RU2315813C1 - Plasma furnace used for the direct reduction of the metals - Google Patents
Plasma furnace used for the direct reduction of the metals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2315813C1 RU2315813C1 RU2006111365/02A RU2006111365A RU2315813C1 RU 2315813 C1 RU2315813 C1 RU 2315813C1 RU 2006111365/02 A RU2006111365/02 A RU 2006111365/02A RU 2006111365 A RU2006111365 A RU 2006111365A RU 2315813 C1 RU2315813 C1 RU 2315813C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cathode
- plasma
- plasma furnace
- arc
- furnace according
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Description
Область техники.The field of technology.
Изобретение относится к бескоксовой металлургии, в частности к производству заготовок посредством восстановления оксидов металлов из металлосодержащего оксидного сырья, такого как дисперсные руды, рудные концентраты, металлсодержащие оксидные отходы и частично восстановленные руды, газообразными и дисперсными восстановителями в плазмохимических реакторах, основная доля энергии в которые вводится с помощью дугового разряда.The invention relates to non-coke metallurgy, in particular to the production of billets by reducing metal oxides from metal-containing oxide raw materials, such as dispersed ores, ore concentrates, metal-containing oxide wastes and partially reduced ores, by gaseous and dispersed reducing agents in plasma-chemical reactors, the bulk of the energy of which is introduced using an arc discharge.
Уровень техники.The level of technology.
Устройства для прямого восстановления металлов на основе дуговых разрядов описаны в известной технической литературе ("Электрические промышленные печи. Дуговые печи и установки специального нагрева". /Под ред. Свенчанского А.Д. - М. Энергоиздат, 1981 г., с.251, 247). Обычно устройство содержит ванну расплава со средствами сбора металла и шлака, средства подачи исходного сырья и плазмообразующего газа, соленоид и расположенный на центральной оси рабочий электрод, выполненный из графита или вольфрама. В ряде случаев через полость рабочего электрода, установленного обычно в верхней части устройства, подают исходный материал и плазмообразующий газ и он является катодом дугового плазмотрона, роль анода выполняет ванна расплава металла, находящаяся на поде печи.Devices for direct reduction of metals based on arc discharges are described in the well-known technical literature ("Industrial electric furnaces. Arc furnaces and special heating installations." / Ed. Svenchansky AD - M. Energoizdat, 1981, p. 251, 247). Typically, the device comprises a molten bath with metal and slag collection means, feed means for supplying raw materials and a plasma-forming gas, a solenoid and a working electrode located on the central axis made of graphite or tungsten. In some cases, the source material and plasma-forming gas are supplied through the cavity of the working electrode, which is usually installed in the upper part of the device, and it is the cathode of the arc plasmatron; the molten metal bath located on the bottom of the furnace plays the role of the anode.
Общим недостатком этих устройств является наличие расходуемого электрода - катода, что требует остановки процесса для замены катода. Даже в том случае, когда электрод не заменяют, а наращивают и перемещают в рабочую зону посредством предусмотренных для этого устройств (патенты РФ №№1781306 и 2007463), технологический процесс остается прерывистым из-за необходимости отсоединения от центрального электрода - катода средств подачи рудного сырья на время установки резервного электрода и очистки элементов устройства, а конечный материал загрязняется продуктами эрозии катода. Кроме того, практически невозможно обеспечить стабильно равномерное пребывание обрабатываемого материала в дуговой области из-за значительного размера зеркала ванны расплава и хаотического перемещения по рабочей поверхности электрода контрагированного дугового пятна вследствие относительно низкой температуры торца катода. При этом велики затраты энергии на нагрев газовой среды, значительная часть энергии которой безвозвратно теряется, несмотря на попытки ее повторного использования ("Развитие бескоксовой металлургии". /Под ред. Тулина Н.А., Майера К. - М.: Металлургия, 1987 г., пат России №2037524).A common drawback of these devices is the presence of a consumable electrode - a cathode, which requires a process stop to replace the cathode. Even in the case when the electrode is not replaced, but is increased and moved to the working area by means of the devices provided for this (RF patents Nos. 1781306 and 2007463), the process remains intermittent due to the need to disconnect the ore feed means from the central electrode - the cathode at the time of installation of the backup electrode and cleaning of the elements of the device, and the final material is contaminated by cathode erosion products. In addition, it is practically impossible to ensure a stably uniform stay of the processed material in the arc region due to the significant size of the molten bath mirror and random movement along the working surface of the electrode of the contracted arc spot due to the relatively low temperature of the end of the cathode. At the same time, energy costs are high for heating the gaseous medium, a significant part of the energy of which is irretrievably lost, despite attempts to reuse it ("Development of Coxless Metallurgy". / Ed. By N. Tulin, K. Mayer - M .: Metallurgy, 1987 g., Pat of Russia No. 2037524).
