ITRM970164A1

ITRM970164A1 - Dispositivo per la protezione degli elettrodi di grafite nei forni elettrici metallurgici

Info

Publication number: ITRM970164A1
Application number: IT97RM000164A
Authority: IT
Inventors: Carlo Vecchiato
Original assignee: Acciai Speciali Terni Spa
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-09-25
Also published as: AU6730498A; WO1998043030A1; IT1291117B1

Description

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce a un dispositivo per la protezione degli elettrodi di grafite nei forni .elettrici metallurgici e, più in particolare si riferisce a un procedimento per la diminuzione del consumo delle pareti laterali degli elettrodi durante il funzionamento del forno.

TECNICA NOTA

L'uso dei forni elettrici è molto diffuso nella produzione di leghe metalliche, in particolare dell'acciaio. In questo genere di lavorazione, il forno viene caricato con rottame metallico solido, con una dote di lega liquida e con altri materiale quali scorificanti, leghe aggiuntive (per ottenere una voluta composizione finale) eccetera,· a questo punto, attraverso appositi fori, praticati sulla volta del forno, vengono calati uno o più elettrodi, generalmente di grafite, fino a toccare il materiale metallico caricato, e viene infine fatta passare corrente in modo da generare un arco elettrico tra elettrodi e carica, perché quest 'ultima venga fusa. L'arco elettrico genera uno pseudo plasma, per cui le temperature al suo intorno sono estremamente elevate, potendo raggiungere i 3000-3500 °C.

Inoltre, l'atmosfera all'interno del forno è ossidante.

Il numero di elettrodi dipende essenzialmente dal tipo di alimentazione utilizzata; di norma si ricorre a corrente alternata trifase, per cui gli elettrodi saranno tre, ma è possibile anche utilizzare forni a corrente continua, nei quali si utilizza soltanto un elettrodo. Nella presente descrizione, comunque, per semplicità ci si riferirà sempre a un solo elettrodo, essendo inteso che quanto riferito a esso è valido per ciascuno degli elettrodi utilizzati.

Le condizioni operative sopra accennate fanno sì che l'elettrodo sia sottoposto a un consumo dovuto, per quanto riguarda le pareti laterali, essenzialmente a ossidazione.

Finora, questi aspetti di consumo degli elettrodi e i loro effetti sul costo dell'intero processo, benché noti, non sono stati tenuti in gran conto, soprattutto perché ritenuti marginali a confronto dei problemi e dei costi relativi al resto del processo di produzione.

Oggi, tuttavia, il processo di produzione di metalli, in particolare di acciai, al forno elettrico è stato perfezionato e i costi sono stati razionalizzati. Per un loro ulteriore abbassamento è quindi necessario affrontare quegli aspetti finora trascurati.

Fra questi, il consumo degli elettrodi è abbastanza importante, perché può arrivare a pesare per qualche punto percentuale sul costo totale del processo.

Finora, per quanto è a nostra conoscenza, non esiste nulla di specifico indirizzato alla diminuzione del consumo degli elettrodi; in effetti, alcuni interventi, per esempio per l'ottimizzazione della forma dell'arco e della densità di corrente utilizzata, hanno influenza sul consumo degli elettrodi, ma vengono in realtà effettuati per altri motivi, per esempio per contenere il consumo di energia. Anzi, alcuni interventi quali l'utilizzazione di scorie schiumose che schermano le pareti del forno dall'intensa radiazione dell'arco elettrico, in realtà isolano l'elettrodo e ne promuovono il consumo.

E' stato proposto di effettuare un raffreddamento della parete laterale degli elettrodi mediante dispositivi, solidali alla morsa di afferraggio di ciascun elettrodo, che spruzzano acqua sull'elettrodo stesso. Con un simile dispositivo, il raffreddamento è possibile soltanto per una limitata estensione dell'elettrodo, per cui durante le fasi di estrazione dell'elettrodo dal forno, la parte più lontana dalla morsa di afferraggio, che è anche la più calda, non viene assolutamente raffreddata e subisce quindi un ulteriore, intenso effetto di ossidazione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE

Secondo la presente invenzione, in un forno elettrico contenente una carica metallica solida da fondere, provvisto di almeno un elettrodo passante attraverso un'apertura praticata sulle volta del forno ed estendentesi all'interno del forno stesso verso la carica metallica, ed in cui viene stabilito un arco elettrico tra detto almeno un elettrodo e detta carica metallica, l'arco elettrico essendo mantenuto fino a completamento della fusione della carica solida e di ulteriori eventuali operazioni, di correzione della composizione del fuso, di affinamento e simili, si utilizza un dispositivo di protezione di detto almeno un elettrodo dal consumo per ossidazione, caratterizzato dal fatto di essere costituito da un erogatore di acqua di forma anulare, posto in prossimità della volta del forno, all'esterno di questa e attorno all'apertura che alloggia ciascun elettrodo, e provvisto di una pluralità di fori spruzzatori, diretti verso la superficie laterale dell'elettrodo stesso per erogare contro detta superficie dell'acqua a pressione.

