RU2063598C1 - Electric resistance furnace - Google Patents
Electric resistance furnace Download PDFInfo
- Publication number
- RU2063598C1 RU2063598C1 RU93027068A RU93027068A RU2063598C1 RU 2063598 C1 RU2063598 C1 RU 2063598C1 RU 93027068 A RU93027068 A RU 93027068A RU 93027068 A RU93027068 A RU 93027068A RU 2063598 C1 RU2063598 C1 RU 2063598C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- graphite
- hearth
- furnace
- heaters
- reservoir
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предполагаемое изобретение относится к области металлургии. The alleged invention relates to the field of metallurgy.
Известны конструкции печей для восстановления металлов из их соединений путем нагрева этих соединений/окислов, сульфидов и др./ и в смеси с восстановителем /углем, коксом и др. /, в которых тепло выделяется в результате горения /окисления/ этого же восстановителя. Печь такого типа представляет собой корпус, футерованный изнутри огнеупорной кладкой. Печь обычно имеет устройства для загрузки шихты и выпуска металла и шлама, подачи восстановителя и удаления газообразных продуктов горения и других реакций /1,2/. Known designs of furnaces for the recovery of metals from their compounds by heating these compounds / oxides, sulfides, etc. / and in a mixture with a reducing agent / coal, coke, etc. /, in which heat is released as a result of combustion / oxidation / of the same reducing agent. This type of furnace is a casing lined from the inside with refractory masonry. The furnace usually has a device for loading the charge and the release of metal and sludge, supplying a reducing agent and removing gaseous products of combustion and other reactions / 1,2 /.
Недостатком такого типа печей является невозможность строго разделенного регулирования температурного режима и атмосферы в печи. Несмотря на применяемую иногда сод очистку подаваемого в печь топлива от примесей, топливо всегда содержит соединения, в которых присутствуют вредные для процесса элементы, например сера, фосфор, и др. ухудшающие качество металла, или вообще делающие невозможным его выплавку. The disadvantage of this type of furnace is the inability to strictly separate control of the temperature and atmosphere in the furnace. Despite the sometimes used soda cleaning of fuel supplied to the furnace from impurities, the fuel always contains compounds in which elements harmful to the process are present, such as sulfur, phosphorus, etc. that degrade the quality of the metal, or even make it impossible to smel it.
Известны также конструкции электропечей для выплавки металлов, в т.ч. дуговые, индукционные и печи сопротивления / 3, с.111/. Электропечи выгодно отличаются от топливных возможностью поддержания заданной атмосферы в печи и отсутствием загрязнений металла от продуктов сгорания топлива. Только при применении электропечей удалось получить качественные стали, выплавить цветные металлы/титан, алюминий и др. /4/. Also known are the designs of electric furnaces for smelting metals, including arc, induction and resistance furnaces / 3, p.111 /. Electric furnaces favorably differ from fuel furnaces in the ability to maintain a given atmosphere in the furnace and in the absence of metal pollution from the products of fuel combustion. Only with the use of electric furnaces it was possible to obtain high-quality steels, to melt non-ferrous metals / titanium, aluminum, etc. / 4 /.
Высокотемпературные электропечи с рабочей температурой выше 1250oС, работающие без защитной атмосферы или вакуума, изготавливаются с нагревателями из карборунда и дисилицида молибдена /4,5/. Нагреватели такого типа легко разрушаются, требуют специального режима разогрева и охлаждения. В печах с защитной средой получили распространение нагреватели из тугоплавких металлов /молибдена и вольфрама/ и графита. Из-за высокой стоимости печи с вольфрамовыми и молибденовыми нагревателями применяются лишь в том случае, когда присутствие графита в печи недопустимо.High-temperature electric furnaces with a working temperature above 1250 o C, working without a protective atmosphere or vacuum, are made with heaters from carborundum and molybdenum disilicide / 4,5 /. Heaters of this type are easily destroyed, require a special mode of heating and cooling. In furnaces with a protective environment, heaters made of refractory metals / molybdenum and tungsten / and graphite have become widespread. Due to the high cost of the furnace with tungsten and molybdenum heaters, they are used only when the presence of graphite in the furnace is unacceptable.
