HU203181B - Induction melting unit of plasma arc - Google Patents
Induction melting unit of plasma arc Download PDFInfo
- Publication number
- HU203181B HU203181B HU87884A HU88487A HU203181B HU 203181 B HU203181 B HU 203181B HU 87884 A HU87884 A HU 87884A HU 88487 A HU88487 A HU 88487A HU 203181 B HU203181 B HU 203181B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- plasma
- plasma burner
- inductor
- burner
- rectifier
- 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
-
- 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
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/22—Furnaces without an endless core
- H05B6/24—Crucible furnaces
-
- 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
- H05B7/00—Heating by electric discharge
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
A találmány tárgya plazmaíves indukciós olvasztóberendezés.The present invention relates to plasma arc induction melting equipment.
Az olvasztott fémek minőségével és következésképpen az olvasztási folyamat megvalósítására szolgáló berendezésekkel szemben napjainkban szigorú követelményeket támasztanak.The quality of the molten metals and consequently the equipment used to carry out the melting process are nowadays subject to stringent requirements.
A kohászatban elterjedtek az indukciós olvasztóberendezések. Az aktív kohászati folyamatok elvégzésének lehetőségei ezen indukciós olvasztóberendezésekben viszont a salak alacsony hőmérséklete miatt korlátozottak (a salak hőmérséklete nem lehet nagyobb, mint az olvadék hőmérséklete, ami a fémsalak határon végbemenő fizikai-kémiai folyamatok intenzitását lényegesen csökkenti). Többszörösen ötvözött (kettőnél több ötvözőelemet tartalmazó) acélok vagy ötvözetek olvasztása esetén védő (fedő) folyósítószerek alkalmazása szükséges. Az indukciós olvasztóberendezések teljesítménye nemkívánt elektrodinamikus jelenségek, így pl. rendkívül nagy meniszkusz és az olvadék nagy cirkulációs sebessége miatt behatárolt fajlagos teljesítménynek megfelelően korlátozott.In metallurgy, induction melters are common. However, the possibilities of carrying out active metallurgical processes in these induction melters are limited due to the low temperature of the slag (the temperature of the slag cannot be higher than the temperature of the melt, which significantly reduces the intensity of the physico-chemical processes at the metal slab). In the case of melting of alloyed steels (or more than two alloying elements) or protective alloys, protective fluids must be used. The performance of induction melters is undesirable electrodynamic phenomena such as extremely limited meniscus and limited in specific capacity due to high melt flow rate.
A fentiekben említett hátrányokat a plazmaíves indukciós olvasztóberendezések küszöbölték ki, amelyekben kétféle felmelegítési módszert alkalmaznak, éspedig az indukciós és a plazmaíves felmelegítést. Ilyen jellegű berendezések alkalmazásával lényegesen csökkenthető az olvasztás időtartama, az előállított fém egy tonnára számított energiafelhasználása, továbbá lényegesen javítható az olvasztott fém minősége a gáztartalom, valamint a nemfémes zárványok és káros adalékanyagok csökkentése révén. Ezen berendezések lehetővé teszik a fém aktív technológiai kezelését az erősen felmelegített salak jelenlétének köszönhetően, továbbá előnyös feltételeket biztosítanak az érc- szén pelletek átolvasztásához és redukálásához tiszta fémeknek kokszmentes kohászati eljárásokkal történő előállítása céljából. A plazmaíves indukciós olvasztóberendezések továbbá a fentiekben említett, teljesítményre vonatkozó korlátokat is megszüntetik.The aforementioned drawbacks have been overcome by plasma arc induction melting apparatuses, which employ two methods of heating, namely induction and plasma arc heating. The use of this type of equipment significantly reduces the melting time, the energy consumption per tonne of the metal produced, and significantly improves the quality of the molten metal by reducing the gas content and non-metallic inclusions and harmful additives. These devices allow active technological treatment of the metal due to the presence of highly heated slag and also provide favorable conditions for the melting and reduction of ore pellets for the production of pure metals by coke-free metallurgical processes. Plasma arc induction melters also remove the aforementioned power constraints.
A „Korszerű olvasztási eljárások idomöntéshez” (1978, Kijev) című szakkönyv 5-13. oldalán ismertetnek olyan plazmaíves indukciós olvasztóberendezést acél olvasztására, amely berendezésnek induktorral ellátott tégelye, az áramot a fémhez vezető fenékelektródja, plazmaégője, valamint két, külön-külön vezérelt áramforrása van, ahol az egyik áramforrás az induktorhoz, a másik pedig a plazmaégőhöz van társítva.5-13, Modern Melting Procedures for Mold Design (Kiev, 1978). A plasma arc induction melting apparatus for melting steel comprising an inductor crucible, a bottom electrode for conducting a current to a metal, a plasma burner, and two separately controlled current sources, one power source and one connected to the plasma burner.
A két áramforrás alkalmazása miatt a berendezés mérete és helyigénye növekszik, a berendezés kezelése pedig bonyolulttá válik, lényegesen növekszik továbbá a berendezés ára. Ezenfelül ebben az esetben növekszik a berendezés villamos összteljesítménye az olvasztási folyamat során elért viszonylag kis kihasználási tényező mellett.The use of the two power sources increases the size and space requirements of the equipment, makes the operation of the equipment complicated and significantly increases the cost of the equipment. In addition, in this case, the total electrical power of the plant increases with the relatively low utilization rate achieved during the melting process.
Az említett hátrányokat olyan plazmaíves indukciós olvasztóberendezés küszöböli ki, amelyben az induktort és plazmaégőt közös áramforrással táplálják.These drawbacks are overcome by a plasma arc induction melting apparatus in which the inductor and the plasma burner are fed by a common power source.
