RU2664076C2 - Electric arc furnace for material processing, installation for electric arc processing of materials and operation method of the installation - Google Patents
Electric arc furnace for material processing, installation for electric arc processing of materials and operation method of the installation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2664076C2 RU2664076C2 RU2016125947A RU2016125947A RU2664076C2 RU 2664076 C2 RU2664076 C2 RU 2664076C2 RU 2016125947 A RU2016125947 A RU 2016125947A RU 2016125947 A RU2016125947 A RU 2016125947A RU 2664076 C2 RU2664076 C2 RU 2664076C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lined
- materials
- furnace
- axis
- rotation
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 152
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 title claims description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 13
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 10
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract description 8
- 238000000429 assembly Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 7
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 6
- 229910021652 non-ferrous alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 5
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000005501 phase interface Effects 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/08—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
- F27D11/08—Heating by electric discharge, e.g. arc discharge
- F27D11/10—Disposition of electrodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Description
Заявляемые технические решения относятся к области электротехнологии, в частности, к электрометаллургии и могут быть использованы для переработки материалов, например, для обжига сыпучих материалов и/или получения металлических или неметаллических расплавов.The claimed technical solutions relate to the field of electrical technology, in particular, to electrometallurgy and can be used for processing materials, for example, for firing bulk materials and / or for the production of metallic or non-metallic melts.
Известна электродуговая печь (Патент РФ 2085818), содержащая футерованный корпус, в своде которого со смещением относительно вертикальной оси печи размещен электрод, а в подине установлен подовый электрод, токоподводы к электродам выведены по одну сторону проходящей через вертикальную ось печи плоскости, а сводовый электрод смещен относительно этой плоскости в сторону выводов токоподводов, при этом на стенке кожуха и/или на своде печи со стороны, противоположной выводу токоподводов, выполнена по меньшей мере одна охлаждаемая панель.Known electric arc furnace (RF Patent 2085818), containing a lined housing, in the arch of which an electrode is placed with an offset relative to the vertical axis of the furnace, and a hearth electrode is installed in the bottom, current leads to the electrodes are led out on one side of the plane passing through the vertical axis of the furnace, and the arch electrode is offset with respect to this plane towards the leads of the leads, while on the wall of the casing and / or on the arch of the furnace from the side opposite to the lead of the leads, at least one cooled panel is made.
Недостатком этого устройства является то, что под действием сил, возникающих вследствие электромагнитного взаимодействия тока дуги и тока в токоподводах к возникает отклонение столба дуги от оси печи, известное как эффект электромагнитного дутья. Для компенсации отрицательного воздействия электромагнитного дутья смещают сводовый электрод от оси печи. Кроме того, в электродуговой печи вместо футеровки в зоне, подвергающейся наиболее интенсивному тепловому воздействию, размещают охлаждаемую панель. Эта зона расположена с той стороны от оси печи, в которую направлено электромагнитное дутье. Часть энергии дуги при этом будет отводиться системой охлаждения охлаждаемой панели. Следовательно, тепловой кпд такой печи будет ниже, чем у печи без охлаждаемой панели. Кроме того, расстояние от токоподвода к сводовому электроду до дуги постоянно меняется. Поэтому величина отклонения столба дуги от оси печи также постоянно изменяется и, следовательно, поддерживать какой-либо рациональный энергетический режим в данном устройстве не представляется возможным.The disadvantage of this device is that under the action of forces arising from the electromagnetic interaction of the arc current and the current in the current leads to a deviation of the arc column from the axis of the furnace, known as the effect of electromagnetic blasting. To compensate for the negative effects of electromagnetic blasting, the arch electrode is displaced from the axis of the furnace. In addition, in the electric arc furnace, instead of lining, in the zone subjected to the most intense heat exposure, a cooled panel is placed. This zone is located on the side of the axis of the furnace into which the electromagnetic blast is directed. Part of the arc energy in this case will be diverted by the cooling system of the cooled panel. Therefore, the thermal efficiency of such a furnace will be lower than that of a furnace without a cooled panel. In addition, the distance from the current lead to the arch electrode to the arc is constantly changing. Therefore, the deviation of the arc column from the axis of the furnace is also constantly changing and, therefore, it is not possible to maintain any rational energy regime in this device.
