HU220470B1

HU220470B1 - Method and equipment for melting metallic or ceramic material in electric furnace

Info

Publication number: HU220470B1
Application number: HU9603424A
Authority: HU
Inventors: Jean-Marie Derkenne
Original assignee: Jean-Marie Derkenne
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 2002-02-28
Also published as: RU2144285C1; HU9603424D0; BG62150B1; PL176908B1; AU2708795A; SK283103B6; DE69504350D1; BG101072A; ATE170356T1; HUT76456A; CZ376096A3; PL317937A1; CZ289969B6; EP0768017A1; BE1008485A3; DE69504350T2; WO1996000489A1; ES2124557T3; SK165496A3; EP0768017B1

Abstract

A method and a furnace for melting a solid material to form an electrocast product, including at least two electrodes (4, 5). According to the method, the melting process is started by contacting the tops (13) of the electrodes (4, 5) with said solid material (23) to be melted while holding the electrodes close enough together to enable an electric current to flow therebetween, an electric arc is then generated between said electrodes to melt the solid material adjacent the tops (13) of the electrodes (4, 5), and said tops are subsequently gradually moved apart without breaking the contact with the material or cutting off the current flow between the electrodes.

Description

A jelen találmány tárgya eljárás szilárd, elsősorban fémes vagy kerámiaanyagoknak, olyan elektromos kemencében történő olvasztására, amely legalább két elektródát tartalmaz, amely eljárás során az elektródák csúcsai között elektromos áramkört, előnyösen ívet hozunk létre. Az olvasztás megindításához az elektródák csúcsait érintkezésbe hozzuk a megolvasztandó anyaggal és egymáshoz közelítjük őket, majd az áramkört - célszerűen elektromos ívet létrehozva - záquk, és ezzel az anyagot megolvasztjuk az elektródák csúcsai közelében, oly módon, hogy az áramkör az elektródák között az olvadékon is keresztülhaladjon. A találmány tárgya továbbá egy olyan elektromos olvasztókemence, amely tégelyt, legalább két, a kemence falán átvezetett elektródát és az elektródák csúcsai között elektromos áramot létrehozó elektromos egységeket, továbbá az elektródákat mozgató egységeket tartalmaz, ahol az elektródák egymáshoz képest döntött helyzetben és elmozdíthatóan vannak elrendezve egy olyan közeli helyzet, ahol az olvadékkal érintkező csúcsok adott esetben egymással is érintkeznek, valamint egy olyan széthúzott helyzet között, ahol az olvadékkal érintkező csúcsok egymástól meghatározott távolságra vannak.The present invention relates to a process for melting solid, in particular metallic or ceramic materials, in an electric furnace comprising at least two electrodes, the process of forming an electrical circuit, preferably an arc, between the electrode tips. To initiate the melting process, the electrode tips are brought into contact with and close to the material to be melted, and the circuit, preferably forming an electric arc, is melted so that the material is melted near the electrode tips so that the circuit passes through the melt. . The invention further relates to an electric melting furnace comprising a crucible, at least two electrodes passed through the wall of the furnace and electrical units generating electrical current between the electrode tips, and electrode moving units, wherein the electrodes are disposed relative to each other in a tilted position. a near position where the melt contacting vertices are optionally in contact with each other, and an extended position where the melt contacting vertices are spaced apart.

Az ismert eljárásoknál a kemencebetétet alkotó anyagnak elektromosan vezetőnek kell lennie. Ellenkező esetben különleges intézkedések szükségesek az olvasztás indításakor, hogy a betétet - legalább az indítás idejére - elektromosan vezetővé lehessen tenni. Ilyen intézkedés például grafit vagy karbon bevitele a betétbe.In the known processes, the material constituting the furnace insert must be electrically conductive. Otherwise, special measures are required when starting the melting process so that the insert can be made electrically conductive, at least for the duration of the melting process. Such measures include the introduction of graphite or carbon into the insert.

További problémát jelent, hogy az ismert olvasztási eljárások során a kemence hőmérséklete nem haladhatja meg az 1500-1600 °C hőmérsékletet. Ez a hőmérséklet-tartomány azonban számos anyag, például a tűzálló anyagok megolvasztására nem elegendő.A further problem is that during known melting processes the furnace temperature should not exceed 1500-1600 ° C. However, this temperature range is not sufficient to melt many materials, such as refractory materials.

A JP 02025292 számú szabadalmi leírás olyan eljárást ismertet szilárd anyagok elektromos kemencében két elektródával történő olvasztására, amelynek során az elektródák csúcsai között elektromos áramot, illetve ívet hoznak létre, az anyagot fokozatosan megolvasztják, miközben az elektródák csúcsait a fürdőbe merítve eltávolítják egymástól. Hasonló eljárás foganatosítására szolgáló berendezést ismertet az FR A 483 147 számú szabadalmi leírás is.JP 02025292 discloses a process for melting solids in an electric furnace with two electrodes, in which an electrical current or arc is formed between the electrode tips, the material is gradually melted while the electrode tips are removed from one another by immersion. A device for performing a similar process is also described in FR A 483 147.

