RU2022491C1

RU2022491C1 - D c arc plant

Info

Publication number: RU2022491C1
Application number: SU915018946A
Authority: RU
Inventors: М.М. Липовецкий; В.С. Малиновский
Original assignee: Малиновский Владимир Сергеевич
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1994-10-30

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: D. C. arc furnace has body with roof, graphitized and hearth electrodes passed through roof and hearth to which power supply source is connected electrically coupled to current regulator. Water-cooled units are installed on metal shell of body and on roof. Current conducting element and electric insulator are passed through hearth. Current pickup linked to current regulator is connected to current conducting element. Grounding circuit is coupled to body and current pickup. EFFECT: improved reliability and efficiency of plant. 1 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для плавки металлов, в частности стали, чугуна, алюминиевых сплавов, меди и других. The invention relates to metallurgy and can be used for melting metals, in particular steel, cast iron, aluminum alloys, copper and others.

Известна плазменная печь постоянного тока, содержащая корпус со сводом, плазматрон, пропущенный через свод в корпус, установленный в подине корпуса подовый электрод, источник электропитания, к которому подключены плазмотрон и подовый электрод, и устройство подавления шунтирующих дуговых разрядов, электрически связанное с плазматроном [1]. Known direct current plasma furnace containing a housing with a vault, a plasmatron passed through the arch into the casing, a hearth electrode installed in the bottom of the housing, a power source to which a plasma torch and hearth electrode are connected, and a shunt arc suppression device electrically connected to the plasmatron [1 ].

Однако в данной плазменной печи постоянного тока устройство подавления шунтирующих дуговых разрядов позволяет осуществлять защиту от шунтирующих дуговых электрических разрядов только плазматрона и исключает защиту водоохлаждаемых узлов плазменной печи, подверженных воздействиям шунтирующих дуговых электрических разрядов. However, in this direct current plasma furnace, the device for suppressing shunting arc discharges allows only the plasmatron to be protected from shunting arc electric discharges and excludes the protection of water-cooled components of the plasma furnace that are subject to the effects of shunting arc electric discharges.

Из-за более простой конструкции и надежности эксплуатации получили широкое применение дуговые печи постоянного тока с графитированными электродами, на которых использование устройства подавления шунтирующих дуговых электрических разрядов исключено. Due to the simpler design and reliable operation, DC arc furnaces with graphite electrodes have been widely used, on which the use of a suppression device for shunting arc electric discharges is excluded.

Известна дуговая печь постоянного тока, содержащая корпус, образованный металлической оболочкой с футеровкой и имеющий проем для подачи материалов плавки, расположенный над подиной, и проем для слива металла, свод, установленный над корпусом, водоохлаждаемые узлы, установленные соответственно на металлической оболочке корпуса и на своде, по меньшей мере один графитированный электрод, пропущенный через подину, основной электрический изолятор, расположенный между металлической оболочкой корпуса и подовым электродом, токопроводящий элемент, пропущенный через корпус, установленный одним своим торцем на уровне рабочей поверхности подины и взаимодействующий с ней, контур заземления, к которому подключена металлическая оболочка корпуса, источник электропитания, к которому подключены графитированный и подовый электроды, и регулятор тока, электрически саязанный с источником электpопитания [2]. Known DC arc furnace containing a housing formed by a metal shell with a lining and having an opening for supplying melting materials located above the hearth, and an opening for draining metal, a vault mounted above the housing, water-cooled units mounted respectively on the metal shell of the housing and on the arch at least one graphite electrode passed through the bottom, the main electrical insulator located between the metal shell of the housing and the bottom electrode, conductive ele a ment passed through a housing installed with one of its ends at the level of the working surface of the hearth and interacting with it, a ground loop to which the metal shell of the body is connected, a power supply to which graphite and hearth electrodes are connected, and a current regulator electrically connected to the power supply [2].

Однако в данной печи при нагреве дуговым электрическим разрядом материалов плавки с изменением сопротивления продуктов плавки и с ионизацией атмосферы в полости корпуса между графитированным электродом и водоохлаждаемыми узлами периодически возникают шунтирующие дуговые электрические разряды, что снижает надежность дуговой печи. However, in this furnace, when electric arc heating of the melting materials with a change in the resistance of the melting products and with ionization of the atmosphere in the body cavity between the graphite electrode and the water-cooled units periodically, shunting electric arc discharges periodically occur, which reduces the reliability of the arc furnace.

Цель изобретения - создание дуговой печи постоянного тока, имеющей также дополнительные элементы, которые позволили бы исключить возникновение шунтирующих дуговых электрических разрядов между графитированным электродом и водоохлаждаемыми узлами. The purpose of the invention is the creation of a direct current arc furnace, which also has additional elements that would eliminate the occurrence of shunting arc electric discharges between a graphite electrode and water-cooled nodes.