Известна дуговая печь (Плавка цветных сплавов. http://delta-grup.ru/bibliot/13/129.htm), имеющая металлический корпус 1 с выполненной в нем футеровкой 2. Боковая часть футерованного корпуса имеет форму поверхности вращения. Печь содержит механизмом поворота 4 футерованного корпуса относительно его продольной оси на определенный угол. Два горизонтально расположенных электрода 3, введены внутрь футерованного корпуса через его торцевые части. На боковой части футерованного корпуса выполнен проем рабочего окна и выпускной желоб.Known arc furnace (Smelting non-ferrous alloys. Http://delta-grup.ru/bibliot/13/129.htm), having a
Недостатком данной печи является то, что в боковой части футерованного корпуса выполнен проем рабочего окна. Вследствие этого угол поворота футерованного корпуса ограничен условием, чтобы находящиеся в печи материалы были выше нижнего края проема во избежание просыпания нагретых сыпучих материалов или пролива расплава. Электрическая дуга, горящая между двумя горизонтально расположенными электродами, выгибается вверх от оси электродов восходящими конвективными потоками газа. Преобладающая доля теплового потока как конвективного, так и от излучения дуги направлена вверх. Вследствие указанных конструктивных недостатков происходит повышенный нагрев верхней части футерованного корпуса печи, недостаточно интенсивный нагрев загруженных в печь материалов, неэффективное перемешивание материалов, находящихся в печи, что приводит к увеличенной длительности переработки материалов и повышенному расходу электроэнергии и быстрому износу футеровки.The disadvantage of this furnace is that an opening of the working window is made in the side of the lined case. As a result, the angle of rotation of the lined body is limited by the condition that the materials in the furnace are above the lower edge of the opening in order to prevent spilling of heated bulk materials or melt spill. An electric arc burning between two horizontally located electrodes bends upward from the axis of the electrodes by upward convective gas flows. The predominant fraction of the heat flux, both convective and from arc radiation, is directed upward. Due to these design flaws, there is increased heating of the upper part of the lined furnace body, insufficiently intense heating of materials loaded into the furnace, inefficient mixing of materials in the furnace, which leads to an increased processing time of materials and increased energy consumption and rapid wear of the lining.
Известна установка (Патент РФ 2097947), содержащая электродуговую печь, источник постоянного тока и токоподводы к печи. Электродуговая печь содержит корпус с огнеупорной футеровкой для расплава, электрод, установленный в центре крышки корпуса, и нижний токоподвод, расположенный у нижней части корпуса, проводящей ток от корпуса к расплаву. Контактные пластины токоподводов, установлены у каждого квадранта на стенке нижней части корпуса. Нижняя часть корпуса соединена с питающими печь токоподводами в нескольких квадрантах. Расположенные ниже электрода в горизонтальной плоскости токоподводы и электрод с токоподводом электрододержателя соединены с источником постоянного тока.A known installation (RF Patent 2097947) containing an electric arc furnace, a direct current source and current leads to the furnace. The electric arc furnace comprises a housing with a refractory lining for the melt, an electrode mounted in the center of the housing cover, and a lower current supply located at the lower part of the housing, conducting current from the housing to the melt. Contact plates of current leads are installed in each quadrant on the wall of the lower part of the housing. The lower part of the casing is connected to the current leads supplying the furnace in several quadrants. The current leads located below the electrode in the horizontal plane and the electrode with the current holder of the electrode holder are connected to a direct current source.
В этой установке частично устранены недостатки технического решения по патенту РФ 2085818) путем компенсации несимметрии магнитного поля, создаваемого токоподводом электрододержателя, магнитным полем несимметрично расположенного нижнего токоподвода, соединенного с нижней частью корпуса печи. Но при перемещении электрододержателя и изменении длины электрода взаимная компенсация магнитных полей верхнего и нижнего токоподводов нарушается. Кроме того, излучение дуги и восходящие конвективные потоки значительно перегревают свод печи, что снижает срок его службы и приводит к повышенным потерям энергии, а также снижает производительность.This installation partially eliminated the disadvantages of the technical solution according to the patent of the Russian Federation 2085818) by compensating for the asymmetry of the magnetic field created by the current lead of the electrode holder, with the magnetic field of the asymmetrically located lower current lead connected to the lower part of the furnace body. But when moving the electrode holder and changing the length of the electrode, the mutual compensation of the magnetic fields of the upper and lower current leads is violated. In addition, arc radiation and rising convective currents significantly overheat the furnace arch, which reduces its service life and leads to increased energy losses, and also reduces productivity.