Известна конструкция шахтной электропечи с графитовым нагревателем /5, с.32, 6, с.149/. Печь содержит корпус с теплоизоляцией с внутренней огнеупорной футеровкой, внутри которого размещен графитовый трубчатый нагреватель, снабженный устройством токоподвода. Печь содержит только одну камеру для размещения внутри полости трубы емкости для нагрева и расплавления шихты в виде тигля и загрузочное устройство, поэтому может служить только для тигельной плавки металлов, отличающейся чрезвычайно малой производительностью. A known design of a shaft electric furnace with a graphite heater / 5, p.32, 6, p.149 /. The furnace contains a housing with thermal insulation with an internal refractory lining, inside of which is placed a graphite tubular heater equipped with a current supply device. The furnace contains only one chamber for placing a vessel for heating and melting the charge in the form of a crucible inside the tube cavity and a loading device, therefore, it can only serve for crucible melting of metals, which is characterized by an extremely low productivity.
Недостатком устройства является малая производительность. The disadvantage of this device is its low performance.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является электропечь сопротивления для выплавки стали из железорудной шихты, содержащая теплоизолированный футерованный огнеупором корпус, под, графитовый нагреватель с устройствами токоподвода, расположенный во внутренней полости футерованного корпуса, плавильное пространство и загрузочное устройство, соединенное с плавильным пространством /6/. Под известного устройства выполнен из неэлектропроводного материала, поэтому тепло в печи выделяется пропусканием тока между погруженными в шлак электродами, что является недостатком, т.к. электросопротивление шлака в ходе плавки непрерывно меняется из-за изменения его химического и фазового состава, в соответствии с этим непрерывно меняются тепловые параметры плавки, что обусловливает нестабильность процесса. Об этом говорят приведенные в упомянутой книге данные по колебаниям содержания в плавке углерода /0,5-4%/ и кремния /0,1-13%/. Поэтому в печи известной конструкции возможна выплавка только черного металла, нуждающегося в последующей доводке. Такая доводка в известном устройстве невозможна, т. к. оно не снабжено дополнительными емкостями для ее проведения. The closest in technical essence and the achieved result is an electric resistance furnace for smelting steel from an iron ore charge, containing a thermally insulated body lined with refractory, underneath, a graphite heater with current supply devices located in the inner cavity of the lined body, a melting space and a loading device connected to the melting space / 6 /. Under the known device is made of non-conductive material, therefore, heat in the furnace is released by passing current between the electrodes immersed in slag, which is a disadvantage, because the electrical resistance of the slag during melting is constantly changing due to changes in its chemical and phase composition, in accordance with this, the thermal parameters of the melting are constantly changing, which makes the process unstable. This is indicated by the data given in the mentioned book on fluctuations in the content of carbon (0.5-4%) and silicon / 0.1-13% / in the smelting. Therefore, in a furnace of known design, it is possible to smelting only ferrous metal, which needs subsequent refinement. Such a refinement in the known device is impossible, because it is not equipped with additional containers for its implementation.
Настоящим изобретением предлагается в отличие от известного устройства выполнить под из электропроводного материала, в частности, графита, на него опереть графитовый нагреватель, выполненный в виде трубы. Плавильное пространство при этом образовано внутренней поверхностью графитового нагревателя и подом и соединено подовым каналом, снабженным запорной арматурой, с емкостью для накопления и подогрева чугуна, которая ограничена внутренней поверхностью футерованных стенок корпуса печи, наружной поверхностью графитового нагревателя и подом, причем последняя емкость каналом с запорной арматурой сопрягается с емкостью для рафинирования и доводки металла, ограниченной огнеупорной футеровкой корпуса печи.2 Внутри корпуса печи может быть установлено несколько трубчатых графитовых нагревателей числом кратным трем, включенным в цепь электропитания на "звезду", причем под замыкает нагреватели снизу, фазные проводники присоединены к верхней части нагревателей, а нулевой проводник присоединен к поду печи. The present invention proposes, in contrast to the known device, to make a graphite heater made in the form of a pipe under it from an electrically conductive material, in particular graphite. In this case, the melting space is formed by the inner surface of the graphite heater and the hearth and is connected by a hearth channel equipped with shutoff valves with a capacity for accumulating and heating cast iron, which is limited by the inner surface of the lined walls of the furnace body, the outer surface of the graphite heater and the hearth, the latter being a channel with a shutoff fittings with a container for refining and finishing metal, limited by the refractory lining of the furnace body. 2 Inside the furnace body, Several tubular graphite heaters with a multiple of three included in the power circuit to a “star” were installed, with the heaters closing at the bottom, phase conductors connected to the top of the heaters, and the neutral conductor connected to the bottom of the furnace.
Емкость рафинирования и доводки металла герметизирована и снабжена плазменной установкой подогрева и подачи кислорода, рафинирующих и легирующих добавок. The metal refining and lapping capacity is sealed and equipped with a plasma installation for heating and supplying oxygen, refining and alloying additives.