A 46 23 20 lajstromszámú SU-beli szerzői tanúsítványból (a „Felfedezések, találmányok, ipari minták és védjegyek” című közlöny 1975. 8. számában került nyilvánosságra) ismert olyan plazmaíves indukciós olvasztóberendezés, amelynek kondenzátortelepre és váltóáramforrásra csatlakoztatott induktorban elhelyezett, betét olvasztásához alkalmazott tartálya és legalább egy plazmaégője van, amely az induktorral villamosán össze van kötve, éspedig vele sorba van kötve.Plasma arc induction melting apparatus having a capacitor battery and an AC inlet capacitor are known from the US Patent No. 46 23 20 ("Inventions, Inventions, Industrial Designs, and Trademarks"). and at least one plasma burner electrically connected to the inductor, which is connected in series therewith.
Ebben a berendezésben a plazmaív véletlen megszakítása vagy a plazmaégőnek a technológiai előírásoknak megfelelőén történő bekapcsolása esetén az induktor áramköre megszakadt, ami az induktomak az áramforrástól való lekapcsolásához vezet és ennek következtében a kondenzátortelepen túlfeszültség lép fel, amely a kondenzátortelep kiesését okozhatja.In this equipment, if the plasma arc is accidentally interrupted or the plasma burner is switched on in accordance with the technological specifications, the inductor circuit is interrupted, which leads to disconnection of the inductor from the power source and consequently an over-voltage on the capacitor battery.
Ezenkívül nincs lehetőség az induktor és a plazmaégő üzemmódjainak külön-külön történő vezérlésére, amelynek segítségével az olvasztási folyamat során a teljesítmény köztük átcsoportosítható ill. újra felosztható lenne, ezen átcsoportosítás, ill. újrafelosztás az ismert berendezésben az olvasztandó betétanyag jellemzőitől függően spontán történik.In addition, it is not possible to control the inductor and plasma burner modes individually, which allows the power to be reallocated or dissociated between the melting process. could be redistributed, this redeployment or redistribution in the known apparatus occurs spontaneously depending on the characteristics of the material to be melted.
Az ismertetett berendezésben a plazmaégő csak akkor működik, ha váltóárammal táplálják. Ez az olvasztási folyamat befejező szakaszában és az olvadék frissítésének szakaszában előnyös, míg a betétanyag olvasztásának szakaszában - amikor a betétben „aknát” kell gyorsan kiolvasztani - energetikai szempontból előnyösebb, ha a plazmaégőt egyenárammal táplálják.In the apparatus described, the plasma burner only operates when supplied with alternating current. This is advantageous in the final stages of the melting process and in the melt refining phase, while in the melting phase of the insert material, when the shaft needs to be rapidly thawed, it is more energy efficient to supply the plasma burner with direct current.
Ezenfelül ezen berendezésben a plazmaégő és az induktor üzemmódjai egymással mereven vannak összekapcsolva (a két szerkezeti egységen ugyanazon áram folyik).In addition, the plasma burner and inductor modes are rigidly coupled to each other in this apparatus (the two currents have the same current).
A plazmaégőn levő feszültség értéke - amely annak üzemmódját határozza meg - egyenlő a váltóáram-forrás feszültsége és az induktoron levő feszültség közötti különbséggel és semmilyen körülmények között ezen érték fölé nem emelkedhet.The value of the voltage on the plasma burner, which determines its mode of operation, is equal to the difference between the AC source voltage and the voltage on the inductor and under no circumstances may it exceed this value.
Egyes esetekben viszont (pl. a főív gyújtása során) szükséges, hogy ezt a feszültséget növeljük vagy csak a plazmaégőt üzemeltessük (pl. lekapcsolt induktor esetén).In some cases, however, (eg during arc ignition) it is necessary to increase this voltage or operate the plasma burner only (eg with the inductor off).
A találmány feladata, hogy olyan plazmaíves indukciós olvasztóberendezést hozzunk létre, amelynél a plazmaégő és az induktor közötti villamos csatolás megakadályozza, hogy az induktor a plazmaív megszakadása esetén a váltóáram-forrásról lekapcsolódik, és amely berendezés továbbá az olvasztási folyamat során az induktor és a plazmaégő közötti előírt teljesítmény felosztás betartását biztosítja.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a plasma arc induction melting apparatus in which the electrical coupling between the plasma burner and the inductor prevents the inductor from being disconnected from the AC source in the event of a plasma arc break. ensures compliance with the prescribed power distribution.
A feladat megoldására olyan plazmaíves indukciós olvasztóberendezést hoztunk létre, amelynek kondenzátortelepre és váltóáram-forrásra csatlakoztatott induktorban elrendezett, betét olvasztásához alkalmazott tartálya és legalább egy plazmaégője van, ahol a találmány szerint a plazmaégő az induktor tekercsmeneteinek egy részével párhuzamosan van kapcsolva.In order to solve this problem, a plasma arc induction melting apparatus is provided having a tank for melting a cartridge arranged in a capacitor battery and an AC source, and at least one plasma burner, wherein according to the invention, the plasma burner is coupled to a portion of the inductor windings.
Célszerű olyan kiviteli alak, amelynek legalább két plazmaégőt tartalmazó plazmaégőcsoportja van, amely az induktor tekercsmeneteinek részével párhuzamosan van kapcsolva.An embodiment having a plasma burner group comprising at least two plasma burners connected in parallel to a portion of the windings of the inductor is desirable.
HU 203 181 ΒHU 203 181 Β
Célszerű, ha a plazmaíves indukciós olvasztóberendezés kapcsolóelemmel van ellátva, amely az induktor tekercsmeneteinek egy részével és a plazmaégővel, ill. plazmaégőcsoporttal sorba van kapcsolva.Preferably, the plasma arc induction melting apparatus is provided with a switching member which has a portion of the inductor winding turns and a plasma burner, respectively. plasma burner group connected in series.
Célszerű továbbá, ha a plazmaíves indukciós olvasztóberendezés a plazmaégőn vagy a plazmaégőcsoporton átfolyó váltóáram egyenirányítására szolgáló egyenirányítóval van ellátva, amelynek bemenete az induktor tekercsmeneteinek egy részével villamosán össze van kötve, kimenete pedig a plazmaégőre, ill. plazmaégőcsoportra van csatlakoztatva, ezáltal képezve a plazmaégő, ill. plazmaégőcsoport egyenáramú áramkörét.Preferably, the plasma arc induction melting apparatus is provided with a rectifier for rectifying the current flowing through the plasma burner or plasma burner group, the input of which is electrically connected to a portion of the inductor windings and its output to the plasma burner. is connected to a plasma burner group, thereby forming a plasma burner or a plasma burner DC circuit.
