RU2079983C1

RU2079983C1 - Plasma-arc furnace

Info

Publication number: RU2079983C1
Authority: RU
Inventors: Виктор Николаевич Островский
Original assignee: Виктор Николаевич Островский
Priority date: 1992-09-04
Filing date: 1992-09-04
Publication date: 1997-05-20

Abstract

FIELD: electrical engineering; facilities for heating and melting metals and nonmetal materials in plasma-arc furnaces. SUBSTANCE: plasma-arc furnace has shaft 1 and hearth 2 with outlet 3 and holes 4 for plasma burners 5 spaced 120 deg. apart. Helical groove 6 on inner surface of hearth 2 accommodates working parts of plasma burners 5, namely electrodes 7 and pipes 8 for gas supply. Electrodes 7 are mounted one on top of other and pipes 8, along tangential line to helical groove 6. Annular chute 9 on hearth bottom is, essentially, continuation of helical groove 6. EFFECT: improved melting efficiency and molten metal tapping conditions. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для нагрева и плавления металлов и неметаллических материалов в плазменно-дуговых печах. The invention relates to electrical engineering, in particular to devices for heating and melting metals and non-metallic materials in plasma-arc furnaces.

Известна дуговая плавильная печь непрерывного действия, содержащая шахту и горн с отверстиями для прохода электродов и выпуска продуктов плавки, электроды, соединенные бифилярно и расположенные под углом друг к другу, токоподвод и источник тока [1]
Известна также плазменно-дуговая печь для плавки металла, содержащая шахту и горн с выпускным отверстием и отверстиями для плазменных горелок, установленных со сдвигом на 120^o относительно друг друга, каждая из которых выполнена в виде центрального стержневого электрода и охватывающего его с равномерным зазором сопла, при этом расстояние между центрами рабочих торцов сопл плазменных горелок выполнено равным (10 15) d, где d диаметр электрода [2]
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является неравномерность нагрева металлошихты из-за того, что пламя плазменных горелок направлено в центр печи, где создается область повышенной температуры, в то время как на периферии температура понижена, что не позволяет эффективно вести плавку по всему объему горна. Кроме этого, нерасплавленные куски металлошихты могут забивать выпускное отверстие, ухудшая условия выпуска расплавленного металла.Known arc continuous melting furnace containing a shaft and a hearth with holes for passage of electrodes and release of melting products, electrodes connected bifilar and located at an angle to each other, current lead and current source [1]
Also known is a plasma-arc furnace for melting metal, containing a shaft and a hearth with an outlet and holes for plasma torches installed with a shift of 120 ^o relative to each other, each of which is made in the form of a central rod electrode and covering it with a uniform gap of the nozzle, the distance between the centers of the working ends of the nozzles of the plasma torches is equal to (10 15) d, where d is the diameter of the electrode [2]
The problem to which the claimed invention is directed is the uneven heating of the metal charge due to the fact that the flame of the plasma torches is directed to the center of the furnace, where a region of elevated temperature is created, while the temperature is lowered on the periphery, which does not allow melting throughout volume of the hearth. In addition, unmelted pieces of metal charge may clog the outlet, impairing the conditions for the release of molten metal.

Техническим результатом при осуществлении заявляемого изобретения является обеспечение распространения зоны высокой температуры от стенок к центру печи с одновременным движением теплового потока по спирали сверху вниз к выпускному отверстию. The technical result in the implementation of the claimed invention is to ensure the spread of the high temperature zone from the walls to the center of the furnace with the simultaneous movement of the heat flow in a spiral from top to bottom to the outlet.

Заявляемая плазменно-дуговая печь содержит шахту и горн с выпускным отверстием и отверстиями для плазменных горелок, установленных со сдвигом 120^o относительно друг друга. Новизной изобретения является то, что на внутренней поверхности горна выполнена винтовая канавка, в которой размещены рабочие части плазменных горелок, при этом электроды плазменных горелок установлены один над другим, а патрубки для подвода газа по касательной к винтовой канавке.The inventive plasma-arc furnace contains a shaft and a hearth with an outlet and holes for plasma torches installed with a shift of 120 ^o relative to each other. The novelty of the invention is that on the inner surface of the hearth a helical groove is made, in which the working parts of the plasma torches are located, while the electrodes of the plasma torches are mounted one above the other, and the nozzles for supplying gas tangentially to the helical groove.

