltal a szabályozás lehetőségei korlátozottak, mivel a gyakorlatban megvalósítható berendezés esetén elegendő átkapcsolható tekercsszámot nehezen lehet biztosítani, járulékos erősáramú kapcsolóeszközök válnak szükségessé és azok elrendezésére további helyigény lép fel, az induktor leágaztatásaiban járulékos villamos veszteségek keletkeznek, ami végül is a hatásfok csökkenéséhez, a váltóáramforrás teljesítményének nem teljes mértékű kihasználásához és a berendezés teljesítményének csökkenéséhez vezet.In this device, the plasma burner power is controlled by commutating a portion of the coil bridged by the plasma burner with a special switching element. Thus, the control possibilities are limited, since in practice, sufficient switchable coil numbers are difficult to obtain, additional power switching devices are required and additional space is required to arrange them, resulting in additional electrical losses in the inductor branch, which results in a reduction in efficiency, it will result in under-utilization and decrease the performance of the equipment.
A plazmaégő teljesítményének korlátozott szabályozási lehetősége, a plazmaégő és induktor üzemi állapotainak egymástól való függősége, valamint ezeknek a betétanyag tulajdonságaitól és állapotától való függősége - amely az induktor áramköre és a plazmaégő áramköre közötti .merev* villamos kapcsolatból adódik - nem teszi lehetővé, hogy a berendezés technológia lehetőségeit - az olvadék minőségének javítására vonatkozóan teljes mértékben hasznosítsák.The limited ability to control the plasma burner power, the dependence of the plasma burner and inductor operating states, and their dependence on the properties and condition of the insert material due to the rigid * electrical connection between the inductor circuit and the plasma burner circuit technology - to fully exploit the quality of the melt.
A találmány révén megoldandó feladat abban áll, hogy olyan plazmaives indukciós olvasztóberendezést hozzunk létre, amelynek induktorának kialakítása és váltóáramforráshoz, valamint plazmaégőhöz vagy plazmaégő csoporthoz való csatlakoztatása lehetővé teszi, hogy a plazmaégó vagy plazmaégő csoport teljesítmény szabályozásának tartományát kiszélesítsük.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a plasma-induced induction melting apparatus whose design and connection to an AC power source and a plasma burner or plasma burner group enables the range of power control of the plasma burner or plasma burner group to be widened.
A feladat megoldására olyan plazmaíves indukciós olvasztóberendezést hoztunk létre, amely kondenzátortelepre és váltóáramforrásra csatlakoztatott induktorban elrendezett betétolvasztó edénnyel, valamint az induktorIn order to solve this problem, we have developed a plasma arc induction melting apparatus which has an induction melting vessel arranged in an inductor connected to a capacitor battery and an alternating current source, and an inductor.
HU 203009 Β tekercsmeneteinek egy részével párhuzamosan kapcsolt plazmaégóvel vagy plazmaégő csoporttal van ellátva, ahol a plazmaégő csoporthoz tartozó plazmaégők egymással villamos összeköttetésben vannak, és a találmány szerint az induktor tekercsmeneteinek a plazmaégóvel vagy plazmaégő csoporttal párhuzamosan kapcsolt rész első tekercsként, míg a fennmaradó tekercsmenetek második tekercsként vannak kialakítva, amely az első tekercstől villamosán el van szigetelve és a kondenzátortelepre, valamint a váltóáramforrásra van csatlakoztatva.HU 203009 Β is provided with a plasma burner or plasma burner group connected in parallel with a portion of the windings of the plasma burner group, and according to the invention, the coil of the they are electrically isolated from the first winding and connected to the capacitor battery and the AC source.
Előnyös, ha az első tekercs a második tekercshez viszonyítva, annak tengelyére merőleges irányban elcsúsztathatóan van elrendezve.Preferably, the first roll is slidably perpendicular to the second roll relative to its second roll.
Célszerű, ha az induktor első tekercse legalább részben a második tekercsét átfogja.Preferably, the first winding of the inductor at least partially engages the second winding.
Előnyös, ha az induktor első tekercse a második tekercséhez képest tengelyirányban eltolhatóan van elrendezve.Preferably, the first winding of the inductor is axially offset relative to the second winding.
Célszerű továbbá, ha az induktor mágnesvezetóvel van ellátva és második tekercse két részből van kialakítva, amelyek közül az egyik rész az induktor első tekercsével együtt ezen mágnesvezetőn van elrendezve és a második tekercs másik részétől mágnesesen el van szigetelve.Further, the inductor is provided with a magnet conductor and the second coil is formed of two parts, one of which, together with the first inductor of the inductor, is arranged on this magnet conductor and magnetically insulated from the other part of the second coil.