Előnyős, ha a plazmaíves indukciós olvasztóberendezés járulékos kapcsolóelemmel van ellátva, amely az induktor tekercsmeneteinek részével, a plazmaégővel, ill. plazmaégőcsoporttal és az egyenirányítóval villamosán össze van kötve és amely a plazmaégőt ill. plazmaégőcsoportot a betét olvasztása során az egyenirányító kimenetével és az olvadék túlhevitése ill. frissítése során az induktor tekercsmeneteinek egy részével köti össze.It is preferred that the plasma arc induction melting apparatus be provided with an additional switching element which is provided with a portion of the inductor windings, a plasma burner, and the like. is electrically connected to the plasma burner group and the rectifier and a plasma burner group with the rectifier output during melting of the insert and overheating or melting of the melt. During the upgrade, it connects to a part of the inductor windings.
Előnyös, ha a plazmaíves indukciós olvasztóberendezés egyenáram-forrással van ellátva, amely a plazmaégő, ill. plazmaégőcsoport egyenármú áramkörében van elhelyezve és az egyenirányítóval sorba van kötve.Preferably, the plasma arc induction melting apparatus is provided with a direct current source which is a plasma burner or a rectifier. is placed in the DC circuit of the plasma burner group and connected in series with the rectifier.
A találmány szerint kialakított plazmaíves indukciós olvasztóberendezésnél a plazmaív megszakadása nem vezet az induktomak a váltóáram-forrástól való lekapcsolásához, mivel a plazmaégő, ill. a plazmaégőcsoport az induktor tekercsmeneteinek egy részére párhuzamosan van kötve.In the plasma arc induction melting apparatus of the present invention, the breaking of the plasma arc does not lead to the disconnection of the inductors from the AC source, since the plasma burner and / or the plasma burner group is connected in parallel to a portion of the inductor windings.
Az induktor tekercsmeneteinek egy részével, valamint a plazmaégővel, ill. a plazmaégőcsoporttal sorba kapcsolt kapcsolóelem alkalmazása révén az induktor és a plazmaégő közötti előírt teljesítmény-eloszlás (pl. az olvasztandó fém tulajdonságai és az olvasztási folyamat vezérlése által előírt), és a fajlagos villamos energiafogyasztás csökkentése biztosítható, továbbá lehetővé válik, hogy az olvadék elektromágneses átkeverésének előírt üzemmódját tetszőleges teljesítményszint mellett betartsuk, ezáltal különböző tulajdonságú ötvözetek előállítása biztosítható.Part of the inductor winding turns and the plasma burner or the use of a plasma torch-coupled coupling means provides the required power distribution between the inductor and the plasma torch (e.g., as required by the properties of the metal to be melted and control of the melting process) and reduces specific electricity consumption and allows the electromagnetic mixing of the melt The specified mode of operation is maintained at any power level, which allows the production of alloys with different properties.
Ezenfelül a találmány szerinti plazmaíves indukciós olvasztóberendezésnél a plazmaégő, ill. a plazmaégőcsoport váltóárammal és egyenárammal is üzemeltethető. Ezt azzal érjük el, hogy a berendezés egyenirányítóval van ellátva, amely vagy közvetlenül vagy járulékos kapcsolóelemen keresztül az induktor tekercsmeneteinek részére és a plazmaégőre, ill. plazmaégőcsoportra van csatlakoztatva.In addition, the plasma arc induction melting apparatus according to the present invention provides a plasma burner and / or plasma burner. the plasma burner group can be operated with alternating current and direct current. This is achieved by providing the device with a rectifier which either directly or via an auxiliary coupling for the inductor windings and the plasma burner, respectively. is connected to a plasma burner group.
A plazmaégőnek, ill. a plazmaégőcsoportnak az egyenirányító kimenetére való csatlakoztatása a betét olvasztása során biztosítja, hogy a betét első adatja aknaképződés mellett (a plazmaív ég és betéttel van körülvéve) gyorsan olvad, ezáltal a plazmaív teljesítménye hatékonyan (nagy hatásfokkal) átvihető a betétre és az olvasztási folyamat felgyorsul, a hőveszteség pedig és ennek következtében a fajlagos energiafogyasztás csökken.Plasma burner, respectively. attaching the plasma burner group to the rectifier output during melting of the insert ensures that the first data of the insert melts rapidly at the formation of the shaft (the plasma arc and surrounded by the insert), thereby effectively transferring the plasma arc to the insert and the heat loss and consequently the specific energy consumption decreases.
A plazmaégőnek, ill. a plazmaégőcsoportnak az induktor tekercsmeneteinek egy részére való közvetlen csatlakoztatása - amely csatlakoztatást az olvadék túlhevítése és frissítése során valósítunk meg - a fém felületének vagy a felületen képződő salak egyenletesebb felmelegítését teszi lehetővé, továbbá csökkenti a fém lokális túlhevítését és az ötvözőelemek égési veszteségét.Plasma burner, respectively. the direct connection of the plasma burner group to a portion of the inductor windings, which is accomplished during the melt superheat and refresh, allows for a more uniform heating of the metal surface or the slag formed on the surface, and reduces local metal overheating and alloying loss.
A plazmaégő áramkörére csatlakozó egyenáram-forrás alkalmazása révén az induktor és a plazmaégó, ill. plazmaégőcsoport paraméterei jobban illeszthetők egymáshoz, aminek köszönhetően a berendezés teljesítménye növelhető. Ezenfelül - pl. lekapcsolt induktor esetén - a plazmaégők függetlenül az induktortól üzemeltethetők.By employing a DC source connected to the plasma burner circuit, the inductor and the plasma burner, respectively, are connected. Plasma burner group parameters can be better matched with each other to increase the performance of the unit. In addition - e.g. with inductor off - plasma burners can be operated independently of the inductor.