Известна установка электродуговой печи (Плавка цветных сплавов. http://delta-grup.ru/bibliot/13/129.htm), содержащая электродуговую печь и источник переменного однофазного тока. Электродуговая печь имеет металлический корпус 1 с выполненной в нем футеровкой 2. Боковая часть футерованного корпуса имеет форму тела вращения (барабана). Печь содержит механизм поворота 4 футерованного корпуса относительно его продольной оси на определенный угол. Два горизонтально расположенных электрода 3 введены внутрь футерованного корпуса через его торцевые части. На боковой части футерованного корпуса выполнен проем рабочего окна 5 и выпускной желоб 6.Known installation of an electric arc furnace (Smelting non-ferrous alloys. Http://delta-grup.ru/bibliot/13/129.htm), containing an electric arc furnace and a source of alternating single-phase current. The electric arc furnace has a
В этой установке присутствуют те же недостатки, что и указанные выше для электродуговой печи (Плавка цветных сплавов, http://delta-grup.ru/bibliot/13/129.htm). Кроме того, однофазная дуговая нагрузка оказывает вредное воздействие на питающую электрическую сеть ввиду большой мощности несимметрии и искажения. Применение источника переменного тока по сравнению с источником постоянного тока приводит к снижению излучательной способности дуги, что снижает энергетическую эффективность. На переменном токе резко возрастает шум, создаваемый при работе электрической дуги. Этот недостаток не позволяет в большинстве случаев выполнить установленные санитарные нормы по допустимому уровню шума на рабочей площадке, что крайне затрудняет обслуживание печи.This installation has the same disadvantages as mentioned above for an electric arc furnace (Non-ferrous alloys smelting, http://delta-grup.ru/bibliot/13/129.htm). In addition, a single-phase arc load has a detrimental effect on the power supply network due to the high power asymmetry and distortion. The use of an alternating current source compared to a direct current source leads to a decrease in the emissivity of the arc, which reduces energy efficiency. On alternating current, the noise generated during the operation of the electric arc increases sharply. This drawback does not allow in most cases to comply with established sanitary standards for the permissible noise level at the work site, which makes maintenance of the furnace extremely difficult.
Известен способ работы установки с электродуговой печью (Патент РФ 2097947), при котором на центральный верхний электрод и на соединенный с нижней частью корпуса печи нижний токоподвод подают напряжение от источника постоянного тока. Зажигают электрическую дугу между центральным верхним электродом и расплавом в нижней части корпуса печи. Воздействуют на электрическую дугу путем создания дополнительных магнитных полей, для чего напряжение на нижний токоподвод подают через несколько квадрантов нижней части футерованного корпуса через отдельные выводы. При этом токи в токоподвод ах регулируют в соответствии с отклонением дуги.A known method of operation of the installation with an electric arc furnace (RF Patent 2097947), in which voltage is supplied from a direct current source to the central upper electrode and to the lower current lead connected to the lower part of the furnace body. An electric arc is ignited between the central upper electrode and the melt in the lower part of the furnace body. They act on the electric arc by creating additional magnetic fields, for which voltage is supplied to the lower current lead through several quadrants of the lower part of the lined case through separate terminals. In this case, the currents in the current lead ah are regulated in accordance with the deflection of the arc.
Недостатки у этого способа такие же, как и установки по патенту РФ 2097947. Регулирование тока в токоподводах несколько снижает остроту проблемы магнитного дутья, но из-за стохастического характера и быстрых изменений, как величины, так и направления отклонений столба дуги от вертикали контроль положения дуги в условиях дуговой плавки неэффективен. Соответственно, неэффективно и предложенное в данном способе регулирование положения дуги во внутреннем пространстве печи.The disadvantages of this method are the same as the installations according to the patent of the Russian Federation 2097947. Regulation of current in current leads somewhat reduces the severity of the problem of magnetic blasting, but due to the stochastic nature and rapid changes, both the magnitude and direction of deviations of the arc column from the vertical control the position of the arc in the conditions of arc melting is inefficient. Accordingly, the regulation of the position of the arc in the interior of the furnace proposed in this method is also ineffective.