Előnyös továbbá, ha a találmány szerinti plazmaives indukciós olvasztóberendezés szabályozható kapacitású, járulékos kondenzátorteleppel van ellátva, amely az induktor első tekercsével vagy második tekercsének a mágnesvezetőn elrendezett részével villamosán össze van kötve.It is further preferred that the plasma induction melting apparatus of the present invention be provided with an adjustable capacitive auxiliary capacitor cell which is electrically connected to the first coil of the inductor or to the part of the second coil arranged on the magnetic conductor.
A találmány szerint kialakított plazmaíves indukciós olvasztóberendezés a plazmaégő vagy plazmaégö csoport teljesítmény szabályozós tartományának kiszélesítését teszi lehetővé, aminek köszönhetően a berendezés kapacitásának növelése és az olvadék minőségjavítása biztosítható.The plasma arc induction melting apparatus according to the present invention allows the power control range of the plasma burner or plasma burner group to be widened, thereby increasing the capacity of the apparatus and improving the quality of the melt.
A találmány kiviteli példák kapcsán a rajzra való hivatkozással az alábbiakban részletesebben is ismertetjük, ahol a rajzon azReference will now be made, in detail, to the drawings, with reference to the drawings, in which:
1. ábra a találmány szerint kialakított plazmaives indukciós olvasztóberendezés funkcionális kapcsolási rajza (az induktor és a betétolvasztó edény hosszmetszetben van ábrázolva), aFig. 1 is a functional schematic diagram of the plasma induction melting apparatus according to the invention (shown in longitudinal section of the inductor and the insert melting vessel);
2. ábra a találmány szerinti plazmaives indukciós olvasztóberendezés olyan kiviteli alakjának funkcionális kapcsolási rajza, amely az első tekercsnek a második tekercs tengelyére merőleges irányban való állítására szolgáló szerkezettel van ellátva, aFig. 2 is a functional schematic diagram of an embodiment of a plasma-wave induction melting apparatus according to the invention having a device for positioning the first coil perpendicular to the axis of the second coil;
3. ábra a találmány egy további kiviteli alakjának funkcionális kapcsolási rajza, amelynél az első tekercs a második tekercset részben körülfogja és amely kiviteli alak az első tekercshez képesti tengelyirányú eltolást végző szerkezettel van ellátva, aFigure 3 is a functional schematic diagram of a further embodiment of the invention in which the first winding is partially enclosed by the first winding and is provided with an axial displacement device relative to the first winding;
4. ábra a találmánynak egy további kiviteli alakjának funkcionális kapcsolási rajza kétrészes második tekerccsel, valamint az első tekercsre csatlakoztatott, járulékos kondenzátorteleppel, mig azFigure 4 is a functional schematic diagram of a further embodiment of the invention with a two-part second coil and an additional capacitor battery connected to the first coil,
5. ábra ugyanaz, mint a 4. ábra a második tekercs egyik részével villamosán csatolt kondenzátorteleppel.Figure 5 is the same as Figure 4 with a capacitor battery electrically coupled to one part of the second coil.
A plazmaives indukciós olvasztóberendezés 2 induktorban elrendezett betétolvasztóThe Plasma Induction Melting Unit is a 2-inductor melting pad
I edénnyel (1. ábra), továbbá 3 kondenzátorteleppel és 4 váltóáramforrással van ellátva. Az 1 edény 5 fedelén 6 plazmaégö vagy plazmaégő csoport, a jelen kiviteli alak esetén villamos íves plazmaégő van magasságban állíthatóan elrendezve. A 6 plazmaégö a 2 induktor tekercsmeneteinek egy részével párhuzamosan van kapcsolva, amely rész első 7 tekercset képez és közbenső 8 betét segítségével a 2 induktornak fennmaradó, és második 9 tekercset képező tekercsmeneteitől villamosán el van szigetelve, ahol a második 9 tekercs a 3 kondenzátortelepre és a 4 váltóáramforrásra van csatlakoztatva. Az 1 edény fenekén 10 fenékelektród van elrendezve, amely a 6 plazmaégő munkaáramkörét 11 plazmaíven, olvasztandó 12 betéten és 13 olvadékon keresztül zárja. A 12 betét összetételétől és a bélésfajtától függően a 10 fenékelektród fémes, vízzel vagy más hűtószerrel hűtött, grafitos vagy kerámiafémes kialakítású.It is provided with a vessel I (Fig. 1), a capacitor battery 3 and an AC power supply 4. The lid 5 of the vessel 1 has a plasma burner 6 or a plasma burner group, in this embodiment an electric arc plasma burner is height adjustable. The plasma burner 6 is connected in parallel with a portion of the winding turns of the inductor 2, which forms a first winding 7 and is electrically insulated from the remaining windings of the inductor 2 and the second winding 9 by an intermediate insert 8, wherein the second winding 9 It is connected to 4 AC power sources. The bottom 1 of the vessel 1 is provided with a bottom electrode 10 which closes the working circuit of the plasma burner 6 through a plasma arc 11, a fusible insert 12 and a melt 13. Depending on the composition of the insert 12 and the type of liner, the bottom electrode 10 is metallic, cooled with water or other refrigerant, and is graphite or ceramic.