A találmányt az alábbiakban kiviteli példák kapcsán a mellékelt rajzra való hivatkozással részletesebben is ismertetjük, ahol a rajzon azThe invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:
1. ábrán a találmány szerint kialakított plazmaíves indukciós olvasztóberendezés egy kiviteli alakjának működési vázlata (az induktor és az olvadékot tartalmazó tartály hosszmetszetével), aFigure 1 is a schematic diagram (in longitudinal sectional view of an inductor and melt container) of an embodiment of a plasma arc induction melting apparatus according to the invention;
2. ábrán két plazmaégővel és kapcsolószeikezettel ellátott kiviteli alak működési vázlata, aFigure 2 is a schematic diagram of two embodiments having plasma burners and switching devices,
3. ábrán a plazmaégőn átfolyó váltóáram egyenirányítására szolgáló egyenirányítóval ellátott kiviteli alak működési vázlata, aFigure 3 is a schematic diagram of an embodiment of an AC rectifier for rectifying a current flowing through a plasma burner,
4. ábrán a 3. ábra szerinti kiviteli alak járulékos kapcsolóelemmel kiegészítve, és azFig. 4 shows an embodiment of Fig. 3 with an additional coupling member, and
5. ábrán a 3. ábra szerinti kiviteli alak a plazmaégő áramkörére csatlakoztatott egyenáram-forrással kiegészítve látható.Figure 5 illustrates the embodiment of Figure 3 with a DC source connected to the plasma burner circuit.
A találmány szerint kialakított plazmaíves induckiós olvasztóberendezés (1. ábra) betét olvasztására szolgáló 1 tartállyal van ellátva, amely 3 kondenzátortelepre és 4 váltóáram-forrásra csatlakoztatott 2 induktorban van elrendezve. Az 1 tartály 5 fedéllel van lefedve, amelybe legalább egy 6 plazmaégő van szerelve, amely speciális mechanizmus segítségével (az ábrán nem szerepel) függőleges irányban mozgaható. Az ismertetett kiviteli alak esetén a 6 plazmaégő villamos ívet keltő plazmatron, amely a 2 induktor tekercsmeneteinek egy 7 részével párhuzamosan van kapcsolva. Általánosan egy vagy több plazmatron vagy az 5 fedélben vagy az 1 tartály oldalfalában helyezhető el.The plasma arc induction melting apparatus (Fig. 1) formed according to the invention is provided with a tank 1 for melting the insert, which is arranged in an inductor 2 connected to a capacitor battery 3 and an alternating current source 4. The container 1 is covered by a lid 5 in which at least one plasma burner 6 is mounted, which can be moved vertically by a special mechanism (not shown). In the embodiment described, the plasma burner 6 is an electrode generating an arc which is connected in parallel with a part 7 of the windings of the inductor 2. Generally, one or more plasma cartridges may be located either in the lid 5 or in the side wall of the container.
A 6 plazmaégő üzemi áramkörében 8 plazmaívén és az olvasztandó 9 fémen keresztül történő zárásához az 1 tartály fenekébe szerelt 10 fenékelektród szolgál, amely vagy fémből van és vízzel hűtött vagy amennyiben nem hűtött - grafitból vagy fémkerámiából van. Segédív gyújtásához (ún. tartósan égő ív) 11 oszcillátort alkalmazunk, amely a 6 plazmaégő elektródjaira van csatlakoztatva.In the operating circuit of the plasma burner 6, the bottom electrode 10, which is either metal and water-cooled or, if not cooled, graphite or metal-ceramic, is used to close the plasma arc 8 and the metal 9 to be melted. An auxiliary arc (oscillator arc) 11 is used to ignite the auxiliary arc, which is connected to the electrodes of the plasma burner 6.
A 6 plazmaégő áramköre a 2 induktor tekercsmeneteinek 7 részén, a 6 plazmaégőn, a 8 plazmaíven, az olvasztott 9 fémen, a 10 fenékelektródon és a 2 induktor tekercsmeneteinek 7 részén keresztül záródik.The circuit of the plasma burner 6 is closed through the part 7 of the windings of the inductor 2, the plasma burner 6, the plasma arc 8, the molten metal 9, the bottom electrode 10 and the part 7 of the windings of the inductor 2.
HU 203 181 ΒHU 203 181 Β
A 2. ábrán a találmány szerinti plazmaíves indukciós olvasztóberendezésnek egy további kiviteli alakja látható, amely hasonlóképpen van kialakítva, mint azFigure 2 shows a further embodiment of the plasma arc induction melting apparatus according to the invention, which is similar to that of the
1. ábrán bemutatott kiviteli alak, tóle csupán abban különbözik, hogy második 12 plazmaégővel van kiegészítve és ezáltal a 10 fenékelektród elhagyható, mivel ebben az esetben a 6 plazmaégő üzemi áramköre a 8 plazmaíven, a 9 fémen és a 12 plazmaégő 13 plazmaívén keresztül záródik.The embodiment shown in Figure 1 differs only in that it is provided with a second plasma burner 12 and thus the bottom electrode 10 can be omitted, in which case the operating circuit of the plasma burner 6 is closed through the plasma arc 8, the metal 9 and the plasma arc 13.