Ezekkel az eljárásokkal azonban a működési paraméterek beállítása nehézkes és a folyamat nehezen kézben tartható.However, these procedures make the setting of operating parameters difficult and difficult to control.

Az ilyen hagyományos megoldásoknál az elektródákat a kemence falába építik be és billentésük bonyolult szerkezetekkel végezhető. Ezek a szerkezetek azonban a kemencetérben történő elhelyezés következtében igen magas hőmérsékleten kell üzemeljenek, ennek megfelelően hővédelmük alapvető fontosságú. Ez az egyik oka annak, hogy az ilyen kemencék nem üzemeltethetők általában 1600 °C-nál magasabb hőmérsékleten.In such conventional solutions, the electrodes are embedded in the furnace wall and can be tilted with complex structures. However, these structures have to operate at very high temperatures due to their placement in the furnace space, and accordingly their thermal protection is essential. This is one of the reasons that such furnaces cannot be operated at temperatures generally above 1600 ° C.

Ezért kívántunk a jelen találmánnyal olyan megoldást kialakítani, amely lehetővé teszi akár elektromosan vezető, akár nem vezető anyagok tetszőleges, akár 1600 °C-nál magasabb hőmérsékleten történő megolvasztását anélkül, hogy különleges intézkedésekre lenne szükség. A találmánnyal továbbá olyan megoldás kialakítása a célunk, amelynek segítségével a legkülönbözőbb anyagok megolvasztása végezhető el elektromos ívkemencében, függetlenül attól, hogy az illető anyagok elektromosan vezető anyagok vagy sem.Therefore, the present invention is intended to provide a solution that allows the melting of either electrically conductive or non-conductive materials at any temperature up to 1600 ° C without the need for special measures. It is a further object of the present invention to provide a solution for melting a variety of materials in electric arc furnaces, whether or not they are electrically conductive.

A kitűzött feladatot olyan eljárással oldottuk meg, ahol az olvasztás megindításához az elektródák csúcsait egymástól lépésenként olyan mértékben távolítjuk el, ahogy az olvadék mennyisége növekszik és az elektródák csúcsait folyamatosan az olvadékkal érintkezésben tartva az áramkört mindvégig fenntartjuk közöttük az anyag teljes megolvadásáig.This object is solved by a process wherein, to initiate melting, the electrode tips are removed step by step as the amount of melt increases and the electrode tips are maintained in contact with the melt all the way until the material is melted.

Egy célszerű foganatosításnál az elektródák közelébe folyamatosan új anyagot adagolunk, a megolvasztott anyagot pedig folyamatosan elvezetjük és így az olvasztást folyamatosan végezzük és ehhez tégelyt a folyamatos üzemelés alatt célszerűen billentett helyzetben tartjuk.In an expedient embodiment, new material is continuously added to the electrodes and the molten material is continuously discharged, thereby continuously melting and holding the crucible in a tilted position during continuous operation.

A megolvasztott anyagot elvezetés előtt elektromosan keverjük és célszerűen az olvasztást oxidáló atmoszférában végezzük.The molten material is electrically agitated prior to discharge and is preferably carried out in an oxidizing atmosphere.

A találmány szerinti elektromos olvasztókemence tégelyt, legalább két, a kemence falán átvezetett elektródát és elektromos egységeket, továbbá az elektródákat mozgató egységeket tartalmaz, ahol az elektródák egymáshoz képest döntött helyzetben és elmozdíthatóan vannak elrendezve egy olyan közeli helyzet, ahol az olvadékkal érintkező csúcsok adott esetben egymással is érintkeznek, valamint egy olyan széthúzott helyzet között, ahol az olvadékkal érintkező csúcsok egymástól meghatározott távolságra vannak.The electric melting furnace of the present invention comprises a crucible, at least two electrodes and electrical units passed through the wall of the furnace, and electrode-moving units, wherein the electrodes are arranged in a tilted position relative to one another and a proximal position where and in an extended position where the peaks contacting the melt are spaced apart.

Az elektródák a tégely falára erősített, szigetelt tartószerkezetre vannak két szélső állás között elmozdíthatóan erősítve, oly módon, hogy csúcsaik a tégely belsejében billenthetőek, illetve egy, a tégelyen kívül eső pont körül forgathatóak.The electrodes are movably secured to an insulated support structure mounted on the wall of the crucible between two extreme positions such that their tips can be tilted inside the crucible or rotated about a point outside the crucible.

Az elektródák úgy lehetnek a tégelybe bevezetve, hogy a tégely falában körülöttük gyűrű alakú levegőbevezető nyílás, a tégely fedelén pedig a töltet bevezetésére alkalmas nyílás van.The electrodes may be introduced into the crucible with a ring-shaped air inlet surrounding the crucible wall and a filler opening on the lid of the crucible.