Это достигается тем, что дуговая печь постоянного тока содержит корпус, образованный металлической оболочкой с футеровкой и имеющий проем для подачи материалов плавки, расположенный над подиной, и проем для слива металла, свод, установленный над корпусом, водоохлаждаемые узлы, установленные на металлической оболочке корпуса и на своде, по меньшей мере один графитированный электрод, пропущенный через свод, и один подовый электрод, пропущенный через подину, основной электрический изолятор, расположенный между металлической оболочкой корпуса и подовым электродом, токопроводящий элемент, пропущенный через корпус, установленный одним своим торцом на уровне рабочей поверхности подины и взаимодействующий с ней, контур заземления, к которому подключена металлическая оболочка корпуса, источник электропитания, к которому подключены графитированный и подовый электроды, и регулятор тока, электрически связанный с источником электропитания, согласно изобретению, содержит датчик тока, электрически связанный с другим торцем токопроводящего элемента, с контуром заземления и с регулятором тока, и дополнительный электрический изолятор, расположенный между металлической оболочкой корпуса и токопроводящим элементом. This is achieved by the fact that the DC arc furnace contains a housing formed by a metal shell with a lining and having an opening for supplying melting materials located above the hearth, and an opening for draining metal, a vault mounted above the housing, water-cooled units mounted on the metal shell of the housing, and on the arch, at least one graphite electrode passed through the arch and one hearth electrode passed through the bottom, the main electrical insulator located between the metal shell of the core a mustache and a bottom electrode, a conductive element passed through a housing installed with one of its ends at the level of the hearth working surface and interacting with it, a ground loop to which the metal shell of the housing is connected, an electrical power source to which graphite and hearth electrodes are connected, and a current regulator electrically connected to a power source according to the invention, contains a current sensor electrically connected to the other end of the conductive element, with a ground loop and with reg a current isolator, and an additional electrical insulator located between the metal shell of the housing and the conductive element.

Изобретение позволяет исключить возникновение шунтирующих дуговых электрических разрядов между графитированным электродом и водоохлаждаемыми узлами, что повышает надежность дуговой печи постоянного тока. The invention eliminates the occurrence of shunting arc electric discharges between a graphitized electrode and water-cooled units, which increases the reliability of a DC arc furnace.

На чертеже показана дуговая печь постоянного тока. The drawing shows a DC arc furnace.

Дуговая печь постоянного тока содержит корпус 1, образованный металлической оболочкой 2 с футеровкой 3. С оболочкой 2 электрически связан контур 4 заземления. В стенках 5 и 6 коpпуса 1 выполнены соответственно проем 7 для подачи шихты 8 и проем 9 для слива металла. В проеме 7 расположен водоохлаждаемый узел 10. В нижней части корпуса 1 под проемом 7 расположена подина 11. Над корпусом 1 установлен свод 12 своим водоохлаждаемым сводовым кольцом 13. В отверстии, выполненном в своде 12, установлен водоохлаждаемый экономайзер 14, через который пропущен графитированный электрод 15. Через отверстие в днище 16 корпуса 1 пропущен подовый электрод 17. Между металлической оболочкой 2 корпуса 1 и электродом 17 расположен основной электрический изолятор 18. Электроды 15 и 17 подключены к источнику 19 электропитания. Ко входу 20 источника 19 подключен регулятор 21 тока. Через другое отверстие в днище 16 пропущен токопроводящий элемент 22. Между металлической оболочкой 2 корпуса 1 и элементом 22 установлен дополнительный электрический изолятор 23, охватывающий поверхность 24 элемента 22. Один торец 25 элемента 22 взаимодействует с рабочей поверхностью 26 подины 11. К другому торцу 27 элемента 22 подключен датчик 28 тока (в дальнейшем - электрический шунт 28) одним своим выводом 29. Другие выводы 30 и 31 шунта 28 подключены соответственно к контуру 4 заземления и к входу 32 регулятора 21 тока. Пунктиром показан дуговой разряд 33. The direct current arc furnace comprises a housing 1 formed by a metal sheath 2 with a lining 3. A ground loop 4 is electrically connected to the sheath 2. In the walls 5 and 6 of the housing 1, respectively, an opening 7 is made for feeding the charge 8 and an opening 9 for draining the metal. A water-cooled assembly 10 is located in the aperture 7. A hearth 11 is located in the lower part of the housing 1 under the aperture 7. A vault 12 is installed above the casing 1 with its water-cooled vault ring 13. A water-cooled economizer 14 is installed in the opening made in the vault 12, through which a graphite electrode is passed 15. A hearth electrode 17 is passed through the hole in the bottom 16 of the housing 1. Between the metal shell 2 of the housing 1 and the electrode 17 is located the main electrical insulator 18. The electrodes 15 and 17 are connected to the power supply 19. To the input 20 of the source 19 is connected to the current controller 21. A conductive element 22 is passed through another hole in the bottom 16. An additional electrical insulator 23 is installed between the metal shell 2 of the housing 1 and the element 22, covering the surface 24 of the element 22. One end 25 of the element 22 interacts with the working surface 26 of the hearth 11. To the other end 27 of the element 22, a current sensor 28 (hereinafter referred to as an electric shunt 28) is connected with one of its terminals 29. Other terminals 30 and 31 of the shunt 28 are connected respectively to the ground loop 4 and to the input 32 of the current controller 21. The dotted line shows the arc discharge 33.