Замена в устройстве сбора металла графитовой или керамической ванны с подовым электродом на металлический охлаждаемый кристаллизатор (Пат. Великобритании №1054162) устраняет загрязнение металла материалом подового электрода, но не решает проблемы загрязнения и повышенного расхода центрального электрода - катода.Replacing a graphite or ceramic bath with a bottom electrode in a metal collecting device with a metal cooled crystallizer (US Pat. No. UK 1,554162) eliminates metal contamination with the bottom electrode material, but does not solve the problem of pollution and increased consumption of the central electrode — the cathode.
В самых различных плазменных технологиях, основанных на реализации неравновесных эффектов, объемности разряда и управляемости основными плазменными характеристиками в отсутствие расходуемых в технологическом процессе электродов может быть полезно использована СВЧ-плазма (напр. Пат РФ №№1602376, 2149521, 2225684). Недостатки устройств, основанных на СВЧ плазмохимических технологиях, связаны с низкой производительностью оборудования вследствие малости вводимой в разряд энергии.In a wide variety of plasma technologies based on the implementation of nonequilibrium effects, discharge volume and controllability of the main plasma characteristics in the absence of electrodes consumed in the technological process, microwave plasma can be used (e.g. Pat. RF No. 1602376, 2149521, 2225684). The disadvantages of devices based on microwave plasma-chemical technologies are associated with low productivity of the equipment due to the small amount of energy introduced into the discharge.
Ближайшим прототипом предлагаемого изобретения является плазменная печь для прямого восстановления металлов, содержащая охлаждаемую рабочую камеру с крышкой и устройством сбора готового продукта, питатель шихты, устройство ввода шихты и средство ввода восстановительного газа в рабочую камеру, полый катод, установленный на центральной оси с возможностью перемещения, причем анод совмещен с устройством сбора, и магнитную систему (пат. РФ №2007463).The closest prototype of the invention is a plasma furnace for direct reduction of metals, containing a cooled working chamber with a lid and a device for collecting the finished product, a charge feeder, a charge input device and means for introducing reducing gas into the working chamber, a hollow cathode mounted on a central axis with the possibility of movement, moreover, the anode is combined with a collecting device, and a magnetic system (US Pat. RF No. 2007463).
В этом устройстве шихту и восстановительный газ вводят через полость катода; при этом износ катода (обычно - графитового) определяется в основном двумя факторами: химическим - вследствие частичного восстановления руды за счет материала электрода и тепловым - за счет испарения материала катода вследствие его неравномерного нагрева ионным током дуги на катод. Одновременно имеет место процесс сужения полости катода вследствие осаждения на нем углерода, образовавшегося в результате пиролиза при использовании в качестве восстановительного газа углеводородов. На начальной стадии периода расплавления, когда дуга горит на холодный металл, возникают частые обрывы дуг (А.В.Смирнов. Управление перемещением электродов в дуговой печи в экстремальных ситуациях. Электрометаллургия, 2001, №6, с.21).In this device, the mixture and the reducing gas are introduced through the cavity of the cathode; the wear of the cathode (usually graphite) is mainly determined by two factors: chemical - due to partial ore reduction due to the electrode material and thermal - due to the evaporation of the cathode material due to its uneven heating by the ion current of the arc to the cathode. At the same time, there is a process of narrowing of the cathode cavity due to the deposition of carbon on it, formed as a result of pyrolysis when using hydrocarbons as the reducing gas. At the initial stage of the melting period, when the arc burns onto cold metal, frequent arc breaks occur (A.V. Smirnov. Controlling the movement of electrodes in an arc furnace in extreme situations. Electrometallurgy, 2001, No. 6, p.21).
Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION
Техническая задача, решаемая предлагаемым устройством, заключается в увеличении производительности печи, снижении себестоимости продукции и повышении стабильности работы печи.The technical problem solved by the proposed device is to increase the productivity of the furnace, reducing the cost of production and increasing the stability of the furnace.
Технический результат заключается в снижении эрозии катода и облегчении режима запуска.The technical result consists in reducing the erosion of the cathode and facilitating the launch mode.
Указанный результат достигается благодаря тому, что в печь введено средство подачи СВЧ-энергии в рабочую камеру и устройство ввода шихты выполнено в виде охлаждаемой внутренней электропроводной трубы, размещенной в полости катода с зазором и изолированной от него электрически.This result is achieved due to the fact that the means for supplying microwave energy to the working chamber is introduced into the furnace and the charge input device is made in the form of a cooled internal electrically conductive tube placed in the cathode cavity with a gap and electrically isolated from it.
При этом средство ввода СВЧ-энергии выполнено в виде коаксиально - волноводного перехода, состоящего из прямоугольного волновода, ось и широкая стенка которого перпендикулярны оси устройства, и внешней трубы, размещенной на крышке рабочей камеры снаружи катода с зазором и изолированной от него электрически, причем в этом зазоре установлен завихритель газового потока, магнитная система - вокруг внешней трубы и в одной из стенок волновода размещен патрубок ввода восстановительного газа. Катод и внешняя труба образуют коаксиальную линию.In this case, the microwave energy input means is made in the form of a coaxial waveguide transition, consisting of a rectangular waveguide, the axis and wide wall of which are perpendicular to the axis of the device, and an external tube placed on the lid of the working chamber outside the cathode with a gap and electrically isolated from it, and a gas flow swirl is installed in this gap, the magnetic system is around the outer pipe and a reducing gas inlet pipe is placed in one of the walls of the waveguide. The cathode and outer tube form a coaxial line.
Кроме того, в зазоре между катодом и внутренней трубой введены диэлектрические крепежные кольца, на коаксиально - волноводном переходе установлен СВЧ-дроссель, отделенный от центрального электрода диэлектрическим изолятором, внутренняя труба является дополнительным (вторым) анодом, питатель шихты подключен к внутренней трубе через изолятор, вокруг устройства сбора продукта установлена дополнительная магнитная система, в боковой стенке рабочей камеры установлено устройство инициирования СВЧ-разряда, печь снабжена устройством наращивания и/или перемещения катода, а нижний конец внутренней трубы заглублен относительно нижнего торца катода.In addition, dielectric fastening rings are introduced in the gap between the cathode and the inner tube, a microwave choke is installed on the coaxial waveguide junction, which is separated from the central electrode by a dielectric insulator, the inner tube is an additional (second) anode, the charge feeder is connected to the inner tube through an insulator, an additional magnetic system is installed around the product collection device, a microwave discharge initiating device is installed in the side wall of the working chamber, the furnace is equipped with an extension device anija and / or moving the cathode, and the lower end of the inner tube is recessed from the lower face of the cathode.
Выполненные нами теоретические и экспериментальные исследования показали, что в условиях поддержания СВЧ-разряда под торцом катода и в зазоре между ним и внутренней трубой - вторым анодом в сильном осевом магнитном поле электрическая дуга, возбужденная в этом зазоре, выходит из этого зазора и движется по торцу катода. В результате торец катода разогревается, не наблюдается явно выраженной привязки дуги и обеспечивается диффузный режим горения дуги.Our theoretical and experimental studies have shown that under conditions of maintaining a microwave discharge under the end of the cathode and in the gap between it and the inner tube — the second anode in a strong axial magnetic field, the electric arc excited in this gap leaves this gap and moves along the end cathode. As a result, the end of the cathode warms up, no pronounced arc binding is observed, and a diffuse mode of arc burning is ensured.