A segédivet a 6 plazmaégő 15 katódjára és 16 fúvókájára csatlakoztatott 14 oszcillátorral gyújtjuk. A .6 plazmaégő főáramkörét az induktor első 7 tekercse, a 6 plazmaégő, aThe auxiliary fluid is ignited by an oscillator 14 connected to the cathode 15 and nozzle 16 of the plasma burner 6. The main circuit of the .6 plasma burner is the first 7 windings of the inductor, the plasma burner 6, the
II plazmaív, az olvasztandó 12 betét, a 13 olvadék, a 10 fenékelektród és a 2 induktor első 7 tekercse képezi.The plasma arc II, the insert 12 to be melted, the melt 13, the bottom electrode 10 and the first winding 7 of the inductor 2 are formed.
Olyan esetekben, amikor a 10 fenékelektród alkalmazása nem kívánatos (pl. a kemencén kívüli acélkezelések) a fentiekben leirt plazmaives indukciós olvasztóberendezéshez hasonló kiviteli alak alkalmazható. A különbség abban van, hogy a berendezés egy további, a 6 plazmaégővel sorba kapcsolt 17 plazmaégővel (2. ábra) van ellátva, ebben az esetben a főáramkor a 6 plazmaégő által keltett 11 plazmaíven a 12 betéten és a 17 plazmaégő 18 plazmaivén keresztül záródik.In cases where the use of the bottom electrode 10 is undesirable (e.g., steel treatments outside the furnace), an embodiment similar to the plasma induction melting apparatus described above may be employed. The difference is that the apparatus is provided with a further plasma burner 17 connected in series with the plasma burner 6 (FIG. 2), in which case the main current is closed by the plasma arc 11 generated by the plasma burner 6 through the insert 12 and the plasma vessel 18.
A 6, 17 plazmaégők üzemállapota szabályozhatóságának biztosítására, valamint a 13 olvadék megfelelő átkeverési viszonyának elérésére a berendezés a 2 induktor első 7 tekercsét, a második 9 tekercséhez képest annak tengelyére merőleges irányban állító 19 szerkezettel van ellátva. A jelen kiviteli alak esetén a 19 szerkezet 21 házra rögzített 20In order to control the operating state of the plasma burners 6, 17 and to achieve a proper mixing ratio of the melt 13, the apparatus is provided with a structure 19 which adjusts the first winding 7 of the inductor 2 perpendicular to its second winding 9. In the present embodiment, the structure 19 is mounted on a housing 21
HU 203009 Β anyát, valamint 23 forgatóhajtással ás a 7 tekerccsel összekötött 22 csavart tartalmaz.EN 203009 Β nut and 22 screws connected to 23 rotary drives and 7 coils.
A 7 és 9 tekercsek közötti mágneses csatolás erősítése céljából a 7 tekercs legalább részben körülveszi a 9 tekercset és a második 9 tekercshez képesti tengelyirányú eltolást biztosító 24 szerkezettel van ellátva, amely a 6 plazmaégő villamos üzemállapotának tág határon belüli szabályozását biztosítja. A 24 szerkezet hasonlóképpen van kialakítva, mint a 19 szerkezet.In order to enhance the magnetic coupling between the coils 7 and 9, the coil 7 at least partially surrounds the coil 9 and is provided with an axial displacement device 24 relative to the second coil 9 which provides a wide range control of the electrical state of the plasma burner 6. The structure 24 is formed similarly to the structure 19.
A 4. ábrán bemutatott kiviteli alak esetén a 2 induktor 25 mágnesvezetővel van ellátva és második 9 tekercse két 9’ és 9” részből van kialakítva. A 9 tekercs 9’ része a 2 induktor első 7 tekercsével együtt ezen 25 mágnes vezetőn van elhelyezve és a másik 9” résztől mágnesesen el van szigetelve, a jelen kiviteli alak esetén tóle jelentős távolságban - amely mágneses kölcsönhatást megakadályoz - van elhelyezve.In the embodiment shown in Fig. 4, the inductor 2 is provided with a magnetic conductor 25 and a second coil 9 is formed of two parts 9 'and 9'. The part 9 'of the coil 9, together with the first coil 7 of the inductor 2, is arranged on this magnetic conductor 25 and is magnetically insulated from the other part 9', in the present embodiment at a considerable distance therefrom preventing magnetic interaction.