Дуговая печь постоянного тока работает следующим образом. Arc DC furnace operates as follows.

При отодвинутом своде 12 корпус 1 дуговой печи загружают шихтой 8 и закрепляют сводовое кольцо 13 на корпусе 1. Затем включают источник 19 электропитания и создают напряжение между графитированным 15 и подовым 17 электродами. Зажигают дуговой электрический разряд 33, и в процессе расплавления шихты 8 электpическую цепь разряда 33 образуют графитированный электрод 15, источник 19 электропитания, подовый электрод 17 и шихта 8. Шихта 8 в процессе плавления имеет переменное сопротивление, а атмосфера в корпусе 1 дуговой печи из-за ее ионизации проводит электрический ток. В результате при плавке происходят электрические пробои между графитированным электродом 15 и через водоохлаждаемые узлы 10 и 14 металлической оболочкой 2, в результате чего возникают шунтирующие электрические разряды (не показаны), которые приводят к разрушению узлов 10 и 14. Электрическая цепь, параллельная вышеописанной, замыкается по контуру: графитированный электрод 15, шунтирующий дуговой электрический разряд, один из водоохлаждаемых узлов 10 и 14 (например, узел 14), металлическая оболочка 2 корпуса 1, контур 4 заземления, электрический шунт 28, токопроводящий элемент 22, шихта 8, подовый электрод 17, источник 19 электропитания, графитированный электрод 15. With the arch 12 removed, the casing 1 of the arc furnace is loaded with a charge 8 and the vault ring 13 is fixed on the casing 1. Then, the power supply 19 is turned on and a voltage is generated between the graphite 15 and the hearth 17 electrodes. The electric arc discharge 33 is ignited, and in the process of melting the charge 8, the electric circuit of the discharge 33 forms a graphite electrode 15, a power source 19, a hearth electrode 17 and a charge 8. The charge 8 in the melting process has a variable resistance, and the atmosphere in the body 1 of the arc furnace conducts an electric current for its ionization. As a result, during smelting, electrical breakdowns occur between the graphite electrode 15 and through water-cooled nodes 10 and 14 with the metal sheath 2, resulting in shunting electrical discharges (not shown) that lead to the destruction of nodes 10 and 14. The electric circuit parallel to the above is closed along the circuit: a graphite electrode 15, a shunting arc electric discharge, one of the water-cooled nodes 10 and 14 (for example, node 14), a metal shell 2 of the housing 1, ground loop 4, an electric shunt 28, conductive element 22, charge 8, hearth electrode 17, power supply 19, graphite electrode 15.

Таким образом, при загорании шунтирующего дугового электрического разряда ток проходит через шунт 28. Сигнал с шунта 28 поступает на вход 32 регулятора 21 тока, где проводят измерение тока и сравнение с допустимой величиной тока, заранее заданной для каждой конкретной дуговой печи и определяемой током, при котором происходит интенсивное плавление поверхности водоохлаждаемого узла 14 шунтирующим электрическим разрядом. При превышении допустимого значения величины тока с шунта 28 на вход 32 регулятора 21 тока поступает сигнал. Регулятор 21 снижает ток разряда 33 до тех пор, пока шунтирующий дуговой электрический разряд не гаснет. С прекращением аварийного режима работы вновь зажигают дуговой электрический разряд 33 и дуговая печь работает аналогично. Thus, when a shunting arc electric discharge is ignited, the current passes through the shunt 28. The signal from the shunt 28 is fed to the input 32 of the current controller 21, where the current is measured and compared with the permissible current value predefined for each specific arc furnace and determined by the current, which there is intense melting of the surface of the water-cooled node 14 by a shunt electric discharge. When the permissible value of the current is exceeded, a signal is supplied from the shunt 28 to the input 32 of the current controller 21. The controller 21 reduces the discharge current 33 until the shunting arc electric discharge goes out. With the termination of the emergency mode of operation, the electric arc discharge 33 is again ignited and the arc furnace operates in a similar manner.

Изобретение позволяет значительно сократить аварии на дуговых печах постоянного тока и снизить время на ремонтные простои. The invention can significantly reduce accidents on DC arc furnaces and reduce repair downtime.

Claims

ARC DC installation, comprising a housing formed by a metal shell with a lining connected to the ground loop, in which an opening is provided above the hearth for supplying melting materials with a water-cooled assembly installed therein and a metal drain hole is installed at least in the arch one hole of which with a water-cooled economizer installed in it has a graphite electrode connected to one output of the power source, to the second output of which is connected at least one hearth electrode installed in the hearth, an electrical insulator located between the metal shell and the hearth electrode, a conductive element installed in the hearth with one end face at the level of its working surface, and a current regulator, the output of which is connected to the control input of the power source, characterized in that it is equipped with an additional electrical insulator installed between the conductive element and the metal shell of the housing, and a current sensor connected to the second end of the conductive element and a grounding circuit and the current sensor output is connected to the input of the current regulator.