Используемые термины.Terms used.
Плазменная печь - устройство, содержащее два или более электродов, между которыми в среде плазмообразующего газа возбуждают электрический разряд, управляемый газо- или магнитодинамическими методами, плазму которого используют для нагрева газа, плавления и восстановления рудного сырья.Plasma furnace - a device containing two or more electrodes between which an electric discharge is excited in a plasma-forming gas medium, controlled by gas or magnetodynamic methods, the plasma of which is used to heat the gas, melt and recover ore materials.
Питатель - устройство, обычно содержащее бункер с исходным рудным сырьем и средство его подачи с заданной скоростью.Feeder - a device, usually containing a bunker with the original ore raw materials and means for feeding it at a given speed.
Устройство сбора готового продукта - устройство, выполняемое обычно в виде подины или кристаллизатора.The device for collecting the finished product - a device that is usually made in the form of a hearth or mold.
Подина - обычно охлаждаемый металлический ковш, содержащий защитную керамическую футеровку, отверстия для выпуска металла и шлака; между футеровкой и металлом ковша может быть введена графитовая кладка. Обычно один из электродов печи (анод) встроен в подину.The hearth is usually a cooled metal bucket containing a protective ceramic lining, holes for the release of metal and slag; graphite masonry may be introduced between the lining and the metal of the bucket. Usually one of the electrodes of the furnace (anode) is built into the hearth.
Кристаллизатор - устройство восстановления рудного сырья и сбора продукта - металла, в котором расплавленный металл охлаждают до твердого состояния с получением сляба. В случае образования шлака кристаллизатор снабжают отверстием для его вывода.A crystallizer is a device for recovering ore raw materials and collecting a product, a metal, in which the molten metal is cooled to a solid state to obtain a slab. In the case of slag formation, the mold is provided with an opening for its output.
Сляб - полуфабрикат, представляющий собой металлическую заготовку прямоугольного поперечного сечения с большим отношением ширины к высоте, подготовленную для дальнейшей переработки, например, прокатки, ковки и т.д.A slab is a semi-finished product, which is a metal billet of rectangular cross section with a large ratio of width to height, prepared for further processing, for example, rolling, forging, etc.
Шихта - смесь, состоящая из рудного сырья (руда, концентрат), легирующих и рафинирующих добавок.The mixture is a mixture consisting of ore raw materials (ore, concentrate), alloying and refining additives.
Рудное, железорудное сырье - минеральное или техногенное сырье, содержащее один или более окислов, например, железа различной валентности.Ore, iron ore raw materials - mineral or man-made raw materials containing one or more oxides, for example, iron of various valencies.
Коаксиально - волноводный переход - устройство преобразования СВЧ-волны коаксиальной линии в СВЧ-волну, распространяющуюся в волноводе, и наоборот. Обычно состоит из коаксиальной линии, выполненной в виде внешнего и внутреннего проводников, и расположенного перпендикулярно к ее оси прямоугольного волновода. Конфигурация полей СВЧ-волны, возбуждаемой прямоугольным волноводом в коаксиальной линии, определяется соотношением поперечных размеров ее проводников и ориентацией стенок волновода относительно ее оси. Для предотвращения СВЧ-излучения в окружающее пространство со стороны перехода, противоположной коаксиальной линии, ее проводники должны быть замкнуты на расстоянии, близком четверти длины волны, а при необходимости обеспечить электрическую изоляцию между ними - должно быть установлено устройство, имитирующее такое замыкание - СВЧ-дроссель, или в зазоре между проводниками должен быть размещен диэлектрический поглощающий материал.Coaxial - waveguide transition - a device for converting a microwave wave of a coaxial line into a microwave wave propagating in a waveguide, and vice versa. Usually consists of a coaxial line, made in the form of external and internal conductors, and located perpendicular to its axis of a rectangular waveguide. The configuration of the fields of a microwave wave excited by a rectangular waveguide in a coaxial line is determined by the ratio of the transverse dimensions of its conductors and the orientation of the walls of the waveguide relative to its axis. To prevent microwave radiation into the surrounding space from the side of the transition opposite the coaxial line, its conductors should be closed at a distance close to a quarter of the wavelength, and if necessary, provide electrical isolation between them - a device should be installed that simulates such a short circuit - a microwave choke , or a dielectric absorbent material should be placed in the gap between the conductors.