A 6, 12 plazmaégő optimális üzemmódjának biztosítására a berendezés lehetőséget nyújt arra, hogy a 2 induktor azon tekercsmeneteinek számát megváltoztathassuk, amelyek 14 kapcsolóelemen keresztül a 6, 12 plazmaégőkkel párhuzamosan vannak kapcsolva. Ezt a 6, 12 plazmaégők paramétereinek (pl. áram és feszültség értéke) a 2 induktor megfelelő paramétereivel való egyeztetésének szükségessége indokolja az olvasztandó 9 fém tulajdonságának az olvasztási folyamat során bekövetkezett változása során és 8, 13 plazmaívek hosszúságának változása során. A14 kapcsolóelem alkalmazása lehetővé teszi, hogy a 4 váltóáramforrás teljesítményének kihasználási tényezőjét növeljük és a 2 induktor és a 6, 12 plazmaégők közötti teljesítmény-eloszlást - az előírt technológiai üzemmód biztosítása céljából - megváltoztassuk.To provide optimum operation of the plasma burner 6, 12, the apparatus provides the possibility of changing the number of winding turns of the inductor 2 which are connected via the switching element 14 in parallel with the plasma burners 6, 12. This is necessitated by the need to match the parameters of the plasma burners 6, 12 (e.g., current and voltage values) with the corresponding parameters of the inductor 2 during the change of the properties of the metal 9 to be fused during the melting process and the length of the plasma arc 8, 13. The use of the switching element 14 allows the power utilization factor of the AC power source 4 to be increased and the power distribution between the inductor 2 and the plasma burners 6, 12 to be changed to provide the required technological mode.
A találmány szerinti plazmaíves indukciós olvasztóberendezés egy további kiviteli alakja (3. ábra) egyenárammal táplált 6 plazmaégővel vagy plazmaégőcsoporttal van ellátva. Ezen kiviteli alak lényegében hasonlóképpen működik, mint az 1. ábrán ismertetett kiviteli alak. A 3. ábrán bemutatott kiviteli alak az 1. ábrán bemutatott változattól abban különbözik, hogy a 6 plazmaégőn átfolyó váltóáram egyenirányitására szolgáló 15 egyenirányítóval van ellátva. A 15 egyenirányító bemenete a 2 induktor tekercsmeneteinek 7 részével van villamosán csatolva, míg kimenete a 6 plazmaégőre van vezetve, ezáltal egyenáramú áramkör alakul ki, amely a 15 egyenirányító negatív polaritású kimenetén (negatív sarok), a 6 plazmaégőn, a 8 plazmaíven, az olvasztott 9 fémen, a 10 fenékelektródon és a 15 egyenirányító pozitív polaritású kimenetén (pozitív sarok) keresztül záródik.Another embodiment of the plasma arc induction melting apparatus of the present invention (FIG. 3) is provided with a DC-fed plasma torch or plasma torch array. This embodiment works in substantially the same way as the embodiment described in Figure 1. The embodiment shown in Figure 3 differs from the one shown in Figure 1 in that it has a rectifier 15 for rectifying the alternating current flowing through the plasma burner 6. The input of the rectifier 15 is electrically coupled to part 7 of the winding threads of the inductor 2, while its output is directed to the plasma burner 6, thereby forming a DC circuit at the negative polarity output of the rectifier 15, the plasma burner 6, the It is closed by a metal 9, the bottom electrode 10 and the positive polarity output (positive corner) of the rectifier 15.
A találmány szerinti berendezésnek 16 kapcsolóelemmel (4. ábra) való ellátása biztosítja, hogy a berendezés üzemeltetése akár váltóárammal, akár egyenárammal történjék. A 16 kapcsolóelem I állásában a 6 plazmaégő - a betét olvasztása során - a 15 egyenirányító kimenetére van kapcsolva, míg Π állásában az olvadék túlhevítése és/vagy frissítése során - a 2 induktor tekercsmeneteinek 7 részére van kapcsolva. A 16 kapcsolóelem Π állásában a 15 egyenirányító a 6 plazmaégőtől le van kapcsolva.Equipping the apparatus according to the invention with 16 switching elements (Fig. 4) ensures that the apparatus is operated either with alternating current or with direct current. In position I of the switch 16, the plasma burner 6 is connected to the output of the rectifier 15 during melting of the insert, while in position Π it is connected to the coil threads 7 of the inductor 2 when the melt is overheated and / or refreshed. In position Π of the switching element 16, the rectifier 15 is disconnected from the plasma burner 6.
Abban az esetben, amikor a 6 plazmaégőn levő feszültséget növelni kell anélkül, hogy teljesítményét növelnénk, vagy amikor a 9 fémhez a 6 plazmaégőn keresztül járulékos teljesítményt kell vezetni - pl. az olvasztási folyamat gyorsítására - a plazmaíves indukciós olvasztóberendezés 17 egyenáram-forrással (5. ábra) van ellátva, amely a 6 plazmaégő egyenáramú áramkörében a 15 egyenirányítóval sorba van kapcsolva.In the case where the voltage on the plasma burner 6 has to be increased without increasing its power, or when additional power is applied to the metal 9 via the plasma burner 6, e.g. to accelerate the melting process, the plasma arc induction melting apparatus is provided with a DC source 17 (Fig. 5) connected in series with the rectifier 15 in the DC circuit of the plasma burner 6.
A találmány szerinti plazmaíves indukciós olvasztóberendezés a következőképpen működik:The plasma arc induction melting apparatus of the present invention operates as follows:
Az olvasztandó betétanyagot az 1 tartályba (1. ábra) vezetjük. A 6 plazmaégőt a 2 induktor tekercsmeneteinek 7 részére párhuzamosan csatlakoztatjuk. A 7 rész tekercsmeneteinek számát a 6 plazmaégő, a 2 induktor és a 4 váltóáram-forrás paramétereitől függően vagy empirikus úton vagy számítások alapján határozzuk meg. A 3 kondenzátortelep szabályozható kapacitásának segítségével a 2 induktor-6 plazmaégő rendszer összreaktanciáját kompenzáljuk. Ezt követően bekapcsoljuk a 4 váltóáram-forrást és a 2 induktor segítségével megkezdjük a betétanyag felhevítését. Majd a 11 oszcillátort bekapcsoljuk, amelynek segítségével a 6 plazmaégő elektródjai között segédívet gyújtunk.The insert material to be melted is introduced into the container 1 (Fig. 1). The plasma burner 6 is connected in parallel to the coil threads 7 of the inductor 2. The number of coil turns of the part 7 is determined either empirically or by calculation, depending on the parameters of the plasma burner 6, inductor 2 and AC source 4. The adjustable capacity of the capacitor battery 3 compensates the total reactivity of the inductor-6 plasma burner system. Thereafter, the AC source 4 is turned on and, with the help of the inductor 2, heating of the insert material is started. The oscillator 11 is then turned on, by means of which an auxiliary arc is lit between the electrodes of the plasma burner 6.