Известен способ переработки материалов (Плавка цветных сплавов. http://delta-grap.ru/bibliot/13/129.htm), при котором исходные материалы загружают в печь, имеющую металлический корпус 1 с выполненной в нем футеровкой 2, боковая часть которого имеет форму поверхности вращения с выполненными в ней рабочим окном с выпускным желобом, а электроды введены через торцевые части футерованного корпуса. На электроды подают напряжение от однофазного источника переменного тока, создают электрическую дугу между электродами, проводят нагрев загруженных материалов в печь, поворачивая футерованный корпус на определенный угол. Полученные материалы выпускают из печи через рабочее окно по выпускному желобу, поворачивая футерованный корпус на соответствующий угол.A known method of processing materials (Smelting non-ferrous alloys. Http://delta-grap.ru/bibliot/13/129.htm), in which the source materials are loaded into a furnace having a
Недостатком этого способа являются то, что угол поворота футерованного корпуса относительно его оси ограничен расположением загрузочного и выпускного проема на боковой поверхности футерованного корпуса. Во избежание высыпания нагретых материалов или пролива находящегося в печи расплава выпускной проем необходимо поддерживать на более высоком уровне, чем находящиеся в печи материалы. Это приводит к ряду недостатков, перечисленных ниже.The disadvantage of this method is that the angle of rotation of the lined housing relative to its axis is limited by the location of the loading and outlet openings on the side surface of the lined housing. In order to avoid spilling of heated materials or spillage of the melt in the furnace, the outlet opening must be maintained at a higher level than the materials in the furnace. This leads to a number of disadvantages, listed below.
1. Неравномерный по окружности корпуса нагрев футеровки. Верхняя ее часть, по сравнению с нижней, перегревается по нескольким причинам.1. Uneven heating of the lining around the circumference of the casing. Its upper part, in comparison with the lower, overheats for several reasons.
Во-первых, горящая между двумя электродами дуга смещена вверх от оси восходящими конвективными потоками. Вследствие этого, как излучением, так и конвективно верхняя часть футеровки нагревается значительно сильнее, чем нижняя.Firstly, the arc burning between two electrodes is shifted upward from the axis by ascending convective flows. As a result of this, both by radiation and convectively, the upper part of the lining is heated much more than the lower.
Во-вторых, в нижней части футерованного корпуса находятся нагреваемые материалы, которые отбирают меньшую часть выделяющегося в дуге тепла, а большая часть тепла передается футеровке.Secondly, in the lower part of the lined case there are heated materials that take away a smaller part of the heat released in the arc, and most of the heat is transferred to the lining.
В-третьих, по условиям конвективного теплообмена нижняя часть кожуха охлаждается окружающим воздухом более интенсивно, чем верхняя.Thirdly, under the conditions of convective heat transfer, the lower part of the casing is cooled more actively by the surrounding air than the upper.
2. Нагрев загруженных в печь материалов осуществляется сверху только излучением. Конвективная составляющая для нагрева шихтовых материалов не используется. Нагрев идет медленно, особенно для сыпучих материалов с низкой теплопроводностью.2. Heating of materials loaded into the furnace is carried out from above only by radiation. The convective component for heating charge materials is not used. Heating is slow, especially for bulk materials with low thermal conductivity.
3. Поворот корпуса печи на ограниченный угол не обеспечивает эффективного перемешивания загруженных в печь материалов. Вследствие этого физико-химические процессы взаимодействия различных фаз материалов, находящихся в печи, недостаточно эффективны.3. Rotating the furnace body by a limited angle does not provide effective mixing of the materials loaded into the furnace. As a result of this, the physicochemical processes of the interaction of the various phases of the materials in the furnace are not effective enough.
4. Дуга переменного тока создает сильный шум, превышающий санитарные нормы, что затрудняет обслуживание печи.4. The AC arc generates a loud noise that exceeds sanitary standards, which makes the furnace difficult to maintain.
Задачей предлагаемых технических решений является повышение интенсивности нагрева загруженных в печь материалов, повышение эффективности физико-химических реакций, протекающих в рабочем пространстве печи, повышение производительности и снижение удельного расхода электроэнергии. Техническая задача заключается также в повышении эффективности теплопередачи от электрической дуги к загруженным в печь материалам и к футеровке, а также интенсивном перемешивании различных частей и различных фаз материалов, находящихся в печи.The objective of the proposed technical solutions is to increase the intensity of heating of materials loaded into the furnace, increase the efficiency of physicochemical reactions taking place in the working space of the furnace, increase productivity and reduce specific energy consumption. The technical task is also to increase the efficiency of heat transfer from the electric arc to the materials loaded into the furnace and to the lining, as well as intensive mixing of various parts and various phases of the materials in the furnace.