Описание чертежей.Description of the drawings.
На фиг.1 схематически представлено продольное сечение предпочтительного варианта устройства.Figure 1 schematically shows a longitudinal section of a preferred embodiment of the device.
На фиг.2 представлено поперечное сечение устройства.Figure 2 presents the cross section of the device.
Устройство содержит питатель 1 шихты, катод 2, рабочую камеру 3 с крышкой 4 и устройством сбора 5 готового продукта в виде подины, анод 6, внутреннюю металлическую охлаждаемую трубу 7, внешнюю металлическую трубу 8, коаксиально-волноводный переход 9 с коаксиальной частью 10 и прямоугольным волноводом 11, патрубок ввода восстановительного газа 12, соленоид 13, завихритель газового потока 14, устройство 15 инициирования СВЧ-разряда, крепежные диэлектрические изоляторы 16, 17 и 18, СВЧ-дроссель 19, дополнительную магнитную систему - соленоид 20, патрубки вывода отработанного газа 21, отверстия выпуска готового продукта 22, изолирующий диэлектрический изолятор 23, диэлектрическое окно 24.The device comprises a charge feeder 1, a cathode 2, a working chamber 3 with a
Нижний конец внутренней трубы 7 заглублен относительно нижнего торца катода 2, а верхний ее конец через изолятор 22 подключен к питателю 1. Анод 6 печи совмещен с устройством сбора 5, внутренняя труба 7 является дополнительным (вторым) анодом. Внешняя труба 8 закреплена на крышке 4 рабочей камеры 3 и вместе с катодом 2 образует коаксиальную линию, верхним концом подключенную к коаксиально-волноводному переходу 9. Ось волновода 11 и его широкая стенка перпендикулярны оси устройства, патрубок ввода 12 восстановительного газа размещен в одной из стенок волновода 11. Соленоид 13 окружает охлаждаемую внешнюю трубу 8 над рабочей камерой 3. На этом же участке в зазоре между полым электродом 2 и внешней трубой 8 установлен диэлектрический завихритель газового потока 14, одновременно выполняющий роль фиксатора этого зазора. Те же роли фиксаторов зазоров выполняют изоляторы: 16 - в верхней части, 17 - в нижней части зазора между катодом 2 и трубой 7, 18 - между электродом 2 и дросселем 19. Дроссель 19 предотвращает СВЧ-излучение в окружающее пространство и может иметь конструкцию, не обязательно такую, которая представлена здесь. Например, в зазор между катодом 2 и продолжением внешней трубы над волноводом 11 может быть помещен диэлектрический поглощающий СВЧ-энергию материал.The lower end of the
В стенке 4 камеры 3 помещено обычно применяемое устройство инициирования СВЧ-разряда 15, выполненное в виде металлического штыря, кратковременно вводимого в камеру 3. Инициирование СВЧ-разряда может быть выполнено и иным способом (например, кратковременным касанием катодом 2 анода 6 при пониженном напряжении между ними, использованием пускового плазмотрона, высокочастотным пробоем и т.д.). В одной из стенок камеры 3 (в данном случае в боковой) установлены патрубки 21 вывода отработанного газа, а под камерой 3 - второй соленоид 20. Окно 24 герметизирует печь.In the
Осуществление изобретения.The implementation of the invention.