Изложенное конструктивное решение позволяет, в отличие от известного, решить задачу стабилизации температуры процесса восстановления железа, т.к. тепловыделение осуществляется не в слое шлака переменной электропроводности, а в графитовом нагревателе, обладающим в ходе плавки постоянным электросопротивлением. Организация дополнительных емкостей накопления и подогрева чугуна, рафинирования и доводки металла позволяет стабилизировать химический состав и получить металл необходимого вещества. The stated constructive solution allows, in contrast to the known one, to solve the problem of stabilizing the temperature of the iron reduction process, because heat is released not in a slag layer of variable electrical conductivity, but in a graphite heater, which has constant electrical resistance during melting. The organization of additional containers for the accumulation and heating of cast iron, refining and finishing of metal allows stabilizing the chemical composition and obtaining the metal of the necessary substance.
Предложение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен внешний вид конструкции печи в варианте трехфазного исполнения. На фиг. 2 изображена схема подключения нагревателей при их числе, равном трем. The proposal is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the appearance of the design of the furnace in a three-phase embodiment. In FIG. 2 shows a diagram of the connection of heaters with their number equal to three.
Электропечь представляет собой корпус 1 с теплоизоляцией 2, внутри которого размещены нагреватели 3 в виде вертикально расположенных графитовых труб. Верхнее устройство для токоподвода 4, соединенное с одной из фаз источника питания, выполнено в виде системы втулок с заполнением графитовой крупкой или графитизированной тканью с возможностью удлинения трубы вследствие температурного расширения, например, как это описано в источнике /5/. Нижний токоподвод обеспечен примыканием торца трубы к токопроводному поду печи 5, выполненному из графита и соединенного с нулевым проводником источника напряжения. Полость графитовой трубы и под печи образуют емкость для нагрева и расплавления шихты "а". В свою очередь стенки труб 3, под печи 5 стенки печи 2 образуют емкость для накопления металла "б". К этой емкости примыкает емкость для рафинирования и доводки металла "в", соединенная с емкостью "б" каналом "г". Емкости "а" и "б" в свою очередь соединены подовым каналом "д", снабженным запорным устройством 6. Емкость "в" футерована материалом, не содержащим углерод, и снабжена плазмотроном 7 и форсункой 8 для подачи по мере необходимости инертного газа либо окислителя /кислорода или воздуха/. В футеровке емкости имеется канал "е" для выпуска готового металла. Емкости "б" и "в" каналом "г" соединены а отверстие в канале может перекрываться запорной арматурой 6а. The electric furnace is a housing 1 with thermal insulation 2, inside of which are placed heaters 3 in the form of vertically arranged graphite pipes. The upper device for current supply 4, connected to one of the phases of the power source, is made in the form of a system of bushings filled with graphite grains or graphitized fabric with the possibility of elongation of the pipe due to thermal expansion, for example, as described in the source / 5 /. The lower current supply is provided by adjoining the end of the pipe to the conductive hearth of the
Подобно каналу "д" в футеровке емкости "б" имеются каналы с запорным устройством /не показаны/ для выпуска шлака в емкость "Ж" тележки 9. Печь снабжена также коллекторами 10 для отвода газообразных продуктов реакций восстановления металла. В верхней части емкости "а" имеются устройства для загрузки шихтовых материалов, выполненные в виде воронок 11 и 12 с размещенной между ними шлюзовой камерой "з". Входное и выходное отверстия шлюзовой камеры перекрываются обратными конусами 13 и 14, снабженными приводами 15 и 16. Like channel "d" in the lining of the tank "b" there are channels with a locking device (not shown) for the release of slag into the tank "G" of the cart 9. The furnace is also equipped with collectors 10 for the removal of gaseous products of metal reduction reactions. In the upper part of the tank "a" there are devices for loading charge materials made in the form of funnels 11 and 12 with a lock chamber "z" located between them. The inlet and outlet openings of the lock chamber are overlapped by return cones 13 and 14 provided with actuators 15 and 16.