Ennek során először plazmaképző gázt vezetünk a 6 plazmaégőbe. Ezután a 6 plazmaégő katódja és a betét között meggyújtjuk a 8 plazmaívet és az olvasztási folyamatot megkezdjük. Az olvasztási folyamat felgyorsítására a 2 induktoit és a 6 plazmaégőt egyidejűleg helyezzük üzembe. A 8 plazmaív nagy hőmérséklete a betét gyors olvasztását, mig a 2 induktor elektromágneses mezője az olvasztott 9 fém intenzív átkeverését biztosítja, ezáltal megakadályozzuk, hogy a 9 fém a 8 plazmaív anódfoltjának helyén lokálisan túlmelegedjen. A betét első adagjának olvasztása után a 6 plazmaégőt bekapcsoljuk és újabb betétanyag adagot viszünk az 1 tartályba. Az 1 tartály betéttel való táplálása a 6 plazmaégő kikapcsolása nélkül is megvalósítható. Ezután az 1 tartályt az 5 fedéllel lezárjuk, először a segédívet, majd a 8 plazmaívet gyújtjuk meg, és az olvasztási folyamatot a teljes betétanyag maradéktalan olvadásáig folytatjuk.First, a plasma-forming gas is introduced into the plasma burner 6. The plasma arc 8 is then ignited between the cathode of the plasma burner 6 and the insert and the melting process is started. To accelerate the melting process, the inductor 2 and the plasma burner 6 are put into operation simultaneously. The high temperature of the plasma arc 8 ensures rapid melting of the insert, while the electromagnetic field of the inductor 2 ensures intensive mixing of the molten metal 9, thereby preventing the metal 9 from overheating locally at the anode spot of the plasma arc 8. After melting the first portion of the insert, the plasma burner 6 is turned on and a new dose of insert material is introduced into the container. It is also possible to supply the container 1 with a insert without switching off the plasma burner 6. The container 1 is then sealed with the lid 5, the auxiliary arc and then the plasma sheet 8 are ignited, and the melting process is continued until the entire insert material is completely melted.
Az olvasztási folyamat befejezése után a fémet az olvadási hőmérséklete fölé túlhevítjük, és adott esetben frissítést is végzünk. Ez a 2 induktor és a 6 plazmaégő egyidejű üzemeltetése mellett vagy csak a 2 induktor segítségével megy végbe. Mindkét esetben a folyékony fém intenzív elektromágneses átkeverése biztosított. A 6 plazmaégő kikapcsolása (vagy a 8 plazmaív megszakadása) esetén a 2 induktor áramköre nem szakadt meg, és a 2 induktor normális üzemmódban tovább működik.Upon completion of the melting process, the metal is overheated above its melting temperature and optionally refreshed. This is accomplished by the simultaneous operation of the inductor 2 and the plasma burner 6, or only by means of the inductor 2. In both cases, intense electromagnetic mixing of the liquid metal is provided. When the plasma burner 6 is turned off (or the plasma arc 8 is interrupted), the inductor 2 circuit is not interrupted and the inductor 2 continues to operate in normal mode.
További lehetőségeket biztosít a 14 kapcsolóelem (2. ábra) alkalmazása, éspedig azt, hogy az olvasztás előtt a 6, 12 plazmaégőkre a 2 induktor terecsmeneteinek szükséges számát - az olvasztandó fém paramétereinek és az olvasztás előírt technológiájának függvényében - kapcsoljuk. Az olvasztási folyamat alatt ezen menetszám változatlan maradhat. A 14 kapcsolóelem alkalmazása viszont lehetővé teszi, hogy a tekercsmenetek számának az olvasztási folyamat során való változtatásával a 2 induktor és a 6, 12 plazmaégők üzemmódját a 8, 13 plazmaívek hosszának vagy az olvasztandó 9 fémnek az olvasztási folyamat során bekövetkezett változása esetén optimalizáljuk. íly módon maximális hatásfokot és minimális fajlagos energiafogyasztást érhetünk el. Egyebekben a 2. ábra szerinti berendezés azonos módon működik, mint az 1. ábra szerinti.Further possibilities are provided by the use of the switching element 14 (Fig. 2), which is to connect the required number of turns of the inductor 2 to the plasma burners 6, 12 before melting, depending on the parameters of the metal to be melted and the required melting technology. This number of runs may remain unchanged during the melting process. The use of the coupling element 14, on the other hand, enables the mode of operation of the inductor 2 and the plasma burners 6, 12 to be optimized by varying the number of coil turns during the melting process in case of changes in plasma arc lengths 8, 13 or metal 9 to be melted. In this way, maximum efficiency and minimum specific energy consumption can be achieved. Otherwise, the apparatus of Figure 2 operates in the same manner as that of Figure 1.
HU 203 181 ΒHU 203 181 Β
Hasonlóképpen működik a 3. ábra szerinti berendezés is, azzal a különbséggel, hogy a 6 plazmaégőt egyenárammal tápláljuk. Közismert, hogy az egyenáramú villamos ív élesen határolt, irányított kúp alakú és meghatározott rugalmassággal és merevséggel jellemezhető, aminek következtében a betétben viszonylag rövid idő alatt mély akna olvasztható. Öy módon ezen kiviteli alak esetén a 6 plazmaégőbe bevezetett teljes teljesítmény a betét olvasztására hasznosítható, ennek során a betétanyag védi az 1 tartály falait a 8 plazmaív hatásától. Ezáltal az 1 tartály bélésének élettartama növekszik.The apparatus of FIG. 3 works in a similar manner, except that the plasma burner 6 is supplied with direct current. It is well known that a DC electric arc has a sharply delimited, conical cone shape and is characterized by a defined elasticity and stiffness, which allows a deep shaft to be melted in a relatively short time. Thus, in this embodiment, the total power introduced into the plasma burner 6 can be utilized to melt the insert, whereby the insert material protects the walls of the container 1 from the action of the plasma arc 8. This increases the service life of the liner 1.