Устройство работает следующим образом. На электродах устанавливают штатные значения электрических потенциалов: на катоде 2 - отрицательный, на внутренней трубе 7 - промежуточный между нулевым потенциалом первого анода 6 и потенциалом электрода 2 (возможность такого задания потенциала на трубе 7 обеспечена электрической изолированностью ее от других электродов печи). На устройстве сбора 5 и аноде 6 размещают насыпку шихты и подают восстановительный газ в область нижнего торца катода 2. Часть восстановительного газа может подаваться через трубу 7 вместе с шихтой. Охлаждающую жидкость покачивают между наружной и внутренней стенками трубы 7.The device operates as follows. The standard values of electric potentials are established on the electrodes: on the cathode 2 — negative, on the
В камеру 3 подводят СВЧ-энергию, устройством 15 инициирования разряда возбуждают СВЧ-разряд и вспомогательную дугу между катодом 2 и трубой 7 (дополнительным анодом). В представленном здесь предпочтительном варианте средство подачи СВЧ-энергии в камеру 3 выполнено в виде коаксиально-волноводного перехода 9, состоящего из прямоугольного волновода 11 и коаксиальной линии 10, образованной катодом 2 и внешней трубой 8, закрепленной на камере 3. Однако подача СВЧ-энергии в камеру 3 может быть осуществлена и другими средствами, например, прямоугольным волноводом, подключенным сбоку к стенке камеры 3 (пат. РФ №1602376), или узлами ввода СВЧ-энергии, подключенными непосредственно к крышке и/или днищу камеры 3 (пат. РФ №2143794). Во всех указанных вариантах обеспечивается главное условие реализуемости заявленного технического результата - создание плазмы СВЧ-разряда под нижним торцом катода 2.Microwave energy is supplied into chamber 3, a microwave discharge device 15 initiates a microwave discharge and an auxiliary arc between the cathode 2 and the pipe 7 (additional anode). In the preferred embodiment presented here, the means for supplying microwave energy to the chamber 3 is made in the form of a coaxial waveguide transition 9 consisting of a
Плазма СВЧ-разряда и вспомогательной дуги, распространяясь в сторону анода 6, частично восстанавливает насыпку сырья на нем и расплавляет ее. Плазма вспомогательной дуги заполняет все пространство между электродами и гарантирует надежное возбуждение дуги основного разряда. После этого через внутреннюю трубу 7 шихту от питателя 1 подают в рабочую камеру 3.The plasma of the microwave discharge and the auxiliary arc, propagating towards the anode 6, partially restores the bulk of the raw material on it and melts it. The plasma of the auxiliary arc fills the entire space between the electrodes and ensures reliable excitation of the arc of the main discharge. After that, through the
Восстановленный металл либо сливают через отверстие 22 при использовании подины, либо охлаждают и вытягивают в случае использования кристаллизатора.The recovered metal is either drained through hole 22 using a hearth, or is cooled and drawn out if a mold is used.
Используемый в предлагаемом изобретении физический эффект, заключающийся в диффузном характере горения дуги, при котором токоотбор осуществляется равномерно со всей поверхности торца катода 2 при плотности тока, существенно меньшей, чем в прототипе, оказался возможным благодаря тому, что в осевом магнитном поле соленоида 13 вспомогательная дуга выходит из зазора между катодом 2 и вторым анодом 7 под нижний торец катода 2 и в присутствии СВЧ-разряда разогревает его равномерно по всей поверхности. При известности самой возможности создания диффузного режима горения дуги с помощью вспомогательной дуги (А.С. СССР №534891) надежно зажечь и вывести вспомогательную дугу под торец катода 2 удалось лишь с помощью СВЧ-разряда. Равномерности разогрева торца катода 2 содействует циркуляция газа, создаваемая завихрителем 14.The physical effect used in the present invention, consisting in the diffuse nature of the arc burning, in which current sampling is carried out uniformly from the entire surface of the end of the cathode 2 at a current density substantially lower than in the prototype, was possible due to the fact that the auxiliary arc in the axial magnetic field of the
Кроме того, СВЧ-разряд в прикатодной области основной дуги стабилизирует ее, так как даже при возможных перескоках дуги, наблюдаемых в известных устройствах, заполняющая эту область плазма СВЧ-разряда не допускает прекращения тока с обрывом основной дуги.In addition, a microwave discharge in the near-cathode region of the main arc stabilizes it, since even with possible hopping of the arc observed in known devices, the microwave discharge plasma filling this region does not allow the current to cease with a break in the main arc.