Az elektromos egységek az elektródák közelített helyzetében az elektródákkal sorba kapcsolt, egymástól távoli helyzetükben rövidre zárt indukciós tekercset tartalmaznak.The electrical units comprise an induction coil short-circuited in series with the electrodes in the proximal position of the electrodes.

A berendezésben célszerűen a tégely a megolvasztott anyag folyamatos csapolását lehetővé tevő billentőszerkezettel van ellátva.Preferably, in the apparatus, the crucible is provided with a tilting device allowing continuous melting of the molten material.

A találmány további részleteit kiviteli példán, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon azFurther details of the invention will be illustrated by way of an exemplary embodiment. In the drawing it is

1. ábra a találmány szerinti kemence egy függőleges elrendezésű kiviteli alakja részben metszetben, aFigure 1 is a partially sectional view of a vertical embodiment of the furnace of the invention, a

2. ábra az 1. ábra II—II nézete és aFigure 2 is a view II-II in Figure 1 and a

3. ábra az elektródák kapcsolási vázlata.Figure 3 is a schematic diagram of the electrodes.

A találmány szerinti eljárással általában tetszőleges természetes szilárd anyagok olvaszthatok meg, de különösen alkalmas oxidált tűzálló termékek előállítására, ahol is az eljárás során a betétből elektromosan megolvasztott, tűzálló anyagot lehet előállítani.The process of the present invention is generally capable of melting any kind of natural solid, but is particularly suitable for producing oxidized refractory products, whereby the process can produce an electrically molten refractory material.

Az olvasztás olyan elektromos kemencében történik, amely legalább két elektródát tartalmaz. Az elektródákThe melting takes place in an electric furnace containing at least two electrodes. The electrodes

HU 220 470 Β1 csúcsai között elektromos áramot hozunk létre, amely megfelelő energiát szolgáltat a betét megolvasztására.An electrical current is generated between the peaks of EN 220 470 Β1 to provide sufficient power to melt the insert.

Az anyag megolvasztásához először az elektródák csúcsait érintkeztetjük egymással, valamint a kemencében lévő szilárd anyaggal, függetlenül attól, hogy az anyag kevéssé vagy egyáltalán nem vezeti az elektromos áramot, mint például a kerámiák. Az elektródák összeérintésével villamos ívet hozunk létre oly módon, hogy az elektródák csúcsainak közelében lévő anyag felmelegszik és megolvad.To melt the material, the electrode tips are first contacted with one another and with the solid material in the furnace, whether or not the material has little or no conductivity, such as ceramics. By touching the electrodes, an electric arc is created such that the material near the tips of the electrodes warms up and melts.

Ezután az elektródacsúcsokat fokozatosan széthúzzuk, ahogy a szilárd anyag olvadni kezd és mindvégig érintkezésben tartjuk a körülötte lévő szilárd anyaggal, miközben az elektromos áramot fenntartjuk a már megolvadt anyagon keresztül. Az eljárás ezen fázisában a betéttel érintkező elektródák és a betét anyaga közötti Joule hő rendkívül jelentős, a betét ellenállása következtében. Ennek során gyakorlatilag a villamosán nem vezető szilárd anyagok is elektromosan vezető olvadékká alakulnak át.The electrode tips are then gradually pulled apart as the solid begins to melt and remain in contact with the surrounding solid while maintaining electrical current through the molten material. At this stage of the process, the Joule heat between the pad contact electrodes and the pad material is extremely high due to the pad resistance. In this process, substantially non-conductive solids are also converted to an electrically conductive melt.

Ha a betét anyaga önmagában is villamos vezető, például fémes anyag, nem szükségszerű, hogy az olvasztás kezdetén az elektródák csúcsait egymással érintkeztessük, elegendő, ha annyira közelítjük őket egymáshoz, hogy az elektromos áramkör létrejöjjön. A hőhatás ebben az esetben részben a szilárd anyagon keresztül létrejött ív hatása, részben pedig az anyag ellenállása következtében létrejövő Joule hő.If the material of the insert itself is an electrically conductive material, such as a metallic material, it is not necessary that the ends of the electrodes be in contact with one another at the beginning of the melting process; it is sufficient to approach them sufficiently to form an electrical circuit. The heat effect in this case is partly the effect of the arc formed through the solid material and partly the Joule heat generated by the resistance of the material.

A fentiek alapján mondható, hogy az elektródák csúcsainak az eljárás elején egymáshoz történő közelítése a betét anyagától függően történik. Ha például a betét villamosán nem vezető anyagból van, az elektródák csúcsait gyakorlatilag egymáshoz kell érinteni, vagy olyan közel kell őket egymáshoz hozni, hogy ív alakulhasson ki közöttük. Ez természetesen nem szükséges abban az esetben, ha villamosán vezető betétről van szó.From the foregoing, it can be said that at the beginning of the process the ends of the electrodes are approximated depending on the material of the pad. For example, if the insert is made of a non-conductive material, the ends of the electrodes should be practically touched or close together to form an arc between them. Of course, this is not necessary in the case of electrically conductive deposits.