Az egyenáramú villamos ív viszont az olvadék túlhevítésének és frissítésének szakaszában ahhoz vezetne, hogy a fém gázokkal telítődik, ami annak minőségét rontja. Ezenfelül ilyen jellegű ív sugárzása az 1 tartály bélésanyagának élettartamát lényegesen csökkentheti, mivel ebben a fázisban az 1 tartály falai a plazmaív közvetlen hatásának vannak kitéve.A DC arc, on the other hand, in the melt superheat and refresh phase, would lead to the metal being saturated with gases, which deteriorates its quality. In addition, radiation of this type of arc can significantly reduce the life of the lining material of the container 1, since at this stage the walls of the container 1 are directly exposed to the plasma arc.
Váltóárammal táplált plazmaégő az olvasztási fázisban kevésbé hatékonyan működik, mivel a plazmaív alakja nem élesen határolt, a fém mély akna képződése nélkül csupán felületén melegszik fel és a betét a plazmaív teljesítményét kevésbé hatékonyan veszi fel.An AC-powered plasma burner operates less efficiently in the melting phase because the shape of the plasma arc is not sharply defined, it heats only on its surface without forming a deep metal shaft, and the insert absorbs less efficiently the plasma arc.
Fentiekből belátható, hogy a túlhevítés és frissítés fázisában előnyösebb, ha a 6 plazmaégőt váltóárammal tápláljuk, mivel a váltóáramú 8 plazmaív járulékosan a salakot is hatékonyan felmelegíti, és ennek során az 1 tartály bélésanyagára csupán kis mértékben hat. A 9 fém minősége ennek során javul, mivel a 9 fémnek gázokkal való telítési foka csökken. Ezért a betét olvasztása során a 14 kapcsolóelemet I állásába kapcsoljuk (4. ábra), amikoris a 6 plazmaégőt egyenárammal tápláljuk, míg a 9 fém túlhevítésének és frissítésének fázisában a 14 kapcsolóelemet II állásba átkapcsoljuk, csatlakoztatva ezáltal a 6 plazmaégőt közvetlenül a 2 induktor 7 részéhez. Ebben a helyzetben az olvasztott 9 fémet előírt hőmérsékletre túlhevítjük, és amennyiben szükséges, az olvadékot frissítjük (egyéb technológiai lépések is lehetségesek). A frissítés aktív salakoknak (folyósítószer) a 9 fém felületén való képzésében vagy ötvöző vagy frissítőelemek hozzáadásában áll.It will be appreciated from the above that it is preferable for the plasma burner 6 to be supplied with AC current during the superheat and refresh phase, since the AC plasma arc 8 additionally heats the slag efficiently, with little effect on the liner material of the container. The quality of the metal 9 is improved as the metal saturation with gas decreases. Therefore, during melting of the insert, the switch 14 is switched to position I (Fig. 4), whereupon the plasma burner 6 is supplied with direct current while the metal 9 is switched to position II during the superheat and refresh phase, thereby connecting the plasma burner 6 directly to the part . In this situation, the molten metal 9 is heated to a specified temperature and, if necessary, the melt is refreshed (other technological steps are possible). The upgrade consists of forming active slag (flux) on the metal surface 9 or adding alloying or refining elements.
A 9 fém frissítésének optimális feltételeit azzal biztosítjuk, hogy a folyamatot váltóáramú 8 plazmaív segítségével végezzük, amely a salakot olyan hőmérsékletre melegíti fel, amely a fém-salak rendszerben lejátszódó fizikai-kémiai folyamatok intenzív lefolyását biztosítja, továbbá azzal, hogy a 9 fémnek a 2 induktor segítségével történő intenzív átkeverésével a 9 fémbe bevezetett elemeknek az 1 tartály teljes térfogatára való egyenletes eloszlását, valamint a reakciótermékeknek az olvadékból a salakba való aktív eltávolítását biztosítjuk.The optimum conditions for upgrading the metal 9 are provided by performing the process by means of an AC plasma arc which heats the slag to a temperature which provides for an intensive flow of physico-chemical processes in the metal slag system and by by intense mixing with the aid of an inductor, uniform distribution of the metal introduced elements 9 over the entire volume of the vessel 1 and active removal of the reaction products from the melt to the slag is ensured.
Az 5. ábrán bemutatott plazmaíves indukciós olvasztóberendezés hasonlóképpen működik, mint a fentiekben ismertetett kiviteli alakok A 6 plazmaégő üzemmódjának a 14 kapcsolóelem segítségével történő meghatározása a 6 plazmaégő áramkörében levő 17 egyenáram-fonás Ui, U2 feszültségeinek összegével.The plasma arc induction melting apparatus shown in Figure 5 functions in a similar manner to the above-described embodiments of determining the mode of plasma burner 6 by means of the switching element 14 by summing the voltages U1, U2 of the DC winding 17 in the plasma burner.
A 17 egyenáram-forrás segítségével meghatározzuk a 6 plazmaégőn levő referenciafeszültséget, amely az U2 feszültség értékével azonos, míg a 14 kapcsolóelem és a 15 egyenirányító segítségével az Ui feszültséget juttatjuk a 6 plazmaégőhöz.With reference to DC source 17, the reference voltage on the plasma burner 6 is determined, which is the same as the voltage U2, while the switching element 14 and the rectifier 15 supply the voltage U1 to the plasma burner 6.
Az Ui feszültségnek a 14 kapcsolóelemmel történő szabályozása révén a 6 plazmaégő üzemmódjának szükséges változásait valósítjuk meg, amelyek az olvasztott 9 fém tulajdonságainak az olvasztási folyamat során bekövetkezett változásai miatt válnak szükségessé.By controlling the voltage Ui by means of the switching element 14, the necessary changes in the mode of operation of the plasma burner 6 are made necessary due to the changes in the properties of the molten metal 9 during the melting process.