Для обеспечения электрической изоляции выходной патрубок питателя 1 может быть введен в трубу 7 с зазором, но механическое соединение их через изолятор 23 фиксирует их взаимное положение.To ensure electrical isolation, the outlet pipe of the feeder 1 can be introduced into the
В предложенном устройстве расход катода 2 уменьшен многократно по сравнению с прототипом и это резко увеличило время его непрерывной работы, однако катод 2 необходимо перемещать в сторону камеры 3, пусть и значительно медленнее, чем в прототипе, а по мере приближения верхнего торца катода 2 к дросселю заменять его или наращивать. Учитывая большой осевой размер устройства и, соответственно, большую длину остающейся части катода 2, целесообразно его не заменять, а наращивать резервным электродом с помощью устройства, например, аналогичного прототипу. В этом случае питатель должен иметь поперечные размеры, меньшие диаметра полости катода 2, и устройство перемещения (на чертеже не показано) в рабочем положении подсоединено к электроду 2. Трубопровод (не показан), подающий шихту в питатель 1 отсоединяют от него, а шланги системы охлаждения (не показаны) отсоединяют от трубы 7 и отводят в сторону, фиксатором (не показан) зажимают катод 2, подсоединяют резервный электрод к катоду 2, например, посредством предназначенной для этого резьбы на их концах, отсоединяют устройство перемещения от катода 2 и подсоединяют его к резервному электроду, освобождают катод 2 от фиксатора, возвращают на место подводящий трубопровод и шланги системы охлаждения и продолжают процесс.In the proposed device, the consumption of the cathode 2 is reduced many times in comparison with the prototype and this dramatically increased the time of its continuous operation, however, the cathode 2 must be moved towards the chamber 3, albeit much more slowly than in the prototype, and as the upper end of the cathode 2 approaches the throttle replace it or build up. Given the large axial size of the device and, accordingly, the large length of the remaining part of the cathode 2, it is advisable not to replace it, but to build up a backup electrode using a device, for example, similar to the prototype. In this case, the feeder should have transverse dimensions smaller than the diameter of the cathode 2 cavity, and the moving device (not shown in the drawing) is connected to the electrode 2 in the working position. The pipe (not shown) supplying the charge to the feeder 1 is disconnected from it, and the system hoses cooling (not shown) is disconnected from the
Дополнительная магнитная система 20 усиливает магнитное поле, которое вращает дугу и расплав металла на платформе 5, повышая эффективность взаимодействия шихты с восстановительным газом и однородность готового продукта.An additional magnetic system 20 enhances the magnetic field, which rotates the arc and molten metal on the platform 5, increasing the efficiency of the interaction of the charge with the reducing gas and the uniformity of the finished product.