Задача решается путем создания электродуговой печи для переработки материалов, установки для электродуговой переработки материалов и способа работы установки.The problem is solved by creating an electric arc furnace for processing materials, installation for electric arc processing of materials and method of operation of the installation.
Задача решается созданием электродуговой печи, которая содержит футерованный корпус с проемами для загрузки исходных материалов и выпуска переработанных материалов, боковая часть которого выполнена в форме поверхности вращения, а футеровка образует емкость для перерабатываемых материалов, два электрода, введенные внутрь футерованного корпуса через узлы уплотнения в его торцевых частях, и отличается тем, что она снабжена устройством наклона футерованного корпуса относительно вертикали и механизмом вращения футерованного корпуса относительно оси, проходящей через торцевые части футерованного корпуса, в которых выполнены проемы для загрузки исходных материалов и выпуска переработанных материалов.The problem is solved by creating an electric arc furnace, which contains a lined housing with openings for loading raw materials and the release of recycled materials, the lateral part of which is made in the form of a surface of revolution, and the lining forms a container for the processed materials, two electrodes introduced into the lined housing through the seal nodes in it end parts, and characterized in that it is equipped with a device for tilting the lined housing relative to the vertical and the rotation mechanism of the lined housing from ositelno axis passing through the end portion of the lined casing, in which openings are made to load the starting materials and discharge of processed material.
Задача решается также тем, что нижние границы проемов для загрузки исходных материалов и выпуска переработанных материалов расположены выше нижнего уровня внутренней поверхности боковой части футеровки корпуса.The problem is also solved by the fact that the lower boundaries of the openings for loading raw materials and the release of recycled materials are located above the lower level of the inner surface of the side of the lining of the housing.
Задача решается также тем, что на внутренней поверхности боковой части футеровки корпуса выполнены выступы, а также тем, что выступы на внутренней поверхности боковой части футеровки корпуса выполнены вдоль образующих поверхности вращения футерованного корпуса.The problem is also solved by the fact that on the inner surface of the lateral part of the lining of the casing, protrusions are made, and also by the fact that the protrusions on the inner surface of the lateral part of the lining of the casing are made along the rotational surface of the lined casing.
Задача решается также тем, что электроды смещены относительно оси вращения футерованного корпуса печи вниз, причем смещение не превышает минимального расстояния границ проемов в торцевых частях футерованного корпуса от оси вращения за вычетом радиуса электродов, а также тем, что электроды смещены относительно оси вращения футерованного корпуса печи в направлении, перпендикулярном вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения, причем смещение не превышает минимального расстояния границ проемов в торцевых частях футерованного корпуса от оси вращения за вычетом радиуса электродов.The problem is also solved by the fact that the electrodes are offset relative to the axis of rotation of the lined furnace body downward, and the offset does not exceed the minimum distance of the boundaries of the openings in the end parts of the lined case from the axis of rotation minus the radius of the electrodes, and also that the electrodes are offset relative to the axis of rotation of the lined furnace body in the direction perpendicular to the vertical plane passing through the axis of rotation, and the displacement does not exceed the minimum distance of the boundaries of the openings in the end parts of the lined the housing from the rotation axis less the radius of the electrodes.
Кроме того, электроды установлены в вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения футерованного корпуса под углом к этой оси так, что концы электродов, находящиеся внутри футерованного корпуса, расположены ниже, чем ось вращения футерованного корпуса на величину, превышающую половину диаметра электродов.In addition, the electrodes are installed in a vertical plane passing through the axis of rotation of the lined body at an angle to this axis so that the ends of the electrodes inside the lined body are lower than the axis of rotation of the lined body by an amount exceeding half the diameter of the electrodes.
Кроме того, узлы уплотнения электродов установлены в проемах для загрузки исходных материалов и выпуска переработанных материалов.In addition, the nodes of the electrode sealing are installed in the openings for loading raw materials and the release of recycled materials.