A berendezés ezen felül szabályozható kapacitású 26 kondenzátorteleppel van ellátva, amely a 2 induktor első 7 tekercsével vagy a második 9 tekercsének a 25 mágnesvezetőn elhelyezkedő 9’ részével van villamosán összekötve (5. ábra). A 4 váltóáramforrás feszültségétől és 9 tekercs 9’, 9 részeinek ellenállásától függően a 2 induktor második 9 tekercsének 9’, 9” részei egymással párhuzamosan (lásd 4. ábra) vagy sorba (lásd 5. ábra) kapcsolhatók. A találmány szerint kialakított plazmaíves indukciós olvasztóberendezés következőképpen működik.The apparatus is further provided with an adjustable capacitor battery 26 which is electrically connected to the first winding 7 of the inductor 2 or to the part 9 'of the second winding 9 of the magnet conductor 25 (Fig. 5). Depending on the voltage of the AC source 4 and the resistance of the parts 9 ', 9' of the coil 9, the parts 9 ', 9' of the second inductor 9 of the inductor 2 can be connected in parallel (see Fig. 4) or in series (see Fig. 5). The plasma arc induction melting apparatus constructed according to the invention operates as follows.
Az 1 edényt (1. ábra) tápláljuk az olvasztandó 12 betéttel és az 5 fedéllel lezárjuk. A 2 induktor 9 tekercsét a 3 kondenzátortelepre és a 4 váltóáramforrásra csatlakoztatjuk. A 6 plazmaégőt az első 7 tekercsesei párhuzamosan kapcsoljuk, ahol a 7 tekercs szigetelőanyagból álló közbenső 8 betét segítségével a 2 induktor második 9 tekercsétől villamosán el van szigetelve. Majd bekapcsoljuk a 4 váltóáramforrást és a 2 induktor második 9 tekercséből, első 7 tekercséből, 6 plazmaégóből, valamint csatlakozósínekből és kábelekből (a rajzon nincs feltűntetve) álló elektromágneses rendszer induktív összellenállását a 3 kondenzátortelep szabályozható kapacitásrészével kiegyenlítjük. Feszültségnöveléssel megkezdjük az 1 edénybe táplált 12 betétnek a 2 induktor második 9 tekercsében indukálódó örvényáramokkal való felmelegítését. Majd a 14 oszcillátor kapcsol be, amelynek segítségével a 6 plazmaégő 15 katódja és 16 fúvókája között segédlvet gyújtunk. Előzetesen bevezetjük (rendszerint automatikusan) a plazmaképző gázt a 15 katód és a 16 fúvóka közötti térközbe. Ezután a fő 11 plazmaivet a 6 plazmaégő 15 katódja és a 12 betét között gyújtjuk, ahol a 12 betét vagy a 13 olvadékon keresztül vagy közvetlenül (az olvasztás kezdetén) az anódd&l (10 fenékelektróddal) van villamos kapcsolatban.The vessel 1 (Fig. 1) is fed with the insert 12 to be melted and the lid 5 closed. The coil 9 of the inductor 2 is connected to the capacitor battery 3 and the AC power source 4. The plasma burner 6 is connected in parallel with the first winding 7, whereby the winding 7 is electrically insulated from the second winding 9 of the inductor 2 by means of an intermediate insert 8. The alternating current source 4 is then turned on and the total inductive resistance of the electromagnetic system consisting of a second coil 9, a first coil 7, a plasma burner 6, and busbars and cables (not shown) of the inductor 2 is adjusted by the adjustable capacitance portion of the capacitor battery 3. By increasing the voltage, the insertion of the insert 12 into the vessel 1 by means of eddy currents induced in the second coil 9 of the inductor 2 is started. The oscillator 14 then turns on, which is used to ignite auxiliary fluid between the cathode 15 and the nozzle 16 of the plasma burner 6. The plasma forming gas is introduced in advance (usually automatically) into the space between cathode 15 and nozzle 16. The main plasma wire 11 is then ignited between the cathode 15 of the plasma burner 6 and the insert 12, where the insert 12 is electrically connected to the anode < RTI ID = 0.0 > (via the melt < / RTI >
Az olvasztási folyamat meggyorsítása céljából az olvasztást a 2 induktor és a 6 plazmaégő egyidejű működtetésével végezzük. Ilyen feltételek mellett a 12 betét a 11 plazmaiv nagy hőmérsékletének hatására gyorsan olvad, és a keletkező 13 olvadékot átkeverjük és a 2 induktor második 9 tekercsének segítségével járulékosan előmelegítjük.In order to speed up the melting process, the melting is performed by simultaneously operating the inductor 2 and the plasma burner 6. Under these conditions, the insert 12 melts rapidly due to the high temperature of the plasma 11 and the resulting melt 13 is stirred and additionally preheated by means of a second coil 9 of the inductor 2.