Ugyanez vonatkozik természetesen az elektródák másik szélső helyzetére is. Az elektródacsúcsok közötti maximális távolság szintén a betét anyagától és a kemence konstrukciójától függően határozható meg. Az elektródák csúcsai közötti távolság az olvasztás során olyan kell legyen, hogy optimális teljesítmény adódjék.The same applies, of course, to the other extreme position of the electrodes. The maximum distance between the electrode tips can also be determined by the material of the insert and the construction of the furnace. The distance between the electrode tips during melting should be optimized for optimum performance.

A találmány szerinti eljárás egy célszerű foganatosítási módjánál az olvadék homogenizálása érdekében az öntés előtt konvekciós áramlást célszerű létrehozni. Az áramlás előnyösen az elektródacsúcsok egymáshoz történő közelítésével alakítható ki, miután a betét teljes mennyisége megolvadt.In a preferred embodiment of the process of the invention, it is desirable to provide a convection flow prior to casting to homogenize the melt. Preferably, the flow is achieved by approximating the electrode tips after the total amount of pad has been melted.

Az 1. ábrán a találmány szerinti kemence elölnézete, a 2. ábrán az oldalnézete látható, amellyel a fenti eljárás foganatosítható. A 3. ábrán a kemence villamos kapcsolási vázlatát mutatjuk be.Figure 1 is a front view of the furnace of the invention, and Figure 2 is a side view of the above process. Figure 3 is a schematic diagram of the electrical circuit of the furnace.

A bemutatott kemence merülőelektródás kialakítású.The furnace shown is of immersion electrode design.

A kemence 1 tégelyt tartalmaz, amelynek tetejét 2 boltozat zárja le. A 2 boltozaton 3 nyílás van a 23 betétet alkotó anyagnak az 1 tégelybe történő bevezetésére.The furnace contains 1 crucible, the top of which is closed by 2 vaults. The arch 2 has an opening 3 for introducing the material forming the insert 23 into the crucible 1.

A kemence 4 és 5 elektródái egymáshoz a-szögben hajlóan vannak elrendezve egy-egy 6 tartószerkezeten. A 6 tartószerkezetek elektromosan szigetelten vannak elhelyezve az 1 tégely két szemben fekvő oldalán oly módon, hogy két szélső helyzet között elmozdíthatóak legyenek. Az egyik szélső helyzetben 13 csúcsaik egymás közvetlen közelében, illetve egymással érintkezésben helyezkednek el, míg másik, széthúzott helyzetükben a 13 csúcsok között meghatározott távolság van. A 4 és 5 elektródák szabad mozgását az 1 tégely 1 ’ falában kialakított 19 nyílások biztosítják. A 19 nyílások úgy vannak kialakítva, hogy a 4 és 5 elektródák mozgathatók, billenthetők legyenek és ugyanakkor gyűrű alakú teret biztosítsanak a 4, illetve 5 elektródák palástjai és az 1 tégely 1 ’ fala között. Általában a 4 és 5 elektródák egymással 15-160° közötti α-szöget zárhatnak be.The electrodes 4 and 5 of the furnace are inclined at an angle to each other on a support structure 6. The support structures 6 are electrically insulated on the two opposite sides of the crucible 1 so that they can be moved between two extreme positions. In one extreme position, their vertices 13 are in close proximity to each other or in contact with each other, while in their other extended position, the vertices 13 have a defined distance. The free movement of the electrodes 4 and 5 is provided by openings 19 in the wall 1 'of the jar 1. The openings 19 are configured so that the electrodes 4 and 5 are movable, tiltable and at the same time provide an annular space between the periphery of the electrodes 4 and 5 and the wall 1 'of the jar. Generally, the electrodes 4 and 5 may have an α-angle of 15 to 160 °.

A 4 és 5 elektródák billentése célszerűen egy külső 28 forgáspont körül történik, amely kívül esik az 1 tégely 1 ’ falán és így megfelelő módon biztosítja a 4 és 5 elektródák 13 csúcsainak mozgását a kemencében. Ezáltal lehetővé válik a betét teljesen szabályozott olvasztása, függetlenül a megolvasztandó mennyiségtől. A gyakorlatban a 28 forgáspont 6 tartószerkezeten van kialakítva.Advantageously, the electrodes 4 and 5 are tilted about an external pivot point 28, which is outside the wall 1 'of the jar 1 and thus provides adequate movement of the tips 13 of the electrodes 4 and 5 in the furnace. This allows fully controlled melting of the insert, regardless of the amount to be melted. In practice, the pivot point 28 is formed on a support structure 6.