Задача решается также созданием установки для электродуговой переработки материалов, которая содержит источник питания, токоподводы и электродуговую печь с футерованным корпусом с проемами для загрузки исходных материалов и выпуска переработанных материалов, боковая часть которого выполнена в форме поверхности вращения, с двумя электродами, введенными внутрь футерованного корпуса через узлы уплотнения в его торцевых частях, которые соединены с выводами токоподводов, а токоподводы соединены с источником питания. Установка снабжена устройством наклона футерованного корпуса электродуговой печи относительно вертикали и механизмом вращения футерованного корпуса относительно оси, проходящей через торцевые части футерованного корпуса, в которых выполнены проемы для загрузки исходных материалов и выпуска переработанных материалов, а токоподводы соединены с источником питания постоянного тока и их выводы размещены выше оси вращения футерованного корпуса по одну сторону вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения.The problem is also solved by creating an installation for electric arc processing of materials, which contains a power source, current leads and an electric arc furnace with a lined body with openings for loading raw materials and the release of recycled materials, the side of which is made in the form of a surface of revolution, with two electrodes inserted inside the lined case through the seal nodes in its end parts, which are connected to the leads of the current leads, and the current leads are connected to the power source. The installation is equipped with a device for tilting the lined casing of the electric arc furnace relative to the vertical and a mechanism for rotating the lined casing relative to the axis passing through the end parts of the lined casing, in which openings are made for loading the starting materials and releasing the processed materials, and the current leads are connected to the DC power source and their conclusions are placed above the axis of rotation of the lined housing on one side of a vertical plane passing through the axis of rotation.
Задача решается также тем, что предложен способ работы установки для электродуговой переработки материалов, при котором загружают в футерованный корпус печи исходные материалы, вводят в печь в направлении оси футерованного корпуса два электрода, подают на них напряжение от источника, зажигают электрическую дугу и ведут процесс переработки исходных материалов с последующим выпуском из печи переработанных материалов, который отличается тем, что на электроды подают напряжение от источника постоянного тока и в процессе переработки исходных материалов вращают футерованный корпус печи вокруг его оси, а после переработки материалов производят выпуск переработанных материалов из печи, наклоняя футерованный корпус относительно вертикали в сторону торцевого проема для выпуска переработанных материалов до тех пор, пока нижняя граница проема для выпуска переработанных материалов станет ниже нижнего уровня внутренней поверхности боковой части футеровки корпуса.The problem is also solved by the fact that the method of the installation for electric arc processing of materials is proposed, in which raw materials are loaded into the lined furnace body, two electrodes are introduced into the furnace in the direction of the axis of the lined case, voltage is supplied to them from the source, the electric arc is ignited and the processing process is conducted starting materials with the subsequent release from the furnace of recycled materials, which is characterized in that the electrodes are supplied with voltage from a direct current source and during processing the outcome materials, rotate the lined body of the furnace around its axis, and after processing the materials, release the processed materials from the furnace by tilting the lined body relative to the vertical towards the end opening for the release of processed materials until the lower boundary of the opening for the release of processed materials becomes lower than the lower level the inner surface of the side of the lining of the housing.
Задача решается также тем, что вращение футерованного корпуса вокруг оси осуществляют так, чтобы движение поверхности футерованного корпуса, находящейся с той же стороны от вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения, что и выводы токоподводов к электродам, было направлено вниз и также тем, что в начале переработки материалов электроды смещают от вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения, в полупространство, в котором движение поверхности вращающегося футерованного корпуса направлено вниз, а после частичного или полного расплавления загруженных материалов электроды смещают от вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения, в полупространство, в котором движение поверхности вращающегося футерованного корпуса направлено вверх.The problem is also solved by the fact that the rotation of the lined housing around the axis is carried out so that the surface of the lined housing located on the same side of the vertical plane passing through the axis of rotation as the leads of the current leads to the electrodes is directed downward and also in that at the beginning of material processing, the electrodes are displaced from a vertical plane passing through the axis of rotation into a half-space in which the surface movement of the rotating lined body is directed downward, and after a partial or olnogo melting material loaded electrodes displaced from a vertical plane passing through the rotation axis of the half-space, wherein movement of the lined surface of the rotating body is directed upward.
Кроме того, после частичного или полного расплавления загруженных материалов изменяют направление вращения футерованного корпуса на противоположное, а переключение полярности электродов в процессе переработки загруженных материалов выполняют с интервалом между переключениями от 1 с до 30 мин.In addition, after the partial or complete melting of the loaded materials, the direction of rotation of the lined housing is reversed, and the polarity of the electrodes is switched during processing of the loaded materials with an interval between switching from 1 s to 30 min.