Az első adag olvadása után a 6 plazmaégőt kikapcsoljuk, az 5 fedelet felnyitjuk és az 1 edénybe egy második adagot beadagoljuk. Ennek során célszerű, ha az 1 edényt maximálisan megtöltjük. Majd az 1 edényt az 5 fedéllel lezárjuk, a segédivet és ezt követően a fő 11 plazmaivet meggyújtjuk, az olvasztást a beadagolt 12 betét teljes olvadásáig folytatjuk.After the first portion has been thawed, the plasma burner 6 is turned off, the lid 5 is opened and a second portion is added to the vessel 1. In doing so, it is desirable that the container 1 be filled to its maximum capacity. The vessel 1 is then sealed with the lid 5, the auxiliary and subsequently the main plasma 11 lit, and the melting is continued until the dispensing insert 12 is completely melted.
Az olvasztási folyamat befejeztével a 13 olvadékot adott esetben túlhevitjük és - amennyiben a technológiai eljárás előírja ötvözzük és finomítjuk. Ennek során az ötvöző elemeket az 1 edénybe bevezethetjük anélkül, hogy az 5 fedelét le kellene emelni és a 6 plazmaégöt kikapcsolni. Az olvadék technológiai kezelését akkor végezhetjük, amikor csak a 2 induktor második 9 tekercse van csatlakoztatva vagy akkor, amikor a 2 induktor és a 6 plazmaégő együttesen van üzemeltetve. Az utóbbi esetben az olvadék felszínén aktív salakok (folyósítószer) képződhetnek, amelyeknek segítségével a .fém-salak - rendszerben a 11 plazmaiv nagy hőmérsékletének hatására végbemenő kohászati folyamatok lényegesen intenzívebbé válnak, a fém káros adalékanyagoktól való hatásos tisztítása elérhető és a salakok higfolyóssága lényegesen javítható. Mindez hozzájárul az olvadék minőségjavításához és megkönnyíti a salakelvezetést az 1 edényből.Upon completion of the melting process, the melt 13 is optionally overheated and, if required by the technological process, blended and refined. In this case, the alloying elements can be introduced into the vessel 1 without having to remove the lid 5 and switch off the plasma burner 6. Technological treatment of the melt can be carried out when only the second winding 9 of the inductor 2 is connected or when the inductor 2 and the plasma burner 6 are operated together. In the latter case, active slags (fluxing agent) can be formed on the surface of the melt, which significantly intensify the metallurgical processes in the metal slag system due to the high temperature of the plasma 11, effectively purify the metal from harmful additives and significantly improve the fluidity of the slag. All this contributes to improving the quality of the melt and facilitates the removal of slag from the vessel 1.
A 2 induktor találmány ezerinti kialakításával elértük, hogy a 6 plazmaégő áramkörének a 2 induktor áramkörére és a 4 váltóáramforrásra gyakorolt véletlenszerű befolyása - pl. a 11 plazmaiv égési állapotának hirtelen megváltozása esetén - lényegesen csökken, mivel a találmány szerinti berendezésben ezen áramkörök nem mereven (villamosán) hanem .lágyan* mágnesesen vannak egymással csatolva. Ezáltal a berendezés üzembiztonsága és megbízhatósága növekszik, mivel a 6 plazmaégőn levő feszültség nem a 4 váltóáraraforrás által szolgáltatott feszültség, hanem a plazmaiv stabil (állandó) égésállapota által meghatározott feszültség.According to the invention of the inductor 2, it has been achieved that the influence of the plasma burner circuit 6 on the inductor circuit 2 and the AC source 4, e.g. in the event of a sudden change in the combustion state of the plasma 11, it is substantially reduced since these circuits are coupled to each other not rigidly (electrically) but softly * magnetically. Thus, the operational safety and reliability of the apparatus is increased, since the voltage on the plasma burner 6 is not the voltage supplied by the AC source 4, but the voltage determined by the plasma's stable (constant) state of combustion.