A 6 tartószerkezetek 7 alaplapon vannak elhelyezve. A 7 alaplapokra 8 oszlopok vannak erősítve és ezek végén vannak a 28 forgáspontok kialakítva. A 28 forgáspontoknál a 8 oszlopokhoz 9 bölcsők kapcsolódnak, amelyek 10 vezetőhüvelyeibe a 4, illetve 5 elektródák vannak befogva. A 4 és 5 elektródák a 12 nyíl irányában tengelyirányban elmozdíthatok 11 állitókerekek segítségével. All állítókerekekhez adott esetben motor lehet csatlakoztatva. A 4 és 5 elektródák 13 csúcsai tehát egyrészt tengelyirányban mozgathatók, másrészt a 28 forgáspontok körül billenthetők, amint azt már a korábbiakban ismertettük.The supporting structures 6 are arranged on a base board 7. Columns 8 are attached to the baseplates 7 and at their ends the pivot points 28 are formed. At the pivot points 28, cradles 9 are connected to the columns 8, the electrodes 4 and 5 of which are held in their guide sleeves 10. Electrodes 4 and 5 can be axially displaced by arrow 12 in the direction of arrow 12. All adjusting wheels may be equipped with a motor, if necessary. Thus, the tips 13 of the electrodes 4 and 5 are movable axially and pivotable about pivot points 28 as previously described.

Az 1 tégely alján hengerpalást szegmens alakú 15 köpeny van kialakítva, amelynek segítségével az 1 tégely 14 alapban billenthető, 16 görgők és 17 sínek közbeiktatásával (lásd 2. ábra).At the bottom of the crucible 1, a cylindrical shell 15 is formed which allows the crucible 1 to be tilted to the base 14 by means of rollers 16 and rails 17 (see Fig. 2).

Az 1 tégely oldalán 18 kiöntőcsőr van, körülbelül középmagasságban. Az 1 tégelyből a megolvadt anyagot a 18 kiöntőcsőrön át egyszerűen az 1 tégely billentésével lehet lecsapolni. Ekkor az 1 tégely a 16 görgőkön a 26 nyíl irányába billentett helyzetben van.There is a spout 18 on the side of the crucible 1, at about mid-height. From the crucible 1, the molten material can be drained through the spout 18 simply by tilting the crucible 1. At this point, the crucible 1 is tilted on the rollers 16 in the direction of arrow 26.

Az a kialakítás, amely lehetővé teszi, hogy a 4 és 5 elektródák szabadon mozgathatók az 1 tégely 1 ’ falában kialakított 19 nyílásban, és így bármilyen helyzetben érintkezésbe hozhatók, illetve érintkezésben tarthatók a betéttel, a találmány szerinti megoldás fontos jellemzője, és eltérő az ismert elektrokemencék kialakításától.The design which allows the electrodes 4 and 5 to be moved freely in the opening 19 in the wall 1 'of the jar 1 and thus to be in contact with or in contact with the insert in any position is an important feature of the present invention and differs design of electric furnaces.

A találmány szerinti berendezés a hagyományos megoldásoktól eltérően a 19 nyílásokon át vezetett elektródákkal azt is biztosítja, hogy állandó légáramlás végezze a 4 és 5 elektródák hűtését. Ezen túlmenően a 4 és 5 elektródák rögzítése és mozgatása olyan 6 tartószerkezeteknél történik, amelyek eléggé távol esnek az 1 tégely 1 ’ falától és így semmilyen hővédelemre nincs szükség, függetlenül a kemencében alkalmazott hőmérséklettől.Unlike conventional solutions, the apparatus of the present invention provides electrodes guided through apertures 19 to ensure that a constant flow of air is provided to cool the electrodes 4 and 5. In addition, the electrodes 4 and 5 are fixed and moved with support structures 6 which are far enough away from the wall 1 'of the jar 1 and thus no heat protection is required regardless of the temperature used in the furnace.

Mindezek eredményeképpen a találmány szerinti eljárás és berendezés segítségével 2500 °C-ot meghaladó hőmérsékleten is végezhető olvasztás, például tűzálló anyagok olvasztása.As a result, the process and apparatus of the present invention can also melt at temperatures above 2500 ° C, for example refractory materials.

HU 220 470 Β1HU 220 470 Β1

A 3. ábrán látható a találmány szerinti berendezés és 5 elektródáinak kapcsolási vázlata. A berendezés hagyományos módon 29 hálózati megszakító segítségével csatlakoztatható a hálózatra és az áramkör tartalmaz egy 20 induktív tekercset. A 20 induktív tekercs a 4 és elektródákkal sorba van kapcsolva, amikor azok egymáshoz közeli helyzetben vannak.Figure 3 is a schematic diagram of the apparatus and electrodes 5 of the present invention. The device may be conventionally connected to the network by means of a circuit breaker 29 and the circuit comprises an inductive coil 20. The inductive coil 20 is connected in series with the electrodes 4 and 4 when they are in close proximity to one another.

Az áramkör tartalmaz egy 21 kapcsolót is, amelynek segítségével a 20 induktív tekercs rövidre zárható, amikor a 4 és 5 elektródák egymástól távoli helyzetben vannak.The circuit also includes a switch 21 for shorting the inductive coil 20 when the electrodes 4 and 5 are in a distant position.