Задача решается также тем, что в начале переработки загруженных материалов устанавливают положительную полярность на электроде, расположенном в проеме для загрузки исходных материалов, а перед выпуском переработанных материалов устанавливают положительную полярность на электроде, расположенном в проеме для выпуска обработанных материалов.The problem is also solved by the fact that at the beginning of the processing of the loaded materials, a positive polarity is established on the electrode located in the opening for loading the starting materials, and before the release of the processed materials, a positive polarity is established on the electrode located in the opening for the release of processed materials.
Кроме того, в способе работы установки контролируют положение дуги вдоль оси футерованного корпуса печи по положению электродов относительно торцевых частей корпуса, а в зависимости от степени нагрева загруженных в печь материалов управляют положением дуги вдоль оси корпуса путем одновременного перемещения концов обоих электродов, между которыми горит дуга, на одинаковое расстояние в одну и ту же сторону вдоль оси вращения футерованного корпуса.In addition, in the operation method of the installation, the position of the arc along the axis of the lined furnace body is controlled by the position of the electrodes relative to the end parts of the body, and depending on the degree of heating of the materials loaded into the furnace, the position of the arc along the housing axis is controlled by simultaneously moving the ends of both electrodes between which the arc burns , at the same distance in the same direction along the axis of rotation of the lined housing.
Изобретения поясняются чертежами (фиг. 1-8).The invention is illustrated by drawings (Fig. 1-8).
На фиг. 1 представлена установка для электродуговой переработки материалов, включающая электродуговую печь.In FIG. 1 shows an installation for electric arc processing of materials, including an electric arc furnace.
На фиг. 2 представлен поперечный разрез электродуговой печи для переработки материалов.In FIG. 2 is a cross-sectional view of an electric arc furnace for processing materials.
На фиг. 3 представлена установка для электродуговой переработки материалов с электродами, смещенными от оси вращения футерованного корпуса.In FIG. 3 shows an installation for electric arc processing of materials with electrodes offset from the axis of rotation of the lined housing.
На фиг. 4 представлен поперечный разрез электродуговой печи для переработки материалов с электродами, смещенными от оси вращения футерованного корпуса.In FIG. 4 is a cross-sectional view of an electric arc furnace for processing materials with electrodes offset from an axis of rotation of a lined body.
На фиг. 5 представлена установка для электродуговой переработки материалов с наклонными электродами.In FIG. 5 shows an installation for electric arc processing of materials with inclined electrodes.
На фиг. 6 представлен поперечный разрез электродуговой печи для переработки материалов с наклонными электродами.In FIG. 6 is a cross-sectional view of an electric arc furnace for processing materials with inclined electrodes.
На фиг. 7 и 8 иллюстрируется работа электродуговой печи и установки при выпуске из печи переработанных материалов.In FIG. 7 and 8 illustrate the operation of an electric arc furnace and installation when recycled materials are released from the furnace.