Графитовый под 5 замыкает нагреватели 3 снизу, фазные проводники присоединены к верхней части нагревателей 3, а нулевой проводник присоединен к поду печи 5, благодаря чему достигается соединение "звездой". Особенностью подового канала "д" является то, что он выполнен в виде сифона, который со стороны емкости "б" заканчивается втулкой 17, высота которой определяется из следующих соображений. В емкости "а" постепенно восстанавливается металл и стекает в канал "д". Одновременно в емкости "а" образуется шлак. В режиме накопления в емкости "б" металла шлак не должен попадать в емкость "б", а должен оставаться в емкости "а". Graphite under 5 closes the heaters 3 from the bottom, the phase conductors are connected to the top of the heaters 3, and the neutral conductor is connected to the bottom of the
Для трех нагревателей /фиг. 2/ графитовый под 5 подключают к нулевому проводнику "О", а фазные проводники "а", "б", "в", подключены соответственно к графитовым нагревателям 3а, 3б, 3в. Это позволяет избежать перекоса фаз в питающей сети. For three heaters / FIG. 2 / graphite under 5 is connected to the neutral conductor "O", and the phase conductors "a", "b", "c" are connected respectively to graphite heaters 3a, 3b, 3c. This avoids phase imbalance in the supply network.
Электропечь работает следующим образом. Шихтовые материалы подают в приемную воронку 11 при открытой сверху шлюзовой камере "з". После засыпки очередной порции шихты закрывают приводом 15 с помощью конуса 14 входное отверстие камеры и открывают приводом 16 выходное отверстие, ранее перекрытое обратным конусом 14. Шихта попадает в воронку 12, а затем в емкость "а", где подвергается нагреву благодаря пропусканию тока через токопровод 4, графитовую трубу 3. Из-за высокой температуры нагревателя происходит взаимодействие графита нагревателя с кислородом воздуха с образованием окиси углерода, благодаря чему внутри и снаружи нагревателей создается восстановительная атмосфера. При нагреве и плавлении шихты ее составляющие взаимодействуют с углеродом атмосферы и углеродом нагревателей, результатом чего является восстановление металла, например, железа из железной руды. Реакции восстановления протекают в этом случае весьма интенсивно, т.к. влияние восстановителя и тепловыделение сосредоточено в небольшом объеме и интенсифицировано магнитными полями. Образующейся при плавлении металла стекает по каналам "д" и при открытом запорном устройстве 6 через втулку 17 поступает в емкость "б", ограниченную с внешней стороны футеровкой 2 и корпусом 1 и обогреваемую внешним контуром труб 3. Печные газы отводятся через коллектор 10. Необходимый уровень расплава в емкости "а" поддерживается высотой втулки 17. Electric furnace works as follows. The charge materials are fed into the receiving funnel 11 with the airlock chamber “z” open at the top. After filling the next portion of the charge, the drive 15 is closed by the drive 15 with the cone 14 and the camera inlet is opened by the drive 16 and the output hole previously closed by the return cone 14 is opened. The charge falls into the funnel 12 and then into the tank "a", where it is heated by passing current through the current lead 4, graphite tube 3. Due to the high temperature of the heater, the heater graphite interacts with atmospheric oxygen to form carbon monoxide, which creates a reducing atmosphere inside and outside the heaters a. During heating and melting of a charge, its components interact with atmospheric carbon and carbon of heaters, resulting in the reduction of a metal, for example, iron from iron ore. The reduction reactions proceed in this case very intensively, because the influence of the reducing agent and heat generation are concentrated in a small volume and intensified by magnetic fields. The metal formed during melting flows through the channels "d" and when the shut-off device 6 is open, through the sleeve 17 it enters the tank "b", bounded on the outside by the lining 2 and the housing 1 and heated by the external contour of the pipes 3. The furnace gases are discharged through the manifold 10. Required the melt level in the tank "a" is supported by the height of the sleeve 17.
Для уменьшения науглероживания металла от футеровки и снижения износа под печи 5 может быть защищен гарнисажем. To reduce the carburization of the metal from the lining and reduce wear under the
По мере хода плавки металл накапливается в нижней части емкости "а", а затем и в емкости "б". Шлак, как более легкая составляющая расплава, накапливается в емкости "а". После накопления необходимого количества металла, последний по каналу "г" после открытия запорного устройства 6а перепускают в емкость "в". Эта емкость футерована материалом, не содержащим углерод, поэтому здесь возможно проведение операций обезуглероживания путем введения окислителя. Для поддержания температуры может быть использован плазмотрон. Подачей азота может быть выполнено азотирование, либо другие виды обработки жидкого металла. После доведения металла до нужного состава, последний выпускают через разливочный канал "е" в разливочный ковш. После слива металла в емкость "в" канал "г" перекрывают и оставшийся в печи шлак сливают по системе каналов в емкость "ж" шлаковоза 9. As the melt progresses, metal builds up in the lower part of vessel "a", and then in vessel "b". Slag, as a lighter component of the melt, accumulates in the tank "a". After the accumulation of the required amount of metal, the latter through the channel "g" after opening the shut-off device 6a is passed into the tank "in". This container is lined with carbon-free material, therefore it is possible to carry out decarburization operations by introducing an oxidizing agent. A plasma torch can be used to maintain temperature. By supplying nitrogen, nitriding can be performed, or other types of processing of liquid metal. After bringing the metal to the desired composition, the latter is released through the casting channel "e" into the casting ladle. After the metal is drained into the tank “into”, the channel “g” is closed and the slag remaining in the furnace is drained through the channel system into the tank “g” of the slag carrier 9.