Tartalmaz az áramkör továbbá 27 transzformátort, ami lehetővé teszi, hogy az olvasztás során az elektródacsúcsok között megfelelő áramsűrűséget biztosító feszültség legyen. A berendezésben hagyományos transzformátor alkalmazható, állandó, például 220 V/l 1000 V áttétellel.The circuit further includes a transformer 27 which allows the voltage to be maintained between the electrode peaks during melting to ensure proper current density. A conventional transformer can be used in the apparatus with a constant transmission, for example, 220 V / l 1000 V.

Az áramkörbe iktatott 22 főkapcsoló segítségével helyezhetők a 4 és 5 elektródák áram alá.The main switch 22 incorporated in the circuit enables the electrodes 4 and 5 to be energized.

Az eljárás indításakor először is zárjuk a 22 főkapcsolót és ellenőrizzük, hogy a 21 kapcsoló nyitott helyzetben van, továbbá, hogy a 4 és 5 elektródák 13 csúcsai a betétbe merülnek, vagy legalábbis érintkezésben vannak a betét anyagával, miközben egymás közvetlen közelében helyezkednek el.When starting the process, first close the main switch 22 and verify that the switch 21 is in the open position and that the ends 13 of the electrodes 4 and 5 are immersed in, or at least in contact with, the pad material while being in close proximity to one another.

Amint a 23 betét megolvadásával 24 olvadék jön létre, a 4 és 5 elektródákat fokozatosan távolítjuk egymástól és zárjuk a 21 kapcsolót, azaz a 20 induktív tekercset rövidre záquk.As the melt 23 forms the melt 23, the electrodes 4 and 5 are gradually removed from one another and the switch 21 is closed, i.e. the inductor 20 is short-circuited.

Az olvasztás további szakaszában a 4 és 5 elektródák helyzetét úgy állítjuk be, hogy a 24 olvadékon áthaladó áram megfelelő sűrűségű legyen ahhoz, hogy a felszabaduló hő a 23 betét teljes mennyiségét megolvassza.In the subsequent melting phase, the positions of the electrodes 4 and 5 are adjusted so that the current passing through the melt 24 is of sufficient density that the heat released melts the entire amount of the insert 23.

Amikor a 23 betét anyaga teljesen megolvadt, célszerű a 4 és 5 elektródákat ismét egymáshoz közelíteni a 24 olvadék szintje alatt és - adott esetben - a 21 kapcsolót ismét kinyitni a túlságosan nagy áramerősség elkerülése érdekében. Ily módon a 24 olvadék viszonylag kis térfogatában viszonylag nagy energia adódik le és ezáltal belsejében jelentős hőmérséklet-különbség jelentkezik. Ennek hatására konvekciós áramlás indul meg, aminek eredményeképpen a 24 olvadék megfelelően homogenizálódik.Once the material of the insert 23 has completely melted, it is desirable to bring the electrodes 4 and 5 closer together below the melt level 24 and, if necessary, open the switch 21 to avoid excessive current. In this way, the relatively small volume of the melt 24 produces relatively high energy and thus a significant temperature difference within it. As a result, a convection flow is initiated, whereby the melt 24 is properly homogenized.

A találmányt a továbbiakban kiviteli példák segítségével fogjuk ismertetni.The invention will now be illustrated by means of exemplary embodiments.

A találmány szerinti kemencébe 1500 kg betétet helyeztünk. A betét összetétele a következő volt: 33 tömeg% cirkon-oxid, 50 tömeg% alumínium-oxid, 14 tömeg% szilícium-oxid és 3 tömeg% alkálisó, amely nátrium-bikarbonát-granulátumból állt, ahol a granulátum átmérője 0,5 mm és 15 cm között változott.A kiln insert of 1500 kg was placed in the furnace of the invention. The composition of the insert was 33% by weight zirconium oxide, 50% by weight alumina, 14% by weight silica and 3% by weight alkali salt consisting of sodium bicarbonate granules with a diameter of 0.5 mm and 15 cm.

Az eljárás során először a 4 és 5 elektródák 13 csúcsait az előzőleg bevitt 23 betét szintjében egymáshoz közelítettük az 1 tégelyben, majd a 13 csúcsokat a 23 betétbe süllyesztettük. A 4 és 5 elektródákat ehhez a 23 betéthez grafitból készítettük.In the process, first the ends 13 of the electrodes 4 and 5 are brought closer to each other at the level of the previously inserted insert 23 in the crucible 1 and then the tips 13 are lowered into the insert 23. The electrodes 4 and 5 for this insert 23 were made of graphite.

Ezután zártuk a 22 főkapcsolót és ellenőriztük, hogy a 21 kapcsoló nyitott állapotban van. Utána ívet húztunk a 4 és 5 elektródák között.The main switch 22 was then closed and the switch 21 was checked to be open. An arc was then drawn between electrodes 4 and 5.