A találmány szerinti berendezés lehetővé teszi, hogy a 2 induktor és a 6 plazmaégő üzemi állapotát állandósítjuk, valamint a 6 plazmaégő üzemi állapotának szabályozási tartományát szélesítsük.The apparatus according to the invention allows the operating state of the inductor 2 and the plasma burner 6 to be stabilized and the control range of the plasma burner 6 to be widened.
A 2. ábrán bemutatott plazmaíves indukciós olvasztóberendezés működési módja hasonló a fentiekben leírtakkal. A különbség abban van, hogy ennél a kiviteli alaknál a 2The operation of the plasma arc induction melting apparatus shown in Figure 2 is similar to that described above. The difference is that in this embodiment, FIG
HU 203009 Β induktor első 7 tekercse a 19 szerkezet segítségével a második 9 tekercshez képest a 9 tekercs tengelyére merőleges irányban eltolható.The first winding 7 of an inductor 203009 segítségével can be displaced by the structure 19 in a direction perpendicular to the axis of the winding 9 relative to the second winding 9.
A 23 forgatóhajtás segítségével a 22 csavart forgatjuk, amely ennek hatására a 20 anyában a 7 tekerccsel együtt alternáló mozgást végez. Ezen mozgás hatására az 1 edény felső részében levő mágneses tér aszimmetrikussá válik, ami a 11 és 18 plazmaívek között olyan kölcsönhatáshoz vezet, amelynél a 11 és 18 plazmaívek csavarvonal alakúra elforognak. Ennek során hosszuk és hatáskeresztmetszetük lényegesen növekszik, ennek következtében a 6, 17 plazmaégök villamos üzemállapota változik (feszültségnövekedés, és a 13 olvadék felszínén levő anódfolt felülete növekszik. Ennek eredményeképpen a 13 olvadék felületét kevésbé koncentráltan, igy egyenletesebben felmelegitjük, túlhevitése mérséklődik, olvasztási veszteségeket és ötvöző elemeket takarítunk meg. Ennek eredménye végül a fém minőségének javítása. A mágneses tér aszimmetriája megváltoztatja az olvadék keringését az 1 edényben és elősegíti a fizikai-vegyi folyamatokat a .fém-aktív salak' határtartományban, ami szintén az olvadék minőségjavításához hozzájárul. A 6, 17 plazmaégök üzemi állapota nagymértékben függ a 7 és 9 tekercsek közötti mágneses csatolás mértékétől, amely a 7, 9 tekercsek egymáshoz viszonyított elrendezés függvénye.By means of the rotary drive 23, the screw 22 is rotated, which causes the nut 20 to alternate with the coil 7. As a result of this movement, the magnetic field in the upper part of the vessel 1 becomes asymmetric, which leads to an interaction between the plasma arcs 11 and 18 in which the plasma arcs 11 and 18 rotate helically. As a result, their length and cross-section significantly increase, resulting in a change in the electrical state of the plasma burners 6, 17 (voltage increase and anode patch surface area of the melt 13). The asymmetry of the magnetic field alters the circulation of the melt in the vessel and promotes the physico-chemical processes in the "metal-active slag" boundary range, which also contributes to the improvement of the melt quality. The operating state of the plasma burners 17 is highly dependent on the degree of magnetic coupling between the coils 7 and 9, which depends on the relative arrangement of the coils 7, 9.
A 2 induktor olyan kialakítása esetén, amelynél 7 tekercse legalább részben átfogja a 9 tekercsét (3. ábra), a plazmaégő kívánt üzemállapotának beállítása 7 tekercsnek a 9 tekercshez viszonyított helyzetének beállításával és ebben a helyzetben való rögzítésével biztosítható. Minél nagyobb mértékű ezen átfogás, annál erősebb a mágneses csatolás és annál nagyobb a 7 tekercsen és a 6 plazmaégón levő feszültség azonos egyéb feltételek mellett. Ez lehetővé teszi, hogy a 2 induktor és a 6 plazmaégó közötti teljesítményviszonyt - pl. az olvadék fajtája szerint - racionálisan kiválasszuk.In the configuration of the inductor 2, in which the coil 7 at least partially covers the coil 9 (Fig. 3), the desired operating state of the plasma burner can be ensured by adjusting the position of the coil 7 relative to the coil 9 and securing it there. The greater this embrace, the stronger the magnetic coupling and the greater the voltage across the coil 7 and the plasma burner 6 under the same other conditions. This allows the power ratio between the inductor 2 and the plasma burner 6, e.g. based on the type of melt - rationally selected.