Заглубление внутренней трубы 7 относительно нижнего торца катода 2 предотвращает перескок основной дуги на трубу 7 и ее разрушение, а величина заглубления определяется режимом работы печи.The deepening of the
Таким образом, возбуждение СВЧ-разряда обеспечило выведение под торец катода 2 вспомогательной дуги, образованной разрядом между ним и размещенным в его полости дополнительным анодом 7, и позволило облегчить запуск устройства. Кроме того, в плазме СВЧ-разряда вспомогательная и основная дуги приобрели устойчивость, что обеспечило стабильность работы печи, а поддержание диффузного характера дуги обеспечило снижение эрозии катода 2 и повышение производительности устройства за счет увеличения периодов работы между заменами или процедурами наращивания катода.Thus, the excitation of the microwave discharge provided the removal under the end of the cathode 2 of the auxiliary arc formed by the discharge between it and the
При этом создание устойчивого диффузного плазменного образования улучшает процесс восстановления, повышая общую производительность печи и снижая себестоимость продукции.At the same time, the creation of a stable diffuse plasma formation improves the recovery process, increasing the overall productivity of the furnace and reducing the cost of production.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006111365/02A RU2315813C1 (en) | 2006-04-07 | 2006-04-07 | Plasma furnace used for the direct reduction of the metals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006111365/02A RU2315813C1 (en) | 2006-04-07 | 2006-04-07 | Plasma furnace used for the direct reduction of the metals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2315813C1 true RU2315813C1 (en) | 2008-01-27 |
Family
ID=39110009
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006111365/02A RU2315813C1 (en) | 2006-04-07 | 2006-04-07 | Plasma furnace used for the direct reduction of the metals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2315813C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010077179A2 (en) * | 2008-12-23 | 2010-07-08 | Maksimov Lev Nikolaevich | Method for plasmochemical processing of substances and device for implementing same |
WO2010110694A1 (en) * | 2009-03-24 | 2010-09-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Твинн" | Plasma furnace |
-
2006
- 2006-04-07 RU RU2006111365/02A patent/RU2315813C1/en active IP Right Revival
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010077179A2 (en) * | 2008-12-23 | 2010-07-08 | Maksimov Lev Nikolaevich | Method for plasmochemical processing of substances and device for implementing same |
WO2010077179A3 (en) * | 2008-12-23 | 2010-10-21 | Maksimov Lev Nikolaevich | Method and device for the plasma chemical processing of substances |
WO2010110694A1 (en) * | 2009-03-24 | 2010-09-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Твинн" | Plasma furnace |
GB2484209A (en) * | 2009-03-24 | 2012-04-04 | Obschestvo S Orgranichennoi Otvetstvennostyu Tvinn | Plasma Furnace |
GB2484209B (en) * | 2009-03-24 | 2013-08-28 | Obschestvo S Orgranichennoi Otvetstvennostyu Tvinn | Plasma Furnace |
EA020329B1 (en) * | 2009-03-24 | 2014-10-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Твинн" | Plasma furnace |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5017754A (en) | Plasma reactor used to treat powder material at very high temperatures | |
CS218814B1 (en) | Method of generating the plasma in the plasma electric arc generator and device for executing the same | |
RU2296165C2 (en) | Metal direct reduction method from dispersed raw ore material and apparatus for performing the same | |
RU2315813C1 (en) | Plasma furnace used for the direct reduction of the metals | |
WO2010110694A1 (en) | Plasma furnace | |
JP7377633B2 (en) | electrolytic smelting furnace | |
US4122292A (en) | Electric arc heating vacuum apparatus | |
EP1399284B1 (en) | Plasma arc treatment method using a dual mode plasma arc torch | |
EP0845789B1 (en) | Method of melting treatment of radioactive solid wastes | |
US8524145B2 (en) | Method and device for introducing dust into a metal melt of a pyrometallurgical installation | |
KR20190094273A (en) | Plasma torch | |
RU2318876C1 (en) | Apparatus for direct reduction of metals | |
SE434408B (en) | DEVICE FOR METAL OXIDE REDUCTION | |
RU2151987C1 (en) | Direct-current plasma-arc furnace for melting oxide materials | |
JPH1027687A (en) | Plasma melting furnace | |
RU60936U1 (en) | DEVICE FOR DIRECT METAL RECOVERY | |
RU169047U1 (en) | PLASMA PLANT FOR PROCESSING REFRIGERANT SILICATE-CONTAINING MATERIALS | |
RU85158U1 (en) | Microwave Plasma Chemical Reactor | |
US4227031A (en) | Nonconsumable electrode for melting metals and alloys | |
RU67990U1 (en) | Microwave Plasma Chemical Reactor | |
RU2277598C1 (en) | Plasma reactor - separator | |
JP2004257631A (en) | Plasma melting treatment apparatus for waste disposal | |
RU2335549C2 (en) | Method of plasma arc furnace charging and device for implementation of method | |
RU2476599C2 (en) | Method for electric-arc liquid-phase carbon thermal reduction of iron from oxide raw material, and device for its implementation | |
Boulos et al. | High-Power Plasma Torches and Transferred Arcs |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100408 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130510 |