A 4 és 5 elektródák közötti energia körülbelül 300 kW volt. Körülbelül 5 perc elteltével létrejött megfelelő mennyiségű 24 olvadék a 4 és 5 elektródák 13 csúcsai között, amikor is a 20 induktív tekercset rövidre zártuk a 21 kapcsolóval és a 4, 5 elektródákat egymástól távolítani kezdtük.The energy between the electrodes 4 and 5 was approximately 300 kW. After about 5 minutes, a sufficient amount of melt 24 was formed between the tips 13 of the electrodes 4 and 5, when the inductive coil 20 was short-circuited by the switch 21 and the electrodes 4, 5 began to be separated.

Az 1 tégelyben lévő, elektromosan vezetővé vált olvadék a 4 és 5 elektródák között fokozatosan növekedett. A 23 betét teljes megolvasztása 45 percig tartott, amikor is a hőmérséklet 2250 °C volt.The electrically conductive melt in the jar 1 between the electrodes 4 and 5 gradually increased. Total melting of the pad 23 took 45 minutes at a temperature of 2250 ° C.

A létrejött hőmérséklet lehetővé tette, hogy a megolvadt 23 betétet lecsapoljuk, miközben a 4 és 5 elektródák közötti távolságot tovább növeltük.The resulting temperature allowed the molten pad 23 to be drained while the distance between electrodes 4 and 5 was further increased.

A találmány szerinti berendezésben hasonló módon olvasztottunk további betéteket. Ezek többek között az alábbiak voltak: 50 tömeg% vas és 50 tömeg% kobalt, 95 tömeg% alumínium-oxid és 5 tömeg% alkálisó, 50 tömeg% kobalt és 50 tömeg% nikkel, különböző bronzok stb.Further inserts were fused in a similar manner in the apparatus of the invention. These included 50% iron and 50% cobalt, 95% aluminum oxide and 5% alkali salt, 50% cobalt and 50% nickel, various bronzes and the like.

Jelentős felhasználási területe a találmánynak üvegtörmelékek beolvasztása. Ilyen esetben az elektródák anyaga általában molibdén vagy grafit.An important area of application of the invention is the melting of glass debris. In such cases, the electrodes are generally made of molybdenum or graphite.

Magát az olvasztást a fentiekben leírtakhoz hasonlóan lehet végezni, és a betétek tartalmazhatnak szemétégetés során létrejövő melléktermékeket is. Ezeket a melléktermékeket gyakorlatilag a szemétégető művekben visszamaradó szilárd törmelék alkotja, amely gyakran tartalmaz nehézfémeket is.The melting process itself may be performed as described above, and the linings may also contain by-products from the incineration of waste. These by-products consist essentially of solid debris remaining in waste incineration plants, which often contains heavy metals.

Az ilyen anyagok olvasztásával üvegszerű közeget nyerünk, amelybe adott esetben az említett nehézfémek beépülnek. Az olvadékból ismert módon tömböket lehet előállítani, miközben megtörténik a nehézfémek semlegesítése. Az olvasztást célszerűen folyamatos üzemben végezzük a találmány szerinti kemencében, amikor is a tégely olyan módon billentett helyzetben van, hogy az üvegszerű massza a kiöntőcsőrön át folyamatosan távozhat a kemencéből, ahogy a betét egyre nagyobb mennyisége olvad meg, miközben a fedél nyílásán át további olvasztandó anyagot lehet a kemencébe bevezetni.By melting such materials, a glassy medium is obtained, optionally incorporating said heavy metals. Blocks can be made from the melt in a known manner while heavy metals are neutralized. Preferably, the melting is performed in a continuous operation in the furnace of the present invention wherein the crucible is in a tilted position such that the glassy mass is continuously discharged from the furnace through the spout as more and more molten material melts through the opening of the lid. can be introduced into the furnace.

Az ilyen folyamatos üzemű olvasztás természetesen egyéb anyagok olvasztásakor is alkalmazható.Of course, such continuous melting can also be used for melting other materials.

A találmány szerinti eljárás és olvasztókemence alkalmazásával nem szükséges semmilyen különleges intézkedés az olvasztási folyamat megindításához vagy leállításához.Using the process and furnace of the present invention, no special measures are required to start or stop the melting process.

Ennek megfelelően lehetőség van a betét egy részének megdermesztésére a tégelyben. Ha a betét anyaga nem vezető, az elektródákat az olvadékból ki kell emelni, mielőtt az olvadék megdermed, hogy a fentiekben leírt módon az olvasztás indítása elvégezhető legyen. Amennyiben a betét anyaga villamosán vezető, erre az intézkedésre nincs szükség.Accordingly, it is possible to cure a portion of the insert in the crucible. If the pad material is non-conductive, the electrodes must be removed from the melt before the melt solidifies to allow melting to be initiated as described above. If the deposit material is electrically conductive, this action is not required.

A találmány szerinti megoldásnál adott esetben meghosszabbítható a kemencefal élettartama azáltal, hogy kérget alakítunk ki a betét anyagából, amely a kemencefal folyamatos védelmét biztosítja.The present invention may optionally extend the life of the furnace wall by forming a crust of the insert material which provides continuous protection of the furnace wall.

A berendezés működtethető egyenárammal, valamint háromfázisú hálózatról is.The unit can be operated with direct current or three-phase mains.

További előnye a megoldásnak, hogy az elektródák a kemencére úgy vannak felszerelve, hogy egymássalA further advantage of the solution is that the electrodes are mounted on the furnace so that they are connected to one another

HU 220 470 Bl bezárt α-szögük, illetve az olvadék felszínhez viszonyított helyzetük tetszőlegesen szabályozható. Megoldható ezen túlmenően az elektródák billentése, illetve vibrálása is a tartóoszlophoz képest, viszonylag nagy amplitúdóval, tekintettel arra, hogy a forgáspont a kemencefaltól viszonylag távol helyezkedik el.The closed α-angle and the position of the melt relative to the surface can be controlled arbitrarily. In addition, it is also possible to tilt or vibrate the electrodes with a relatively large amplitude relative to the support column, given that the pivot point is relatively distant from the furnace wall.

Hangsúlyozni kívánjuk, hogy a találmány szerinti megoldás nem korlátozódik a fent bemutatott kiviteli példára és a szakember a csatolt igénypontok által meghatározott oltalmi körön belül még számtalan változat kialakítására képes.It is to be understood that the present invention is not limited to the embodiment described above and that the skilled person is able to provide numerous variants within the scope of the appended claims.

Alkalmazhatók a találmány szerinti kialakításnál a hagyományos kemenceelektródák, amelyeknek számos változata ismert.Conventional furnace electrodes, many of which are known in the art, may be used in the present invention.

A kemencében megolvasztandó betétnek nem csupán az összetétele lehet tetszőleges, a betétet alkotó darabok mérete sem kötött. A betét darabjainak mérete tetszőleges lehet: a por alaktól a néhányszor 10 cm méretű darabokig terjedhet.Not only the composition of the insert to be melted in the furnace can be of any composition, the size of the pieces forming the insert is not fixed. The size of the insert pieces can be anything from a powder shape to a few times 10 cm in size.

Claims

A method for melting solid, mainly metallic or ceramic materials, in an electric furnace comprising at least two arc-drawing electrodes (4, 5), comprising contacting the ends (13) of the electrodes (4, 5) to form the insert (23) to be melted. and closing the circuit, preferably by forming an electric arc, to melt the insert (23) near the ends (13) of the electrodes (4, 5) such that the circuit is connected to the electrodes (4, 5). and then the tips (13) of the electrodes (4, 5) are removed from each other, characterized in that the tips (13) of the electrodes (4, 5) are gradually removed from each other to the extent that the amount of melt (24) increases, and the peaks (13) are maintained in continuous contact with the melt (24).

Method according to Claim 1, characterized in that new material is continuously added to the electrodes (4, 5), preferably between them, and the molten material is continuously discharged and thus melting is carried out continuously.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the furnace crucible (1) is held in a tilted position during continuous operation.

Process according to claim 1 or 2, characterized in that the melting is carried out in an oxidizing atmosphere.

5. A process according to any one of the preceding claims, characterized in that the molten material is electrically stirred prior to discharge.

6. Electric melting furnace solid, in particular metallic or ceramic materials - in particular those in claims 1-5. Melting process according to any one of claims 1 to 4, wherein the melting furnace crucible (1), at least two electrodes (4, 5) passed through the furnace wall (1 ') and electrical units generating electric current between the electrode (4, 5) tips, further comprising electrode (4, 5) actuating means, wherein the electrodes (4, 5) are disposed relative to one another and movably disposed in a proximate position where the tips (13) of the melt (24) formed are in contact with one another. and an extended position where the ends (13) in contact with the melt (24) are spaced apart, characterized in that the electrodes (4, 5) are supported on a support (6) on the wall (1 ') of the crucible (1). they are rotatable about a tilting point (28) outside the crucible (1) and parallel to their own geometric axis slidably arranged and inserted freely in the crucible (1) so as to allow an angle (a) between each other of 15-160 °; in the wall (Γ) of the crucible (1) there is an annular air inlet (19) around the electrodes (4, 5) and the crucible (1) is covered with a lid (2) suitable for introducing the material forming the insert (23) has an opening (3).

Apparatus according to Claim 5, characterized in that the support structures (6) are electrically insulated and mounted on baseplates (7) on which the posts (8) are fastened and at their ends are formed by pivot points (28), cradles (9) are connected to the columns (8), into whose guide sleeves (10) are axially movably clamped electrodes (4, 5).

Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the electrical units comprise, in the proximal position of the electrodes (4, 5), an induction coil (20) short-circuited in series with the electrodes (4, 5).

9. Apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the crucible (1) is provided with a tilting device for continuously taping the melted material and continuously feeding the new material.