A berendezésnek a 24 szerkezettel való ellátása biztosítja, hogy a 6 plazmaégón levő feszültséget és ennek megfelelően teljesítményét az olvasztás során a 7 tekercsnek a 9 tekercshez képesti tengelyirányú eltolását megváltoztassuk. Ezáltal a 6 plazmaégó üzemi állapotát - szükség esetén a 2 induktor teljesítményének megváltoztatása nélkül - megváltoztathatjuk. Ily módon a 4 váltóáramforrás teljesítményét a 2 induktor és a 6 plazinaégő között tág határon belül újra feloszthatjuk.Providing the device with the structure 24 ensures that the voltage at the plasma burner 6 and consequently its power during melting is changed by the axial displacement of the coil 7 relative to the coil 9. In this way, the operating state of the plasma burner 6 can be changed without changing the power of the inductor 2 if necessary. In this way, the power of the AC source 4 can be redistributed over a wide range between the inductor 2 and the plasma burner 6.
A 6 plazmaégón levő feszültség növekedése teljesítményének növekedéséhez és ez^· által a berendezés kapacitásának növekedéséhez vezet. Ezzel egyidejűleg növekszik a 11 plazmái v tartományában a hőmérséklet, amely a fémnek gázoktól és káros adalék6 anyagoktól való tisztítását és a nemfémes zárványok disszociációját segíti elő.An increase in the voltage at the plasma burner 6 leads to an increase in power and thus an increase in the capacity of the apparatus. At the same time, the temperature in the plasma region of the plasmids 11 increases, which facilitates the purification of the metal from gases and harmful additives and the dissociation of non-metallic inclusions.
A berendezés termelékenységének, további növekedése a 4. és 5. ábrákon bemutatott kiviteli alakok esetén érhető el.Further increases in the productivity of the apparatus are achieved with the embodiments shown in Figures 4 and 5.
Ezáltal, hogy a második 9 tekercs 9* része és az első 7 tekercs közötti mágneses csatolást szabályozhatjuk - ahol a 9’ rész és a 7 tekercs a 25 mágnesvezetön van elrendezve - és ily módon a 11 plazmaív hőmérsékletét és teljesítményét is, az olvadékban és a .fém-salak átmenetén végbemenő fizikai-vegyi folyamatok intenzív lefolyását biztosíthatjuk.By controlling the magnetic coupling between the 9 * portion of the second coil 9 and the first coil 7, where the portion 9 'and the coil 7 are arranged on the magnetic wire 25, and thus the temperature and power of the plasma arc 11 in the melt and .the intense flow of physico-chemical processes during the transition of metal slag.
Az olvadéknak 6 plazmaégő működésétől függetlenül történő elektromágneses átkeverése - amelyet a második 9 tekercsnek a 9’ részétől mágnesesen elszigetelt 9” részével biztosítunk - egyidejűleg lehetővé teszi, hogy a fémben végbemenő anyagcsere folyamatokat intenzívebbé tegyük.Electromagnetic reshuffling of the melt, provided independently of the plasma burner 6, provided by a magnetically isolated portion 9 'of the second coil 9, at the same time enables the metabolic processes in the metal to be intensified.
A mágneses csatolás kiiktatása révén biztosítjuk, hogy a 6 plazmaégő üzemi állapota olvasztás során a betétanyag tulajdonságainak változásától (a betét mágneses tulajdonságainak . elvesztése, fajlagos villamos ellenállásának a fém hőmérsékletének növekedésével történő változása, halmazállapotának változása) függetlenné válik.By eliminating the magnetic coupling, it is ensured that the plasma burner 6 becomes independent of the change in the properties of the insert material during melting (loss of the magnetic properties of the insert, change in specific electrical resistance with increasing metal temperature, change in state).
Ez lehetővé teszi, hogy a teljes olvasztási folyamat során a 6 plazmaégő optimális üzemi állapotát fenntartsuk és ezáltal a berendezés termelékenységét növeljük, az olvadék minőségét pedig javítsuk.This allows the plasma melter 6 to be kept in optimum operating condition throughout the melting process, thereby increasing the productivity of the apparatus and improving the quality of the melt.
A 6 plazmaégő optimális üzemi állapotát továbbá a 26 kondenzátortelep kapacitásának szabályozásával biztosítjuk, amely a 4 váltóáramforrás feszültségének változatlan hagyása mellett a 6 plazmaégőn levő feszültség 10-15%-kal való növelését és ezáltal a berendezés termelékenységének növelését teszi lehetővé.The optimum operating state of the plasma burner 6 is further provided by controlling the capacitance of the capacitor 26, which allows the voltage of the plasma burner 6 to be increased by 10-15% while maintaining the voltage of the AC source 4 and thereby increasing the productivity of the apparatus.