Выполнение на внутренней поверхности горна винтовой канавки, а также соответствующее размещение в ней рабочих частей плазменных горелок позволило создать направленное перемещение теплового потока внутри горна, обеспечивающее равномерный нагрев металлошихты и способствующее беспрепятственному сливу металла. The implementation of a helical groove on the inner surface of the hearth, as well as the corresponding placement of the working parts of the plasma torches in it, made it possible to create a directional movement of the heat flow inside the hearth, ensuring uniform heating of the metal charge and facilitating unhindered discharge of metal.

На фиг.1 показано рабочее пространство плазменно-дуговой печи; на фиг.2
сечение А-А на фиг.1.Figure 1 shows the working space of a plasma-arc furnace; figure 2
section AA in figure 1.

Плазменнодуговая печь состоит из шахты 1 и горна 2 с выпускным отверстием 3 и отверстиями 4 для плазменных горелок 5, установленных со сдвигом на 120^o относительно друг друга. На внутренней поверхности горна 2 выполнена винтовая канавка 6, в которой размещены рабочие части плазменных горелок 5, а именно электроды 7 и патрубки 8 для подвода газа. Электроды 7 установлены один над другим, а патрубки 8 по касательной к винтовой канавке 6. На дне горна имеется круговой желоб 9, являющийся продолжением винтовой канавки 6.The plasma arc furnace consists of a shaft 1 and a hearth 2 with an outlet 3 and holes 4 for the plasma torches 5, mounted with a shift of 120 ^o relative to each other. On the inner surface of the hearth 2, a helical groove 6 is made, in which the working parts of the plasma torches 5 are placed, namely, the electrodes 7 and the nozzles 8 for supplying gas. The electrodes 7 are mounted one above the other, and the nozzles 8 are tangent to the helical groove 6. At the bottom of the hearth there is a circular groove 9, which is a continuation of the helical groove 6.

Работа печи осуществляется следующим образом. The operation of the furnace is as follows.

После загрузки в печь металлошихты (на чертеже не показана) через патрубки 8 в канавку 6 подается газ, а затем электроды 7 плазменных горелок 5 подключают к источнику питания. Происходит пробой промежутка между электродами 7, в результате чего возникает электрическая дуга. В зоне горения дуги газ, ионизируясь, образует плазменно-дуговые факелы 10, направленные вдоль винтовой канавки 6. Тепловой поток от плазменно-дуговых факелов перемещается в горне 2 сверху вниз, создавая зону повышенной температуры вблизи стенок горна. Под воздействием нагрева происходит расплавление металлошихты, и жидкий металл по желобу 9 стекает в выпускное отверстие 3. При этом в зоне выпускного отверстия с помощью закрученного теплового потока поддерживается наиболее высокая температура, предотвращая заострение выпускного отверстия. After loading metal charges (not shown) into the furnace through the nozzles 8, gas is supplied into the groove 6, and then the electrodes 7 of the plasma torches 5 are connected to a power source. There is a breakdown of the gap between the electrodes 7, resulting in an electric arc. In the combustion zone of the arc, the gas, ionizing, forms plasma-arc torches 10 directed along the helical groove 6. The heat flux from the plasma-arc torches moves in the furnace 2 from top to bottom, creating an increased temperature zone near the walls of the furnace. Under the influence of heating, the metal charge melts, and liquid metal flows through the trough 9 into the outlet 3. In this case, the highest temperature is maintained in the area of the outlet using a swirling heat flow, preventing the outlet from being sharpened.

Предлагаемая плазменно-дуговая печь обеспечивает эффективное ведение плавки по всему объему горна и улучшает условия выпуска расплавленного металла. The proposed plasma-arc furnace provides efficient conduct of melting throughout the volume of the hearth and improves the conditions for the release of molten metal.

Claims

A plasma-arc furnace containing a charge and a hearth with an outlet and holes for plasma torches installed with a shift of 120 ^o relative to each other, characterized in that on the inner surface of the hearth there is a helical groove in which the working parts of the plasma torches are placed, while the electrodes plasma torches are installed one above the other, and nozzles for gas removal along the tangent to the helical groove.