Preferibilmente, detto erogatore è costituito da un tubo piegato a semicerchio, e almeno una parte dei fori spruzzatori è rivolta verso l'alto, con un'angolazione di circa 45° rispetto alla superficie dell'elettrodo.

I fori sono tali da erogare getti d'acqua semi-nebulizzati con un'apertura compresa tra 0 e 30 gradi.

La presente invenzione sarà ora descritta con maggior dettaglio in relazione a una sua realizzazione, puramente esemplificativa e assolutamente non limitativa dell'ampiezza e degli scopi dell'invenzione stessa, riferita a un forno elettrico ad arco trifase e illustrata nell'acclusa tavola di disegni, in cui:

- Fig. 1 rappresenta una vista schematica in sezione di parte della volta di un forno, comprendente un elettrodo;

- Fig. 2 rappresenta una vista schematica in pianta della parte centrale, detta voltino, della volta di un forno elettrico ad arco, con i tre elettrodi.

Con riferimento alle Figure allegate, la volta l del forno comprende una parte centrale 2, detta voltino, nella quale sono alloggiati dei corpi 3 a forma genericamente troncoconica, disposti con il proprio asse verticale, passanti rispetto al voltino e forati assialmente per consentire il passaggio di elettrodi 4; il foro assiale del corpo 3 ha un diametro leggermente maggiore di quello dell'elettrodo, in modo da consentire all'elettrodo stesso dì essere posto nel foro e di scorrere in esso senza difficoltà, ma nel contempo da impedire un eccessivo scambio di atmosfera con l'ambiente esterno.

Attorno a ciascun elettrodo e poggiato sul voltino 2 e sul corpo 3 si trova un elemento tubolare 5, chiuso a semicerchio e collegato a un condotto 6 di adduzione dell'acqua; ciascun condotto 6 è a sua volta collegato a un collettore 7, alimentato da una tubazione unica 8.

Gli elementi tubolari 5 non sono chiusi ad anello, ma presentano due estremità opposte, separate da uno spazio 9, per impedire che costituiscano spire e scarichino all'esterno flussi elettrici generati dall'intenso campo elettromagnetico esistente attorno agli elettrodi.

Come schematicamente indicato in Fig. 1, gli elementi tubolari sono dotati di una pluralità di fori, rivolti verso gli elettrodi, almeno parte dei quali sono rivolti verso l'alto con un'angolazione di circa 45 gradi, rispetto alla superficie degli elettrodi stessi. Con tale disposizione, si genera un velo d'acqua raffreddante che scorre verso il basso sulla superficie dell'elettrodo e penetra all'interno del forno attraverso lo spazio esistente tra elettrodo e corpo troncoconico 5, raffreddando l'elettrodo per una lunghezza, entro il forno di circa due metri.

In tal modo, secondo esperimenti effettuati su forni industriali, è possibile ulteriormente diminuire di almeno il 10% il consumo per ossidazione degli elettrodi.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la protezione dall'ossidazione degli elettrodi in un forno elettrico ad arco contenente una carica metallica solida da fondere, provvisto di almeno un elettrodo passante attraverso un'apertura praticata sulle volta del forno ed estendentesi all'interno del forno stesso verso la carica metallica, ed in cui viene stabilito un arco elettrico tra detto almeno un elettrodo e detta carica metallica, l'arco elettrico essendo mantenuto fino a completamento della fusione della carica solida e di ulteriori eventuali operazioni, di correzione della composizione del fuso, di affinamento e simili, caratterizzato dal fatto di essere costituito da un erogatore di acqua di forma anulare, posto in prossimità della volta del forno, all'esterno di questa e attorno all'apertura che alloggia ciascun elettrodo, e provvisto di una pluralità di fori spruzzatori, diretti verso la superficie laterale dell'elettrodo stesso per erogare contro detta superficie dell'acqua a pressione.
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto erogatore è costituito da un tubo piegato a semicerchio, e che almeno una parte dei fori spruzzatori è rivolta verso l'alto, con un'angolazione di circa 45° rispetto alla superficie dell'elettrodo.
3. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti I fori sono tali da erogare getti d'acqua semi-nebulizzati con un'apertura compresa tra 0 e 3 0 gradi .