A találmány szerinti plazmaives indukciós olvasztóberendezés nagyértékű, kiváló minőségű vas- és nemvasfémek és ötvözetek technológiai kezelésére a kohászatban és öntödei üzemekben alkalmazható.The plasma-melting induction melting apparatus of the present invention can be used in high-technology, high-grade ferrous and non-ferrous metals and alloys for use in metallurgy and foundry plants.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4032997 | 1986-03-14 | ||
| PCT/SU1986/000128 WO1987005775A1 (en) | 1986-03-14 | 1986-12-15 | Induction plasma installation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT46175A HUT46175A (en) | 1988-09-28 |
| HU203009B true HU203009B (en) | 1991-04-29 |
Family
ID=21224913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU872063A HU203009B (en) | 1986-03-14 | 1986-12-15 | Induction melting unit of plasma arc |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0259503A4 (en) |
| JP (1) | JPS63502709A (en) |
| HU (1) | HU203009B (en) |
| WO (1) | WO1987005775A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5798497A (en) * | 1995-02-02 | 1998-08-25 | Battelle Memorial Institute | Tunable, self-powered integrated arc plasma-melter vitrification system for waste treatment and resource recovery |
| WO2014047220A1 (en) * | 2012-09-18 | 2014-03-27 | Retech Systems Llc | System and method of melting raw materials |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1055715B (en) * | 1957-10-12 | 1959-04-23 | Degussa | Vacuum induction melting furnace |
| SU462320A1 (en) * | 1973-05-08 | 1975-02-28 | Предприятие П/Я Г-4696 | Induction Plasma Melting Plant |
| JPS52103729A (en) * | 1976-02-26 | 1977-08-31 | Daido Steel Co Ltd | Plasma induction heating method and furnace |
| SE408958B (en) * | 1976-07-05 | 1979-07-16 | Asea Ab | PROCEDURE FOR MELTING METALS OR METAL ALLOYS |
| JPS63106211A (en) * | 1986-05-19 | 1988-05-11 | Anritsu Corp | Cassette management method |
-
1986
- 1986-12-15 JP JP87502455A patent/JPS63502709A/en active Pending
- 1986-12-15 HU HU872063A patent/HU203009B/en not_active IP Right Cessation
- 1986-12-15 EP EP19870902862 patent/EP0259503A4/en not_active Withdrawn
- 1986-12-15 WO PCT/SU1986/000128 patent/WO1987005775A1/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1987005775A1 (en) | 1987-09-24 |
| EP0259503A4 (en) | 1988-07-14 |
| JPS63502709A (en) | 1988-10-06 |
| HUT46175A (en) | 1988-09-28 |
| EP0259503A1 (en) | 1988-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4821284A (en) | Scrap-melting process and electric furnace for carrying out the process | |
| AU2002363728B2 (en) | Method and apparatus for melting metals | |
| US4139722A (en) | Electric induction heating furnace | |
| RU2296165C2 (en) | Metal direct reduction method from dispersed raw ore material and apparatus for performing the same | |
| US3680163A (en) | Non-consumable electrode vacuum arc furnaces for steel, zirconium, titanium and other metals and processes for working said metals | |
| HU203009B (en) | Induction melting unit of plasma arc | |
| US6240120B1 (en) | Inductive melting of fine metallic particles | |
| EP1399284A1 (en) | Dual mode plasma arc torch for use with a plasma arc treatment system and method of use thereof | |
| JPH04227466A (en) | Dc arc furnace | |
| Edgerley et al. | Electric metal melting-a review | |
| RU2151987C1 (en) | Direct-current plasma-arc furnace for melting oxide materials | |
| JPH01500152A (en) | induction plasma furnace | |
| Dutta et al. | Electric Furnace Processes | |
| RU2206845C2 (en) | Furnace-ladle | |
| US4227031A (en) | Nonconsumable electrode for melting metals and alloys | |
| US1751912A (en) | Electric induction furnace | |
| HU203181B (en) | Induction melting unit of plasma arc | |
| US20240237167A9 (en) | Dc brush-arc furnace with arc deflection compensation | |
| RU2190034C2 (en) | Method of smelting alloys from oxide-containing materials | |
| RU2219451C2 (en) | Electric arc melting furnace with bay window | |
| RU2333440C2 (en) | Electric melting device | |
| Knight et al. | Arc characteristics in small-scale DC plasma arc furnaces using graphite cathodes | |
| JPH03140791A (en) | Dc arc furnace | |
| US2119262A (en) | Remelting scrap metal | |
| Bebber | Plasma ladle furnace-alternative or additional refining for high specification grades |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |