RU2598421C1 - Dc arc furnace - Google Patents
Dc arc furnace Download PDFInfo
- Publication number
- RU2598421C1 RU2598421C1 RU2015114512/02A RU2015114512A RU2598421C1 RU 2598421 C1 RU2598421 C1 RU 2598421C1 RU 2015114512/02 A RU2015114512/02 A RU 2015114512/02A RU 2015114512 A RU2015114512 A RU 2015114512A RU 2598421 C1 RU2598421 C1 RU 2598421C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melting chamber
- disk
- coils
- lining
- electric arc
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и литейного производства, а именно к устройству электродуговых печей постоянного тока.The invention relates to the field of metallurgy and foundry, and in particular to a device for DC electric arc furnaces.
Известна дуговая сталеплавильная печь постоянного тока, содержащая свод, по меньшей мере два сводовых электрода, установленных по окружности распада электродов, корпус, сливной желоб, ванну с расположенным в днище ванны по крайней мере одним подовым электродом, рабочее окно, причем центр окружности, на которой расположены электроды, смещен относительно вертикальной оси симметрии печи в горизонтальной плоскости (см. патент РФ на изобретение №2190815, кл. F27B 3/08, С21С 5/52, опубл. 10.10.2002 г. ).Known arc DC steelmaking furnace containing a arch, at least two arch electrodes installed around the circumference of the decay of the electrodes, a housing, a drain trough, a bath with at least one hearth electrode located in the bottom of the bath, a working window, and the center of the circle on which electrodes are located, offset relative to the vertical axis of symmetry of the furnace in the horizontal plane (see RF patent for invention No. 2190815, class F27B 3/08, C21C 5/52, publ. 10.10.2002).
Предложенное устройство позволяет проводить весь период расплавления и жидкие периоды плавки стали с высоким КПД только при небольших объемах плавильной камеры. Кроме того, недостатком такой печи является оплавление откосов футеровки и нагрев воды в водоохлаждаемых панелях стен у сливного желоба, что является следствием отклонения дуги от центра плавильной камеры.The proposed device allows for the entire period of melting and liquid periods of melting steel with high efficiency only with small volumes of the melting chamber. In addition, the disadvantage of such a furnace is the melting of the slopes of the lining and the heating of water in the water-cooled wall panels at the drain trough, which is a consequence of the deviation of the arc from the center of the melting chamber.
Известна электродуговая печь постоянного тока, включающая основной корпус, подвижный электрод, установленный в центре крыши печи, который генерирует дуги при перемещении электрода, нижний электрод, установленный ниже в центре, проводники, которые связаны с нижним электродом так, что отклонение дуги, вызванное магнитным полем в пределах основного корпуса, отменяется другим магнитным полем от проводников, когда электрические токи поступают на проводники от источника постоянного тока (см. патент на изобретение US №5138630, кл. С21С 5/52, F27B 3/08, Н05В 7/11, Н05В 7/148, опубл. 11.08.1992 г. ).Known DC electric arc furnace, comprising a main body, a movable electrode installed in the center of the roof of the furnace, which generates arcs when moving the electrode, a lower electrode installed below in the center, conductors that are connected to the lower electrode so that the arc deflection caused by the magnetic field within the main body, canceled by another magnetic field from the conductors when electric currents are supplied to the conductors from a direct current source (see US patent No. 5138630,
Наличие внешних магнитных полей, вызываемых, например, размещением подводящих или отводящих кабелей, могут отклонить нежелательным образом электрическую дугу, что приводит к преждевременному износу футеровки печи. Устройство применимо с высоким КПД только при небольших объемах плавильной камеры, так как отклонение электрической дуги, вызванное такими магнитными полями в известной печи, устраняется посредством дополнительных магнитных полей, которые создаются током в проводнике, расположенном на дне печи.The presence of external magnetic fields, caused, for example, by the placement of lead-in or lead-out cables, can undesirably reject an electric arc, which leads to premature wear of the furnace lining. The device is applicable with high efficiency only for small volumes of the melting chamber, since the deflection of the electric arc caused by such magnetic fields in a known furnace is eliminated by additional magnetic fields that are created by current in a conductor located at the bottom of the furnace.
Известна дуговая электропечь постоянного тока, содержащая вертикально расположенный катод и подину, выполненную с частью в виде кольцевой электропроводной каменной кладки, соединенной с кольцевым медным токоподводом, расположенным с внешней стороны подины, в которой выполнено эксцентрично относительно катода выпускное отверстие, причем кольцевая каменная кладка выполнена из карбон-магнезита с изменяющимся электрическим сопротивлением так, что она со стороны, противоположной выпускному отверстию, имеет уменьшенное электрическое сопротивление, причем электроконтактная каменная кладка в области, не контактирующей непосредственно с расплавом, выложена из графитовых кирпичей, между которыми по окружности выполнены проемы, заполненные неэлектропроводным материалом или материалом с другой, чем у кирпичей, электропроводностью (см. патент РФ на изобретение №2070777, кл. Н05В 7/20, Н05В 7/06, Н05В 7/11, F27B 3/08, F27B 3/14, F27B 3/16, опубл. 20.12.1996 г. ).Known arc electric DC furnace containing a vertically arranged cathode and a hearth made with a part in the form of an annular conductive masonry connected to a ring copper current supply located on the outside of the hearth, in which an outlet is made eccentrically relative to the cathode, and the ring masonry is made of carbon magnesite with varying electrical resistance so that it, on the side opposite the outlet, has a reduced electrical resistance, moreover, the electrical contact masonry in the area not directly contacting with the melt is made of graphite bricks, between which circumferences are made openings filled with non-conductive material or with a different conductivity than that of bricks (see RF patent for the invention No. 2070777, CL H05B 7/20, H05B 7/06, H05B 7/11, F27B 3/08, F27B 3/14, F27B 3/16, publ. 12/20/1996).
При работе печи между катодом и расплавом образуется электрическая дуга. Она должна распространяться, например, в направлении оси катода, но под действием внешнего магнитного поля может отклоняться от этого направления. Для компенсации этого отклонения подина здесь исполняется таким образом, что ее электрические свойства меняются в окружном направлении, т.е. протекающий через кладку ток имеет в окружном направлении меняющуюся плотность, благодаря чему относительно оси катода возникает асимметричное токораспределение. При этом электрическая дуга из-за ее асимметрии отклоняется в сторону относительно оси катода, противоположную стороне, на которой ток через анод имеет наибольшую плотность. Благодаря этому возникающее отклонение электрической дуги можно компенсировать таким образом, чтобы она снова проходила в направлении оси катода. Однако электрическая дуга и посредством асимметричного токораспределения может отклоняться в требуемом направлении, при этом любое отклонение учитывается посредством внешнего магнитного поля. Таким образом, при помощи устройства токопровода можно отклонять электрическую дугу настолько далеко в направлении к выпускному отверстию, что расплав особенно прогревается в области вокруг него и тем самым обеспечивается надежный выпуск расплава.During operation of the furnace, an electric arc forms between the cathode and the melt. It should propagate, for example, in the direction of the cathode axis, but under the influence of an external magnetic field can deviate from this direction. To compensate for this deviation, the hearth here is executed in such a way that its electrical properties change in the circumferential direction, i.e. The current flowing through the masonry has a variable density in the circumferential direction, due to which asymmetric current distribution arises relative to the cathode axis. In this case, the electric arc, due to its asymmetry, deviates to the side relative to the cathode axis, opposite to the side on which the current through the anode has the highest density. Due to this, the arising deviation of the electric arc can be compensated so that it again passes in the direction of the cathode axis. However, the electric arc and through asymmetric current distribution can deviate in the desired direction, while any deviation is taken into account by means of an external magnetic field. Thus, by means of a current lead device, it is possible to deflect the electric arc so far in the direction of the outlet that the melt is especially warmed up in the region around it and thereby ensure reliable release of the melt.
Недостатки известной печи в существенной сложности выполнения и в отсутствие возможности управления положением электрической дуги в широких пределах. Особенно это проявляется при воздействии на дугу внешних магнитных полей, что приводит к выгоранию некоторой части футеровки, расположенной выше расплава внутри плавильной камеры.The disadvantages of the known furnace in the significant complexity of execution and in the absence of the ability to control the position of the electric arc in a wide range. This is especially evident when external magnetic fields are applied to the arc, which leads to the burning out of a part of the lining located above the melt inside the melting chamber.
Известна электродуговая печь постоянного тока для выплавки металла, сплава и всех электрических проводящих материалов, содержащая корпус плавильной камеры, образованный металлической оболочкой с футеровкой из огнеупорного неэлектропроводящего материала, сливной желоб, параллельно расположенные электроды в качестве анода и катода, электромагниты с питанием их катушек от напряжения регулируемого источника постоянного тока, расположенные на боковых сторонах корпуса плавильной камеры под углом 120 градусов относительно друг друга на рабочем уровне расплавленного металла для управления электрической дугой при ее отклонении с ударом в футеровку (см. патент на изобретение CN №1048750, кл. С21В 11/10, F27B 3/00, F27B 3/08, публ. 23.01.1991 г. ).Known DC electric arc furnace for smelting metal, alloy and all electrical conductive materials, comprising a housing of the melting chamber formed by a metal shell with a lining of refractory non-conductive material, a drain chute, electrodes in parallel as an anode and cathode, electromagnets with voltage supply to their coils adjustable DC source located on the sides of the casing of the melting chamber at an angle of 120 degrees relative to each other on p at a higher level of molten metal to control the electric arc when it is deflected with impact into the lining (see patent for CN invention No. 1048750, CL 21B 11/10, F27B 3/00, F27B 3/08, publ. 23.01.1991) .
Известная электродуговая печь без подовых электродов имеет следующие преимущества: высокая производительность, низкий расход сырья, высокое качество продукции, экономия энергии и низкий уровень шума.The well-known electric arc furnace without hearth electrodes has the following advantages: high productivity, low consumption of raw materials, high quality products, energy saving and low noise.
Недостатком данной печи является малый объем плавильной камеры и малоэффективное приложение магнитного поля на рабочем уровне расплавленного металла, так как расплавленный материал снижает магнитную проницаемость магнитного поля и ослабляет влияние магнитного поля на положение дуги.The disadvantage of this furnace is the small volume of the melting chamber and the ineffective application of a magnetic field at the working level of the molten metal, since the molten material reduces the magnetic permeability of the magnetic field and weakens the influence of the magnetic field on the position of the arc.
Технические решения, представленные в указанных публикациях, имеют существенные недостатки, поскольку они связаны с большими затратами на электрооборудование и малым объемом плавильной камеры.Technical solutions presented in these publications have significant drawbacks, since they are associated with high costs for electrical equipment and a small volume of the melting chamber.
Известна электродуговая сталеплавильная печь постоянного тока, содержащая корпус плавильной камеры, образованный металлической оболочкой с футеровкой из огнеупорного неэлектропроводящего материала, сливной желоб, свод и сводовый электрод, под со смещенным от оси корпуса подовым электродом, электромагниты, четыре термочувствительных элемента, связанных с электромагнитами, и блок управления электромагнитами, число входов которого равно числу термочувствительных элементов, а число выходов равно числу электромагнитов так, что все его входы подсоединены к соответствующим выходам термочувствительных элементов, а катушки электромагнитов подсоединены к выходам указанного блока, указанные электромагниты расположены под дном плавильной камеры, термочувствительные элементы вмонтированы в стенку плавильной камеры и свод (крышку), причем блок управления электромагнитами выполнен с возможностью питания от источника трехфазного переменного тока для непрерывного вращения дуги в процессе плавки (см. патент на изобретение US №4110546, кл. Н05В 7/20, опубл. 29.08.1978 г. ).Known electric arc steelmaking furnace of direct current, comprising a housing of the melting chamber, formed by a metal shell with a lining of refractory non-conductive material, a drain trough, a vault and a vault electrode, a bottom electrode displaced from the axis of the casing, electromagnets, four heat-sensitive elements associated with electromagnets, and an electromagnet control unit, the number of inputs of which is equal to the number of thermosensitive elements, and the number of outputs is equal to the number of electromagnets so that all the passages are connected to the corresponding outputs of the thermosensitive elements, and the electromagnet coils are connected to the outputs of the indicated unit, these electromagnets are located under the bottom of the melting chamber, the thermosensitive elements are mounted in the wall of the melting chamber and the arch (cover), and the electromagnet control unit is configured to be powered from a three-phase AC source current for continuous rotation of the arc during the melting process (see US patent No. 4110546, cl.
Электромагниты в известном устройстве предназначены для вращения дуги и по сути являются обмотками (подобно обмоткам статора трехфазного двигателя с частотным управлением), создающими вращающееся магнитное поле, которое перемещает дугу центрального электрода по окружности, создавая равномерность температуры расплава по поверхности. Расположение электромагнитов под дном плавильной камеры приводит к ослаблению магнитного поля при переходе через расплав при больших рабочих объемах плавильной камеры. Использование четырех термочувствительных элементов для измерения температуры стенки плавильной камеры дает приближенные представления о температуре слоя футеровки плавильной камеры. Достоверность информации о температуре слоя футеровки в такой печи сомнительна (например, при внутреннем диаметре плавильной камеры четыре метра длина окружности плавильной камеры равна двенадцати метрам, при этом четыре термочувствительных элемента (фиг. 2а) установлены через неконтролируемые промежутки в три метра), что является существенным недостатком такой печи. Установка катушек электромагнитов на своде (крышке) плавильной камеры может привести к их повреждению во время слива металла или замены центрального электрода. Недостатком данной конструкции является снижение эффективности плавки при больших объемах плавильной камеры.The electromagnets in the known device are designed to rotate the arc and are essentially windings (like the stator windings of a three-phase motor with frequency control), creating a rotating magnetic field that moves the arc of the central electrode around the circumference, creating a uniform temperature of the melt along the surface. The location of the electromagnets under the bottom of the melting chamber leads to a weakening of the magnetic field when passing through the melt at large working volumes of the melting chamber. The use of four heat-sensitive elements for measuring the temperature of the wall of the melting chamber gives an approximate idea of the temperature of the lining layer of the melting chamber. The reliability of the information about the temperature of the lining layer in such an oven is doubtful (for example, with an inner diameter of the melting chamber of four meters, the circumference of the melting chamber is twelve meters, while four heat-sensitive elements (Fig. 2a) are installed at uncontrolled intervals of three meters), which is significant the disadvantage of such a furnace. The installation of coils of electromagnets on the arch (cover) of the melting chamber can lead to their damage during the discharge of metal or the replacement of the central electrode. The disadvantage of this design is the decrease in the efficiency of smelting with large volumes of the melting chamber.
Таким образом, в известной электродуговой печи:Thus, in a known electric arc furnace:
- низкий КПД при больших объемах плавильной камеры;- low efficiency with large volumes of the melting chamber;
- повышенные энергозатраты для непрерывного вращения дуги;- increased energy consumption for continuous rotation of the arc;
- пониженная безопасность работы печи из-за использования переменного тока;- reduced furnace operation safety due to the use of alternating current;
- сложность управления работой печи из-за необходимости попеременного повышения и уменьшения скорости вращения дуги.- the complexity of controlling the operation of the furnace due to the need to alternately increase and decrease the speed of rotation of the arc.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является электродуговая сталеплавильная печь постоянного тока, содержащая корпус плавильной камеры с рабочим окном, образованный металлической оболочкой со слоем футеровки из огнеупорного неэлектропроводящего материала, сливной желоб, свод и сводовый электрод, расположенный по оси плавильной камеры, по меньшей мере один подовый электрод, смещенный относительно оси плавильной камеры, электромагниты с катушками, множество термочувствительных элементов и блок управления электромагнитами, число входов которого равно числу термочувствительных элементов, а число выходов равно числу электромагнитов так, что все его входы подсоединены к соответствующим выводам термочувствительных элементов, выводы катушек электромагнитов подсоединены к выходам указанного блока, дополнительный низковольтный источник постоянного тока, электромагниты расположены на боковых сторонах корпуса плавильной камеры не ниже максимального рабочего уровня расплавленного металла и выполнены с возможностью работы на постоянном токе, множество термочувствительных элементов установлены выше максимального рабочего уровня расплавленного металла с возможностью измерения температуры на поверхности слоя футеровки корпуса плавильной камеры, причем блок управления электромагнитами соединен с дополнительным низковольтным источником постоянного тока, термочувствительные элементы представляют собой термопары, рабочие спаи которых расположены непосредственно на поверхности слоя футеровки, в том числе под тонким слоем ее обмазки, а остальная часть термопар закреплена слоем обмазки футеровки на торце плавильной камеры, рабочие спаи термопар установлены на расстоянии не более 0,5 метров друг от друга, три электромагнита постоянного тока, центры электромагнитов постоянного тока расположены на одинаковом уровне по высоте в горизонтальной плоскости, поверхности электромагнитов, обращенные к плавильной камере, параллельны оси плавильной камеры, а намотка их катушек выполнена в одном направлении, центры электромагнитов расположены в вершинах правильного треугольника, вписанного в окружность, содержащую эти центры так, что градусная мера по окружности между двумя соседними центрами составляет 120 градусов, поверхности электромагнитов, обращенные к плавильной камере, параллельны касательным, проведенным через центры электромагнитов к окружности, содержащие данные центры, а оси этих электромагнитов, проходящие через их центры перпендикулярно указанной поверхности электромагнитов, расположены в одной плоскости с пересечением в центре плавильной камеры, причем угол между их осями составляет 120 градусов, электромагниты постоянного тока выполнены с ферромагнитными сердечниками, один конец каждого из которых закреплен на внешней стороне корпуса плавильной камеры, блок управления электромагнитами представляет собой многовходовый программируемый микроконтроллер и имеет выходы, выполненные в виде коммутирующих элементов типа твердотельное реле, блок управления электромагнитами выполнен заодно целое с дополнительным низковольтным источником постоянного тока, второй подовый электрод, смещенный относительно оси плавильной камеры,(см. патент на изобретение РФ №2486717, кл. С2 Н05В 7/18, опубл. 27.06.2013 г. - прототип).The closest technical solution for the combination of essential features and the achieved result is a direct current electric arc steelmaking furnace containing a melting chamber body with a working window, formed by a metal shell with a lining layer of refractory non-conductive material, a drain chute, a roof and a vault electrode located along the axis of the melting chamber at least one hearth electrode offset relative to the axis of the melting chamber, electromagnets with coils, a lot of heat components and an electromagnet control unit, the number of inputs of which is equal to the number of thermosensitive elements, and the number of outputs is equal to the number of electromagnets so that all its inputs are connected to the corresponding terminals of the thermosensitive elements, the outputs of the electromagnet coils are connected to the outputs of the indicated unit, an additional low-voltage direct current source, electromagnets located on the sides of the casing of the melting chamber not lower than the maximum working level of the molten metal and made With the ability to operate on direct current, many thermosensitive elements are installed above the maximum working level of molten metal with the ability to measure temperature on the surface of the lining layer of the body of the melting chamber, the electromagnet control unit is connected to an additional low-voltage direct current source, the thermosensitive elements are thermocouples, working junctions which are located directly on the surface of the lining layer, including under a thin layer of its lining ki, and the rest of the thermocouples is fixed with a coating liner on the end of the melting chamber, the working junctions of the thermocouples are installed at a distance of no more than 0.5 meters from each other, three DC solenoids, centers of DC solenoids are located at the same level in height in the horizontal plane, the electromagnet surfaces facing the melting chamber are parallel to the axis of the melting chamber, and their coils are wound in one direction, the centers of electromagnets are located at the vertices of a regular triangular a nickel inscribed in a circle containing these centers so that the degree measure along the circle between two neighboring centers is 120 degrees, the surfaces of the electromagnets facing the melting chamber are parallel to the tangent lines drawn through the centers of the electromagnets to the circle containing these centers, and the axes of these electromagnets passing through their centers perpendicular to the indicated surface of the electromagnets are located in the same plane with the intersection in the center of the melting chamber, and the angle between their axes is 120 degrees of DCs, DC electromagnets are made with ferromagnetic cores, one end of each of which is fixed on the outside of the melting chamber body, the electromagnet control unit is a multi-input programmable microcontroller and has outputs made in the form of switching elements such as a solid-state relay, the electromagnet control unit is integral with the whole with an additional low-voltage direct current source, a second hearth electrode offset from the axis of the melting chambers (See. patent for the invention of the Russian Federation No. 2486717, cl.
Недостатком данной печи является малоэффективное использование магнитного поля электромагнитов за счет большого рассеяния магнитного поля во внешнюю относительно корпуса печи среду, за счет дополнительных потерь магнитного поля от бесполезного замыкания магнитного потока через общий магнитопровод электромагнитов и корпус печи и за счет сравнительно большого расстояния до объекта воздействия - электрической дуги, поскольку электромагниты расположены снаружи, вне корпуса электродуговой печи, а как известно из литературных источников, индукция магнитного поля, распространяющегося в воздушной среде или ей подобной, например во внутреннем пространстве плавильной камеры электродуговой печи, убывает пропорционально кубу расстояния от источника магнитного поля до точки измерения (воздействия) его параметров, в частности индукции магнитного поля, и, кроме того, конструкции сложна для ее реализации в виде трех электромагнитов с общим магнитопроводом, закрепленных на внешней поверхности корпуса плавильной камеры, это увеличивает габаритные размеры электродуговой печи и усложняет технологический процесс слива расплавленного металла, что является весьма серьезным недостатком.The disadvantage of this furnace is the ineffective use of the magnetic field of electromagnets due to the large dispersion of the magnetic field into the external environment relative to the furnace body, due to additional losses of the magnetic field from the useless closure of the magnetic flux through the common magnetic circuit of the electromagnets and the furnace body and due to the relatively large distance to the object of influence - electric arc, because the electromagnets are located outside, outside the body of the electric arc furnace, and as is known from the literary source c, the induction of a magnetic field propagating in an air medium or the like, for example, in the inner space of a melting chamber of an electric arc furnace, decreases in proportion to the cube of the distance from the source of the magnetic field to the point of measurement (influence) of its parameters, in particular the magnetic field induction, and, in addition , the design is difficult to implement in the form of three electromagnets with a common magnetic circuit, mounted on the outer surface of the casing of the melting chamber, this increases the overall dimensions of the electric arc furnace It complicates the manufacturing process of the molten metal outflow, which is a very serious drawback.
В основу изобретения положена задача компенсации нежелательного влияния возможных значительных магнитных полей на электрическую дугу.The basis of the invention is the task of compensating for the undesirable effect of possible significant magnetic fields on the electric arc.
В процессе работы электродуговой печи постоянного тока после нескольких плавок начинается процесс выгорания футеровки, расположенной выше поверхности расплавленного металла. Наблюдения этого процесса показали, что электрическая дуга между центральным электродом - катодом и расплавом металла - отклоняется от центрально-вертикального направления к одному из краев ванны расплавленного металла, где и происходит выгорание футеровки. Это приводит к выходу из строя всей печи и необходимости внепланового ремонта. Установлено, что отклонение электрической дуги происходит всегда примерно в один и тот же сектор или близко к нему.During operation of a DC electric arc furnace, after several melts, the process of burning out the lining located above the surface of the molten metal begins. Observations of this process showed that the electric arc between the central electrode - the cathode and the molten metal - deviates from the central vertical direction to one of the edges of the molten metal bath, where the lining burns out. This leads to failure of the entire furnace and the need for unscheduled repairs. It has been established that the deflection of the electric arc always occurs approximately in the same sector or close to it.
Этот недостаток имеется во всех электродуговых печах постоянного тока. Исследования процесса отклонения дуги показали, что причиной отклонения является наличие внешнего магнитного поля, которое, проникая внутрь плавильной камеры, воздействует на электрическую дугу, представляющую собой поток заряженных частиц. Известно, что на движущуюся в магнитном поле заряженную частицу действует сила Лоренца, которая меняет траекторию движения заряженной частицы, не изменяя ее энергии. Дальнейшие исследования показали, что источником внешнего магнитного поля являются металлические конструкции, обрамляющие плавильную камеру и токопроводы, подводящие энергию к электродам электродуговой печи. Намагничивание стальных конструкций происходит под действием магнитного поля подводящих токопроводов, по которым при работе печи протекают постоянные токи порядка 30-40 тысяч ампер. Постепенное накопление намагниченности во внешних стальных конструкциях превращает их по сути в постоянные магниты. Магнитное поле внешних стальных конструкций без ослабления проникает через магнитнонасыщенный корпус плавильной камеры внутрь.This drawback is present in all DC electric arc furnaces. Studies of the arc deflection process showed that the cause of the deflection is the presence of an external magnetic field, which, penetrating the melting chamber, acts on the electric arc, which is a stream of charged particles. It is known that a Lorentz force acts on a charged particle moving in a magnetic field, which changes the trajectory of a charged particle without changing its energy. Further studies showed that the source of the external magnetic field is metal structures framing the melting chamber and current leads supplying energy to the electrodes of the electric arc furnace. The magnetization of steel structures occurs under the influence of the magnetic field of the supply conductors, through which direct currents of the order of 30-40 thousand amperes flow during operation of the furnace. The gradual accumulation of magnetization in external steel structures essentially transforms them into permanent magnets. The magnetic field of external steel structures without weakening penetrates through the magnetically saturated casing of the melting chamber inside.
Возможность проникновения внешних магнитных полей внутрь плавильной камеры можно показать следующим образом. Известно, что напряженность (H) магнитного поля от проводника током (I) определяется выражением:The possibility of penetration of external magnetic fields into the melting chamber can be shown as follows. It is known that the magnetic field strength (H) from a conductor by current (I) is determined by the expression:
H=2I/4πR,H = 2I / 4πR,
где I - ток в проводнике;where I is the current in the conductor;
R - расстояние от проводника до данной точки.R is the distance from the conductor to this point.
В связи с этим при токе в угольном электроде I=36·103 А и R=2 м (радиус плавильной камеры) напряженность магнитного поля на корпусе сталеплавильной камеры равна:In this regard, at a current in the carbon electrode I = 36 · 10 3 A and R = 2 m (radius of the melting chamber), the magnetic field strength on the body of the steelmaking chamber is equal to:
Η=2·36·103/4·π·2≈2,87·103 А/м.Η = 2 · 36 · 10 3/4 · π · 2≈2,87 · March 10 A / m.
Соответственно индукция в стальном корпусе плавильной камеры составит:Accordingly, the induction in the steel casing of the melting chamber will be:
Β=µ·µо·Η=1000·1,256·10-6·2,87·103=3,6 Тл,Β = µ · µ o · Η = 1000 · 1.256 · 10 -6 · 2.87 · 10 3 = 3.6 T,
Где µ=1000 - относительная магнитная проницаемость материала корпуса печи;Where µ = 1000 is the relative magnetic permeability of the material of the furnace body;
µο=1,256·10-6 Гн/м - абсолютная магнитная проницаемость (магнитная постоянная).µ ο = 1,256 · 10 -6 GN / m - absolute magnetic permeability (magnetic constant).
Магнитное поле, наводимое на корпусе плавильной камеры током центрального угольного электрода, превышает нормы для магнитного насыщения корпуса, а следовательно, корпус плавильной камеры находится в насыщенном состоянии. Магнитнонасыщенный корпус плавильной камеры утрачивает свойство создавать размагничивающее поле для любого внешнего магнитного поля и внешнее поле стальных конструкций проникает внутрь корпуса без ослабления.The magnetic field induced on the casing of the melting chamber by the current of the central carbon electrode exceeds the norm for magnetic saturation of the casing, and therefore, the casing of the melting chamber is in a saturated state. The magnetically saturated casing of the melting chamber loses the property of creating a demagnetizing field for any external magnetic field and the external field of steel structures penetrates into the casing without weakening.
Результирующее магнитное поле от сложения внешнего и внутреннего магнитных полей взаимодействует с потоком заряженных частиц в электрической дуге и следствием этого взаимодействия является отклонение электрической дуги к краю плавильной камеры. В этом случае происходит перегрев соответствующей части футеровки и ее выгорание, что приводит к преждевременному выходу из строя всей печи.The resulting magnetic field from the addition of external and internal magnetic fields interacts with the flow of charged particles in the electric arc and the consequence of this interaction is the deviation of the electric arc to the edge of the melting chamber. In this case, the corresponding part of the lining overheats and burns out, which leads to premature failure of the entire furnace.
Изобретение решает задачу устранения существующих недостатков в работе дуговой электропечи, что позволит существенно увеличить срок службы футеровки и получить несомненный экономический эффект, связанный с уменьшением числа внеплановых ремонтов, а следовательно, непроизводительных простоев электродуговой печи постоянного тока и получением дополнительного объема необходимого металла.The invention solves the problem of eliminating the existing shortcomings in the operation of an electric arc furnace, which will significantly increase the service life of the lining and obtain an undoubted economic effect associated with a decrease in the number of unscheduled repairs, and therefore unproductive downtime of a DC electric arc furnace and the receipt of an additional volume of the necessary metal.
Технический результат изобретения заключается в увеличении срока износа слоя футеровки путем увеличения излучения дуги на металл и снижения излучения дуги на свод и слой футеровки плавильной камеры, повышении интенсивности процесса плавки за счет оперативности центрирования дуги при ее отклонении в плавильных камерах различных габаритов, снижении энергозатрат, повышении производительности дуговых сталеплавильных печей и КПД.The technical result of the invention is to increase the wear time of the lining layer by increasing the arc radiation on the metal and reducing the arc radiation on the arch and the lining of the melting chamber, increasing the intensity of the melting process due to the speed of centering the arc when it is deflected in the melting chambers of various sizes, reducing energy consumption, increasing productivity of electric arc furnaces and efficiency.
Технический результат достигается тем, что в электродуговую печь постоянного тока, содержащую корпус плавильной камеры с рабочим окном, образованный металлической оболочкой со слоем футеровки из огнеупорного неэлектропроводящего материала, сливной желоб, свод и сводовый электрод, расположенный по оси плавильной камеры, один и другой подовые электроды, смещенные относительно оси плавильной камеры, дисковые катушки-соленоиды, множество термочувствительных элементов и блок управления дисковыми катушками-соленоидами, число входов которого равно числу термочувствительных элементов, а число выходов равно числу дисковых катушек-соленоидов, так что все его входы подсоединены к соответствующим выводам термочувствительных элементов, а выводы дисковых катушек-соленоидов подсоединены к выходам указанного блока, дисковые катушки-соленоиды расположены внутри корпуса плавильной камеры под слоем футеровки не ниже максимального рабочего уровня расплавленного металла и выполнены с возможностью работы на постоянном токе при непрерывном охлаждении, множество термочувствительных элементов установлены выше максимального рабочего уровня расплавленного металла с возможностью измерения температуры на поверхности слоя футеровки корпуса плавильной камеры, причем блок управления дисковыми катушками-соленоидами соединен с низковольтным источником постоянного тока, введены дополнительно источник хладагента и трубопровод для транспортирования хладагента, присоединенный к источнику хладагента и к дисковым катушкам-соленоидам.The technical result is achieved in that a direct current electric arc furnace containing a melting chamber body with a working window, formed by a metal shell with a lining layer of refractory non-conductive material, a drain trough, a vault and a vault electrode located along the axis of the melting chamber, one and the other hearth electrodes displaced relative to the axis of the melting chamber, disk coils-solenoids, many heat-sensitive elements and a control unit of disk coils-solenoids, the number of inputs equal to the number of heat-sensitive elements, and the number of outputs is equal to the number of disk coils-solenoids, so that all its inputs are connected to the corresponding terminals of the heat-sensitive elements, and the conclusions of disk solenoid coils are connected to the outputs of the indicated block, disk coils-solenoids are located inside the casing of the melting chamber under a lining layer not lower than the maximum working level of the molten metal and made with the possibility of direct current operation with continuous cooling, a lot of temperature sensor elements are set above the maximum working level of molten metal with the ability to measure the temperature on the surface of the lining layer of the body of the melting chamber, and the control unit of the disk coil solenoids is connected to a low-voltage direct current source, an additional refrigerant source and a pipeline for transporting refrigerant connected to a source of refrigerant are introduced and to disk solenoid coils.
В электродуговой печи целесообразно иметь четыре дисковые катушки-соленоиды, установленные попарно диаметрально противоположно внутри плавильной камеры между слоями футеровки так, что оси, проходящие через центры двух пар дисковых катушек-соленоидов, установленных диаметрально противоположно, лежат в одной плоскости, расположенной выше максимального уровня расплавленного металла, а угол между осями, проходящими через центры двух пар дисковых катушек-соленоидов, установленных диаметрально противоположно, равен 90°, плоскости дисковых катушек-соленоидов желательно выполнить изогнутыми по дуге, радиус которой соответствует радиусу внутренней поверхности футеровки в месте установки дисковых катушек-соленоидов, а для подключения выводов дисковых катушек-соленоидов к блоку управления дисковыми катушками-соленоидами и трубопроводу в соответствующих местах корпуса желательно выполнить необходимые отверстия. Дисковые катушки-соленоиды целесообразно установить внутри корпуса плавильной камеры, внутри футеровки между первым, считая от корпуса, слоем футеровки и остальными внутренними слоями футеровки плавильной камеры. Витки всех дисковых катушек-соленоидов предпочтительно выполнить из медной трубки. Целесообразно на каждом витке всех дисковых катушек-соленоидов выполнить тепло- и электроизоляцию из одного или нескольких слоев кремнеземной ленты типа КЛ11 - (3,5-5,0) общей толщиной не менее 0,5 мм путем навивки ее на проводники дисковых катушек-соленоидов. На концах и в середине общей длины проводников каждой дисковой катушки-соленоида желательно предусмотреть выводы в виде медных трубок для подведения и отведения хладагента, а на выводах от концов дисковых катушек-соленоидов целесообразно предусмотреть крепления для подключения токоподводящих проводников.In an electric arc furnace, it is advisable to have four disk solenoid coils mounted in pairs diametrically opposite inside the melting chamber between the lining layers so that the axes passing through the centers of two pairs of solenoid disk coils installed diametrically opposite lie in one plane located above the maximum level of the molten metal, and the angle between the axes passing through the centers of two pairs of disk coils-solenoids mounted diametrically opposite is 90 °, the plane of the disk x solenoid coils, it is desirable to make curved in an arc whose radius corresponds to the radius of the inner surface of the lining at the installation site of the disk solenoid coils, and for connecting the terminals of the disk solenoid coils to the control unit of the disk solenoid coils and the pipe, it is desirable to make the necessary holes in the corresponding places of the housing . It is advisable to install disk coils-solenoids inside the casing of the melting chamber, inside the lining between the first, counting from the casing, lining layer and the remaining inner layers of the lining of the melting chamber. The turns of all disk solenoid coils are preferably made from a copper tube. It is advisable on each turn of all disk coils-solenoids to perform heat and electrical insulation from one or more layers of silica tape type KL11 - (3.5-5.0) with a total thickness of at least 0.5 mm by winding it onto the conductors of disk solenoid coils . At the ends and in the middle of the total length of the conductors of each disk coil-solenoid, it is desirable to provide conclusions in the form of copper tubes for supplying and discharging refrigerant, and at the terminals from the ends of the disk coil-solenoids, it is advisable to provide fastenings for connecting current-carrying conductors.
Центры дисковых катушек-соленоидов предпочтительно расположить на одинаковом уровне по высоте попарно диаметрально противоположно в горизонтальной плоскости, а намотку дисковых катушек-соленоидов выполнить в одном направлении.The centers of the disk solenoid coils are preferably arranged at the same level in height in pairs diametrically opposite in the horizontal plane, and the winding of the disk solenoid coils is performed in the same direction.
Термочувствительные элементы представляют собой термопары, рабочие спаи которых расположены непосредственно на поверхности слоя футеровки, в том числе под тонким слоем ее обмазки, а остальная часть термопар закреплена слоем обмазки футеровки на торце плавильной камеры.The thermosensitive elements are thermocouples, the working junctions of which are located directly on the surface of the lining layer, including under a thin layer of its coating, and the rest of the thermocouples are fixed with a coating layer of the lining at the end of the melting chamber.
Предпочтительно рабочие спаи термопар установить на расстоянии не более 0,5 метров друг от друга.It is preferable to install working junctions of thermocouples at a distance of not more than 0.5 meters from each other.
Блок управления дисковыми катушками-соленоидами представляет собой многовходовый программируемый микроконтроллер и имеет выходы, выполненные в виде коммутирующих элементов типа твердотельное реле.The solenoid disk coil control unit is a multi-input programmable microcontroller and has outputs made in the form of switching elements such as a solid-state relay.
Предпочтительно блок управления дисковыми катушками-соленоидами выполнить заодно целое с источником постоянного тока.It is preferable that the control unit of the disk coils-solenoids be integral with a constant current source.
При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, предложенное решение соответствует критерию "новизна". Сущность изобретения не следует явным образом из известных решений, следовательно, предложенное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".When conducting patent research, no solutions were found that are identical to the claimed, and therefore, the proposed solution meets the criterion of "novelty." The invention does not follow explicitly from the known solutions, therefore, the proposed invention meets the criterion of "inventive step".
Фиг. 1 изображает в изометрии электродуговую печь постоянного тока (с разрезом).FIG. 1 is a perspective view of a DC electric arc furnace (cutaway).
Фиг. 2 изображает электродуговую печь постоянного тока, вид сверху.FIG. 2 depicts a DC electric arc furnace, a top view.
На фиг. 1-2 приняты следующие обозначения:In FIG. 1-2 the following notation is accepted:
1 - металлическая оболочка (корпуса плавильной камеры);1 - metal shell (housing of the melting chamber);
2 - слой футеровки (из огнеупорного неэлектропроводящего материала);2 - lining layer (from refractory non-conductive material);
3 - свод (крышка);3 - arch (cover);
4 - сводовый электрод (центрированный катод);4 - arch electrode (centered cathode);
5 - первый подовый электрод (первый анод);5 - the first hearth electrode (first anode);
6 - второй подовый электрод (второй анод);6 - second hearth electrode (second anode);
7 - токоподвод к сводовому электроду 4;7 - current supply to the
8 - токоподводы к первому и второму подовым электродам 5, 6;8 - current leads to the first and
9 - дисковые катушки-соленоиды;9 - disk coils-solenoids;
10 - термочувствительные элементы в виде термопар (t1, t2, t3………t24 - номера термопар от первой до двадцать четвертой);10 - thermosensitive elements in the form of thermocouples (t 1 , t 2 , t 3 ........... t 24 - numbers of thermocouples from the first to twenty fourth);
11 - блок управления дисковыми катушками-соленоидами 9 (выполненный в виде многовходового программируемого микроконтроллера);11 - control unit of disk coils-solenoids 9 (made in the form of a multi-input programmable microcontroller);
12 - сливной желоб;12 - drain trough;
13 - рабочее окно;13 - working window;
14 - минимальный рабочий уровень расплавленного материала (плоскость расплава на его минимальном уровне);14 - the minimum working level of the molten material (the plane of the melt at its minimum level);
15 - максимальный рабочий уровень расплавленного металла (плоскость расплава на его максимальном уровне);15 - maximum working level of molten metal (melt plane at its maximum level);
16 - ось симметрии плавильной камеры;16 - axis of symmetry of the melting chamber;
17 - металлические конструкции, обрамляющие плавильную камеру;17 - metal structures framing the melting chamber;
18 - низковольтный источник постоянного тока;18 - low voltage source of direct current;
19 - выходы блока 11 управления дисковыми катушками-соленоидами 9;19 - the outputs of the
20 - источник хладагента;20 - source of refrigerant;
21 - трубопровод для транспортирования хладагента.21 - pipeline for transporting refrigerant.
Электродуговая печь постоянного тока содержит корпус плавильной камеры, образованный внешней металлической оболочкой 1 и внутренним слоем футеровки 2 из огнеупорного неэлектропроводящего материала, свод (крышку) 3 и по меньшей мере один сводовый электрод 4, являющийся центрированным катодом для получения электрической дуги, первый и второй подовые электроды 5, 6, смещенные относительно вертикальной оси симметрии 16 плавильной камеры и являющиеся анодами, токоподводы 7, 8 соответственно к сводовому электроду 4 и подовым электродам 5, 6, четыре дисковые катушки-соленоиды, множество термочувствительных элементов (ТЧЭ) 10, блок 11 управления дисковыми катушками-соленоидами 9, число входов которого равно числу термочувствительных элементов 10, а число выходов равно числу указанных дисковых катушек-соленоидов 9 так, что все его входы подсоединены к соответствующим выводам термочувствительных элементов 10, а выводы дисковых катушек-соленоидов 9 подсоединены к выходам указанного блока 11, сливной желоб 12 для слива металла, рабочее окно 13 для наблюдения за процессом плавки.The DC electric arc furnace comprises a melting chamber body formed by an
Дисковые катушки-соленоиды 9 расположены внутри корпуса плавильной камеры под слоем футеровки не ниже максимального рабочего уровня 15 расплавленного металла и выполнены с возможностью работы на постоянном токе при непрерывном охлаждении.Disk coils-
Множество термочувствительных элементов 10 расположены выше максимального рабочего уровня 15 расплавленного металла. Блок 11 управления дисковыми катушками-соленоидами 9 представляет собой многовходовый программируемый микроконтроллер, в частности, фирмы Beckhoff, с питанием от низковольтного источника 18 постоянного тока, при этом он имеет выходы 19, выполненные в виде коммутирующих элементов типа твердотельное реле. Блок 11 управления может быть выполнен заодно целое с указанным источником 18 постоянного тока.Many heat-
Термочувствительные элементы 10 представляют собой термопары, рабочие спаи которых расположены непосредственно на поверхности слоя 2 футеровки, а остальная их часть (проводники) надежно закреплена, например, слоем материала обмазки (например, шамотной глины) футеровки 2 на кольцевом торце плавильной камеры. Термопары предпочтительно разместить на расстоянии не более 0,5 метров друг от друга по внутренней поверхности плавильной камеры ближе к верху слоя 2 футеровки так, чтобы рабочие их спаи касались непосредственно нагреваемой поверхности слоя 2 футеровки, не имея гальванической связи с расплавом металла. Рабочие спаи термопар можно также закрепить тонким слоем (от одного до двух миллиметров) обмазки футеровки.The
Дисковые катушки-соленоиды 9 целесообразно установить внутри плавильной камеры внутри футеровки 2 между первым, считая от корпуса 1, слоем футеровки и остальными внутренними слоями футеровки 2 плавильной камеры попарно диаметрально противоположно. Витки всех дисковых катушек-соленоидов 9 предпочтительно выполнить из медной трубки. Целесообразно на каждом витке всех дисковых катушек-соленоидов 9 выполнить тепло- и электроизоляцию из одного или нескольких слоев кремнеземной ленты типа КЛ11 - (3,5-5,0) общей толщиной не менее 0,5 мм путем навивки кремнеземной ленты на проводники дисковых катушек-соленоидов 9.It is advisable to install
На концах и в середине общей длины проводников каждой дисковой катушки-соленоида 9 желательно предусмотреть выводы в виде медных трубок для подведения и отведения хладагента, а на выводах от концов дисковых катушек-соленоидов 9 целесообразно предусмотреть крепления для подключения токоподводящих проводников от блока 11 управления дисковыми катушками-соленоидами 9.At the ends and in the middle of the total length of the conductors of each disk coil-
Центры дисковых катушек-соленоидов 9 предпочтительно расположить на одинаковом уровне по высоте в горизонтальной плоскости попарно диаметрально противоположно, выше максимального уровня 15 расплава металла внутри плавильной камеры так, что оси, проходящие через центры двух пар дисковых катушек-соленоидов 9, установленных диаметрально противоположно, принадлежат указанной плоскости, а угол между осями, проходящими через центры двух пар дисковых катушек-соленоидов 9, установленных диаметрально противоположно в указанной горизонтальной плоскости, равен 90 градусов, причем указанные оси пересекаются между собой в точке пересечения горизонтальной плоскости, содержащей эти оси, с осью симметрии 16 плавильной камеры, то есть в центре плавильной камеры, причем указанная горизонтальная плоскость, содержащая центры дисковых катушек-соленоидов 9, расположена выше плоскости расплава металла в плавильной камере на ее максимальном уровне 15, а плоскости дисковых катушек-соленоидов 9 желательно выполнить изогнутыми по дуге, радиус которой соответствует радиусу внутренней поверхности футеровки 2 в месте установки дисковых катушек-соленоидов 9. Для подключения выводов дисковых катушек-соленоидов 9 к блоку 11 управления дисковыми катушками-соленоидами 9 и трубопроводу 21 в соответствующих местах корпуса желательно выполнить необходимые отверстия. Намотку дисковых катушек-соленоидов 9 предпочтительно выполнить медной трубкой в одном направлении с обозначением начала и конца.The centers of the disk coils-
Начала и концы дисковых катушек-соленоидов 9 подключены к выходам блока 11 управления, к входам которого подключены выходные концы термопар.The beginnings and ends of the disk coils-
Устройство работает следующим образом. При поднятом и отодвинутом своде 3 происходит загрузка шихты таким образом, чтобы поверхность расплава находилась в пределах от минимального рабочего уровня 14 до максимального рабочего уровня 15 расплавленого металла. Затем свод 3 закрывают и сводовый электрод 4 опускают в рабочее пространство плавильной камеры. После зажигания дуги сводовый электрод 4 поднимают вверх, дуга сводового электрода 4 горит над шихтой, прорезая в ней колодец. В этот момент работают сводовый электрод 4, первый и второй подовые электроды 5, 6, что обеспечивает вертикальное горение дуги.The device operates as follows. When the
В процессе расплавления часть стен плавильной камеры освобождается от шихты и попадает под прямое излучение дуги, то есть она уже не экранирована шихтой и интенсивно излучает на слой 2 футеровки стен плавильной камеры. Таким образом, полезная мощность дуги уменьшается, коэффициент полезного действия составляет 0,56-0,59. Температура слоя 2 футеровки повышается также при отклонении дуги от центра под действием магнитных полей металлических конструкций 17, обрамляющих плавильную камеру снаружи. Во избежание оплавления слоя футеровки 2 термочувствительные элементы 10 в виде термопар осуществляют контроль температуры на указанном слое футеровки 2.In the process of melting, part of the walls of the melting chamber is freed from the charge and falls under direct arc radiation, that is, it is no longer shielded by the charge and intensively radiates to the
Для возвращения электрической дуги к центру плавильной камеры в случае ее отклонения, внутри корпуса плавильной камеры на минимально возможном расстоянии от объекта воздействия - электрической дуги установлены четыре дисковые катушки-соленоиды 9, центры которых расположены в горизонтальной плоскости выше максимального уровня 15 расплава металла внутри плавильной камеры, а угол между осями, проходящими через центры двух пар дисковых катушек-соленоидов 9, установленных диаметрально противоположно в указанной горизонтальной плоскости, равен 90 градусов, причем указанные оси пересекаются между собой в точке пересечения горизонтальной плоскости, содержащей эти оси, с осью симметрии 16 плавильной камеры, то есть в центре плавильной камеры. Таким образом, достигается симметрия установки дисковых катушек-соленоидов 9, оси действий которых пересекаются в центре плавильной камеры под центральным сводовым электродом 4. Суммарное магнитное поле дисковых катушек-соленоидов 9 регулируется токами, протекающими по ним. Регулирование осуществляется по специальному алгоритму в зависимости от перегрева области слоя 2 футеровки, прилежащей к той или иной термопаре.In order to return the electric arc to the center of the melting chamber in case of deviation, four
В блоке 11 управления дисковыми катушками-соленоидами 9 токовые сигналы термопар обрабатываются, сравниваются попарно между собой и по очереди с эталонными данными, находящимися в блоке 11, и по результатам, полученным при анализе по определенному алгоритму, формируются выходные сигналы, поступающие на входы четырех дисковых катушек-соленоидов 9.In the
Выходные сигналы блока 11 управления дисковыми катушками-соленоидами 9 предпочтительно формировать в виде постоянных токов определенных направлений. Токи, протекающие по виткам дисковых катушек-соленоидов 9, создают магнитные поля, направления которых совпадают с направлениями осей дисковых катушек-соленоидов 9, и образуют векторную сумму индукций магнитных полей дисковых катушек-соленоидов 9. Взаимодействие суммарного магнитного поля с потоком заряженных частиц - электрической дугой - определяет силу Лоренца, действующую на электрическую дугу в обратном направлении, и электрическая дуга смещается к центру плавильной камеры. Этим решается одна из важнейших задач - увеличение срока службы электродуговой печи постоянного тока между соседними плановыми регламентными работами с получением высокого экономического эффекта.The output signals of the
Электродуговая печь имеет простую конструкцию, что обеспечивает ее долговечность. Использование кратковременного режима включения дисковых катушек-соленоидов позволяет снизить затраты на электроэнергию. Предлагаемое устройство просто в изготовлении, легко монтируется, удобно в эксплуатации, исключает влияние паразитных магнитных полей на дугу, стабилизация положения которой в плавильной камере устраняет разрушающее ее воздействие на футеровку. По сравнению с прототипом достигается увеличение КПД, исключение разрушения футеровки, возможность переоборудования любых электродуговых печей постоянного тока с одним или двумя подовыми электродами. Использование предлагаемого устройства наиболее эффективно при создании высокомощных большегрузных дуговых сталеплавильных печей постоянного тока в цехах металлургических и машиностроительных предприятий.The electric arc furnace has a simple design, which ensures its durability. The use of a short-term mode of inclusion of disk coils-solenoids can reduce energy costs. The proposed device is simple to manufacture, easy to install, convenient to use, eliminates the influence of spurious magnetic fields on the arc, the stabilization of the position of which in the melting chamber eliminates its destructive effect on the lining. Compared with the prototype, an increase in efficiency is achieved, elimination of the destruction of the lining, the possibility of re-equipment of any DC electric arc furnaces with one or two hearth electrodes. The use of the proposed device is most effective when creating high-power heavy-duty arc steelmaking direct current furnaces in the shops of metallurgical and machine-building enterprises.
Достоверный контроль температуры футеровки с оперативным управлением положения дуги позволяет увеличить излучение дуги на металл, снизить излучение на свод (крышку) и стены (футеровку), вследствие чего повышается КПД, снижается расход электроэнергии и повышается производительность печи. Предлагаемое устройство позволяет достичь следующих результатов: повышение КПД на 10÷15%, повышение производительности примерно в два раза за счет двукратного увеличения срока службы слоя футеровки и, как следствие, сокращение удельного расхода электроэнергии не менее чем на 5-6%. Кроме того, компенсация внешних магнитных полей улучшает экологическую чистоту пространства вокруг электродуговой печи.Reliable control of the temperature of the lining with the operational control of the position of the arc allows you to increase the radiation of the arc on the metal, reduce the radiation on the arch (cover) and walls (lining), which increases the efficiency, reduces energy consumption and increases the productivity of the furnace. The proposed device allows to achieve the following results: an increase in efficiency by 10-15%, an increase in productivity by about a factor of two due to a twofold increase in the service life of the lining layer and, as a result, a reduction in the specific energy consumption by at least 5-6%. In addition, compensation of external magnetic fields improves the environmental cleanliness of the space around the electric arc furnace.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015114512/02A RU2598421C1 (en) | 2015-04-17 | 2015-04-17 | Dc arc furnace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015114512/02A RU2598421C1 (en) | 2015-04-17 | 2015-04-17 | Dc arc furnace |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2598421C1 true RU2598421C1 (en) | 2016-09-27 |
Family
ID=57018412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015114512/02A RU2598421C1 (en) | 2015-04-17 | 2015-04-17 | Dc arc furnace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2598421C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU182794U1 (en) * | 2017-10-18 | 2018-09-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Промышленная группа "Металлургия благородных металлов" | DC Arc Furnace |
| RU2748757C1 (en) * | 2017-11-08 | 2021-05-31 | Смс Груп Гмбх | Melting furnace with simultaneous rotating and moving electrode rod |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4110546A (en) * | 1975-11-06 | 1978-08-29 | Asea Aktiebolag | DC arc furnace having a rotating arc |
| CN1020953C (en) * | 1989-07-11 | 1993-05-26 | 太原重型机器厂 | Dc electric-arc furnace with arc-controlling megnetic mirror |
| RU2070777C1 (en) * | 1991-08-12 | 1996-12-20 | Дойче Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ | Dc electric arc furnace |
| RU2486717C2 (en) * | 2011-07-12 | 2013-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Electric arc dc furnace |
-
2015
- 2015-04-17 RU RU2015114512/02A patent/RU2598421C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4110546A (en) * | 1975-11-06 | 1978-08-29 | Asea Aktiebolag | DC arc furnace having a rotating arc |
| CN1020953C (en) * | 1989-07-11 | 1993-05-26 | 太原重型机器厂 | Dc electric-arc furnace with arc-controlling megnetic mirror |
| RU2070777C1 (en) * | 1991-08-12 | 1996-12-20 | Дойче Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ | Dc electric arc furnace |
| RU2486717C2 (en) * | 2011-07-12 | 2013-06-27 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Electric arc dc furnace |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU182794U1 (en) * | 2017-10-18 | 2018-09-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Промышленная группа "Металлургия благородных металлов" | DC Arc Furnace |
| RU2748757C1 (en) * | 2017-11-08 | 2021-05-31 | Смс Груп Гмбх | Melting furnace with simultaneous rotating and moving electrode rod |
| US11371779B2 (en) | 2017-11-08 | 2022-06-28 | Sms Group Gmbh | Melting furnace with simultaneously rotatable and movable electrode rod |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2641140B2 (en) | Method for melting scrap iron and electric furnace for carrying out the method | |
| RU2598421C1 (en) | Dc arc furnace | |
| RU2486717C2 (en) | Electric arc dc furnace | |
| CN101349503A (en) | Electric furnace for smelting titanium slag | |
| EP4244563B1 (en) | Control method of stirring device and stirring device | |
| CA2297232C (en) | Apparatus and method for stirring molten metal using electromagnetic field | |
| RU115453U1 (en) | DC ELECTRIC ARC FURNACE | |
| RU161578U1 (en) | DC ELECTRIC ARC FURNACE | |
| US3628948A (en) | Electric arc vacuum melting processes | |
| CN102927816A (en) | Induction heating furnace | |
| US3885082A (en) | Electric arc furnace side-wall protection arrangement | |
| US3619467A (en) | Electric arc furnace and method of protecting the refractory lining thereof | |
| RU152662U1 (en) | DC ELECTRIC ARC FURNACE | |
| US3398229A (en) | Nonconsumable arc electrode | |
| RU124956U1 (en) | DC MULTI-ARC FURNACE | |
| EP0990109B1 (en) | Channel inductor | |
| JP2017194234A (en) | Bottom molten metal nozzle and bottom molten metal nozzle type melting furnace | |
| CN110749193A (en) | Closed heating furnace for smelting aluminum | |
| JP3480786B2 (en) | Induction melting furnace leak detector | |
| JP5654339B2 (en) | Induction heating type aluminum melting and holding furnace | |
| US4276082A (en) | Process for the heating and/or melting of metals and an induction furnace to carry out the process | |
| RU2666395C2 (en) | Induction crucible furnace with an assembled annular magnetic core | |
| US3883677A (en) | Electric arc furnace having side-wall lining protection | |
| US3575544A (en) | Electric arc heating and melting | |
| RU119556U1 (en) | DC ELECTRIC ARC FURNACE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170418 |