Вновь загружают шихту в печь и цикл повторяется. The charge is reloaded into the furnace and the cycle repeats.
Техническим результатом от применения заявляемой конструкции является стабилизация температурного режима хода плавки, обусловленная поддержанием постоянного сопротивления тепловыделяющего элемента. The technical result from the application of the claimed design is the stabilization of the temperature regime of the melting course, due to the maintenance of constant resistance of the fuel element.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93027068A RU2063598C1 (en) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | Electric resistance furnace |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93027068A RU2063598C1 (en) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | Electric resistance furnace |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93027068A RU93027068A (en) | 1996-05-10 |
RU2063598C1 true RU2063598C1 (en) | 1996-07-10 |
Family
ID=20141807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93027068A RU2063598C1 (en) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | Electric resistance furnace |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2063598C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009139666A1 (en) * | 2008-05-12 | 2009-11-19 | Volkov Anatoly Evgenievich | Method and device for producing chemically active metals by rod electrical resistance |
-
1993
- 1993-05-12 RU RU93027068A patent/RU2063598C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Мийкалинный В.М. и др. Металлургические печи, Алтас.- М.: Металлургия, 1987, с.384. 2. Егоров А.В. Электроплавильные печи черной металлургии.- М.: Металлургия, 1985, с.280. 3. Кистяковский Б.Б., Гудим Н.В. Производство цветных металлов. -М.: Металлургия, 1978, с.111. 4. Альтгаузен А.П. и др. Электротермическое оборудование.- М.: Энергия, 1967, c.40-42. 5. Гурвич 0.С. и др. Высокотемпературные электропечи с графитовыми элементами.- М.: Энергия, 1974, с.32,149. 6. Кошевников И.Ю. Безкоксовая металлургия железа.-М.: Металлургия, 1970, с.163. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009139666A1 (en) * | 2008-05-12 | 2009-11-19 | Volkov Anatoly Evgenievich | Method and device for producing chemically active metals by rod electrical resistance |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8241391B2 (en) | Process and equipment for the treatment of loads or residues of non-ferrous metals and their alloys | |
US7967057B2 (en) | Induction melting apparatus employing halide type crucible, process for producing the crucible, method of induction melting, and process for producing ingot of ultrahigh-purity Fe-, Ni-, or Co-based alloy material | |
US7011136B2 (en) | Method and apparatus for melting metals | |
UA74941C2 (en) | A metal-thermal process for producing magnesium and vacuum induction furnace for realizing the same | |
JPS58187238A (en) | Continuous steel manufacture and casting method and its device | |
RU2159819C2 (en) | Method and unit for decarbonization of steel melts | |
RU2063598C1 (en) | Electric resistance furnace | |
US761920A (en) | Electric furnace. | |
RU2210601C2 (en) | Method of reduction and melting of metal | |
US3736358A (en) | Process for iron ore reduction and electric furnace for iron ore reduction having at least one nonconsumable electrode | |
WO2010094337A1 (en) | Aluminium melting process and device | |
US5590151A (en) | Process for melting scrap iron in an electric furnace and installation for implementing the process | |
JPH101728A (en) | Reduction treatment of tin oxide and device therefor | |
EP2319946B1 (en) | Dezincing apparatus and dezincing method | |
FI62232B (en) | FOERFARANDE FOER ELEKTROINDUKTIV VAERMNING AV STYCKEFORMIGT MAERIAL I EN REAKTORKAMMARE | |
RU2295574C2 (en) | Method of production of metal and plant for realization of this method | |
US3413113A (en) | Method of melting metal | |
JP7469832B1 (en) | Electrically heated cupola system | |
WO1997016051A1 (en) | Electric heating element | |
US20110042371A1 (en) | Dezincing Apparatus and Dezincing Method | |
US3975578A (en) | Indirect arc metal melting furnace method | |
RU2157795C1 (en) | Method and apparatus for preparing melt silicate | |
RU2025497C1 (en) | Open-heart furnace to smelt steel | |
RU2342442C2 (en) | Facility for receiving of iron melt | |
RU2061057C1 (en) | Equipment with electric heater for treatment of metal with gases |