A referenciafeszültségként szolgáló U2 feszültség oly módon választható, hogy a 6 plazmaégőt kikapcsolt 2 induktor esetén önállóan üzemeltethessük. Ez megkönnyíti a 6 plazmaégő szükséges üzemmódjának meghatározását és hozzájárul ahhoz, hogy a berendezés energetikai és technológiai szempontból jobban illeszthető az adott körülményekhez. Ily módon pl. a 6 plazmaégő független üzemelése esetén a 6 induktor segítségével beállíthatjuk a 9 fém előírt cirkulációs sebességét, míg a 6 plazmaégővel a 9 fémet felhevítjük.The reference voltage U2 can be selected so that the plasma burner 6 can be operated independently with the inductor 2 off. This facilitates the determination of the required mode of operation of the plasma burner 6 and contributes to a better energy and technological adaptation of the device to the given conditions. In this way e.g. in the case of independent operation of the plasma burner 6, the inductor 6 can be used to set the required circulation speed of the metal 9, while the plasma burner 6 is used to heat the metal 9.
A találmány szerinti plazmaíves indukciós olvasztóberendezés a kohászatban, öntödékben nagyértékű fekete- és színesfémek technológiai kezeléséhez alkalmazható.The plasma arc induction melting apparatus of the present invention is applicable to the technological treatment of high-value ferrous and non-ferrous metals in metallurgy foundries.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/SU1986/000048 WO1987007467A1 (en) | 1986-05-29 | 1986-05-29 | Induction plasma installation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT46174A HUT46174A (en) | 1988-09-28 |
| HU203181B true HU203181B (en) | 1991-05-28 |
Family
ID=21616999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU87884A HU203181B (en) | 1986-05-29 | 1986-05-29 | Induction melting unit of plasma arc |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0267963A4 (en) |
| JP (1) | JPH01500384A (en) |
| HU (1) | HU203181B (en) |
| WO (1) | WO1987007467A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19909495A1 (en) * | 1999-03-04 | 2000-09-07 | Ald Vacuum Techn Ag | Melting semiconducting materials, electrically non-conducting materials or alloys involves heating graphite crucible, melting charge by heat transfer, then inductively when charge conductive |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1832483A (en) * | 1919-09-08 | 1931-11-17 | Albert E Greene | Electric furnace |
| SU462320A1 (en) * | 1973-05-08 | 1975-02-28 | Предприятие П/Я Г-4696 | Induction Plasma Melting Plant |
| SE408958B (en) * | 1976-07-05 | 1979-07-16 | Asea Ab | PROCEDURE FOR MELTING METALS OR METAL ALLOYS |
| US4211075A (en) * | 1978-10-19 | 1980-07-08 | General Motors Corporation | Diesel engine exhaust particulate filter with intake throttling incineration control |
| JPS5844445B2 (en) * | 1980-11-17 | 1983-10-03 | 水落 廣 | Mud removal machine for rush seedlings |
| JPS58162712A (en) * | 1982-03-24 | 1983-09-27 | Toyota Motor Corp | Purifying device of exhaust fine particles for diesel engine |
| JPS58187513A (en) * | 1982-04-28 | 1983-11-01 | Toyota Motor Corp | Method for regenerate particle collector for diesel engine |
| US4509327A (en) * | 1983-01-27 | 1985-04-09 | Johnson Matthey, Inc. | Regenerating catalytic particulate filters and apparatus therefor |
| JPS63106211A (en) * | 1986-05-19 | 1988-05-11 | Anritsu Corp | Cassette management method |
-
1986
- 1986-05-29 HU HU87884A patent/HU203181B/en unknown
- 1986-05-29 JP JP62500957A patent/JPH01500384A/en active Pending
- 1986-05-29 EP EP19870900728 patent/EP0267963A4/en not_active Ceased
- 1986-05-29 WO PCT/SU1986/000048 patent/WO1987007467A1/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUT46174A (en) | 1988-09-28 |
| WO1987007467A1 (en) | 1987-12-03 |
| JPH01500384A (en) | 1989-02-09 |
| EP0267963A1 (en) | 1988-05-25 |
| EP0267963A4 (en) | 1988-09-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3147329A (en) | Method and apparatus for heating metal melting furnaces | |
| EP0339563A2 (en) | Transfer-type plasma torch | |
| Knight et al. | Application of plasma arc melting technology to processing of reactive metals | |
| US20080298425A1 (en) | Method and apparatus for melting metals using both alternating current and direct current | |
| EP0255273A1 (en) | Plasma arc heating apparatus and method | |
| US3723630A (en) | Method for the plasma-ac remelting of a consumable metal bar in a controlled atmosphere | |
| EP0845789B1 (en) | Method of melting treatment of radioactive solid wastes | |
| HU203181B (en) | Induction melting unit of plasma arc | |
| EP1399284B1 (en) | Plasma arc treatment method using a dual mode plasma arc torch | |
| Edgerley et al. | Electric metal melting-a review | |
| JPH05305422A (en) | Heating method and its device | |
| HU203009B (en) | Induction melting unit of plasma arc | |
| JPH0361318B2 (en) | ||
| JP2007024396A (en) | Induction heating melting furnace | |
| JPH01501430A (en) | induced plasma device | |
| JP3454903B2 (en) | Plasma reactor | |
| US4227031A (en) | Nonconsumable electrode for melting metals and alloys | |
| JP2509411B2 (en) | Arc furnace equipment for steelmaking | |
| JPH06302398A (en) | Electrode structure for plasma torch | |
| JPS6018271A (en) | Vessel for molten metal | |
| JP2000162389A (en) | Melting device | |
| JP2747983B2 (en) | Method and apparatus for melting municipal solid waste incineration ash | |
| JPS6213982A (en) | Direct current electric furnace | |
| Bebber | Plasma ladle furnace-alternative or additional refining for high specification grades | |
| JPH02285019A (en) | Refining apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| DFA9 | Temporary prot. cancelled due to abandonment |