Предлагаемая электродуговая печь (фиг. 1, 2) содержит футерованный корпус 1, боковая часть 2 которого выполнена в форме поверхности вращения, а в торцевых частях 3 футерованного корпуса выполнены проемы 4 и 5 для загрузки внутрь печи исходных материалов 6 и выпуска полученных материалов 7. Два электрода 8, выполненные, например, из углеродистого материала, введены внутрь футерованного корпуса 1 через узлы уплотнения 9 и 10, установленные в проемах 4 и 5 его торцевых частей 3. Узлы уплотнения выполнены, например, из огнеупорного материала, который закреплен в металлическом каркасе. Печь содержит также механизм вращения 11 и устройство наклона 12 футерованного корпуса 1 в сторону одного или обоих проемов в его торцах. Механизм вращения 11 обеспечивает вращение футерованного корпуса 1 по роликам 13 относительно его продольной оси 14, проходящей через торцевые части 3. Устройство наклона 12 выполнено в виде гидравлического привода 15, соединенного с рамой 16, на которой установлен механизм вращения 11 футерованного корпуса 1. Рама 16 шарнирно закреплена на основании 17.The proposed electric arc furnace (Fig. 1, 2) contains a lined
Узлы уплотнения 9 и 10 не только обеспечивают уплотнение электродов, но и уплотняют проемы 4 и 5. Такое решение обеспечивается плотным прилеганием узлов уплотнения 9 и 10 как к перемещающимся электродам 8, так и к вращающемуся футерованному корпусу 1. Механизм вращения 11 и устройство наклона 12 футерованного корпуса 1 выполнены с возможностью одновременного вращения и наклона футерованного корпуса. Данное решение позволяет производить загрузку, переработку и выпуск материалов с одновременным вращением футерованного корпуса и регулированием угла его наклона для повышения эффективности проведения каждой операции. Возможно исполнение, при котором один из торцевых проемов выполнен как для загрузки исходных материалов, так и для выгрузки переработанных материалов. В этом случае второй торцевой проем выполнен для ввода электрода в футерованный корпус. Газы, образующиеся при переработке материалов, удаляются через один или оба торцевых проемов.The
Вращение футерованного корпуса 1 с находящимися в нем материалами обеспечивает их качественное перемешивание и усреднение температуры, что улучшает условия передачи тепла к перерабатываемым материалам и ускоряет физико-химические процессы, протекающие в печи. Существенно возрастает интенсивность процессов, которые протекают по поверхности раздела фаз загруженных в печь материалов, так как при эффективном объемном перемешивании, например, металла и шлака, многократно возрастает поверхность раздела фаз. Усреднение химического состава материалов ускоряет также и диффузионные процессы.The rotation of the lined
Выгрузку материалов из печи после завершения их переработки обеспечивает устройство наклона 12 футерованного корпуса 1. Возможность регулирования наклона корпуса печи позволяет организовать непрерывное перемещение материалов от загрузочного торца вдоль оси вращающегося корпуса и с требуемым темпом непрерывно выгружать материалы со стороны выпускного торца.Unloading of materials from the furnace after completion of their processing is ensured by the device for tilting 12 of the lined
Нижние части 18 границ проемов 4 и 5 для загрузки исходных материалов 6 и выпуска переработанных материалов 7 расположены выше нижнего уровня 20 внутренней поверхности боковой части футерованного корпуса 1, что обеспечивает при вращении футерованного корпуса 1 постоянное превышение нижнего уровня а нижних частей 18 границ проемов 4 и 5 в футерованном корпусе 1 относительно верхнего уровня b перерабатываемых в печи материалов. Данное решение позволяет удерживать нагретые и расплавленные материалы в футерованной емкости внутри печи при полном обороте футерованного корпуса вокруг оси на 360° в отличие от ближайшего аналога, в котором из-за расположения загрузочного и выпускного проема в боковой части футерованного корпуса его поворот возможен только на ограниченный угол.The
В футерованном корпусе 1 на внутренней поверхности боковой части 19 футеровки выполнены выступы 22, которые расположены вдоль образующих 23 поверхности вращения футерованного корпуса 1. Выступы 22 позволяют дополнительно повысить эффективность перемешивания расплавленных и полурасплавленных материалов в печи, так как препятствуют их проскальзыванию при вращении футерованного корпуса вдоль внутренней поверхности футеровки.In the lined
На фиг. 3, 4 показано положение электродов 8 относительно оси вращения 14 футерованного корпуса 1 со смещением с оси электродов вниз относительно оси вращения 14. Там же показано смещение d оси электродов относительно оси вращения 14 футерованного корпуса 1 печи. Смещение d направлено перпендикулярно вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения 14. Смещения c и d не превышают минимального расстояния е нижних границ проемов 4 и 5 для загрузки внутрь печи исходных материалов 6 и выпуска полученных материалов 7 от оси вращения 14 за вычетом радиуса (ƒ/2) электродов 8. Данные решения увеличивают эффективность передачи тепла от горящей между электродами дуги 24 к перерабатываемым материалам. Конвективные потоки в атмосфере печи приводят к тому, что, как показано на фиг. 1, столб дуги 24 выгибается вверх от оси электродов. Перерабатываемые материалы, как показано на фиг. 2 и 4, расположены под дугой и, частично, сбоку со стороны той части боковой части футеровки, которая при вращении поднимается, увлекая за собой перерабатываемые материалы. Предлагаемое смещение электродов 8 вниз и в сторону боковой поверхности боковой части футеровки, которая при вращении поднимается, уменьшает расстояние от дуги до перерабатываемых материалов и способствует повышению тепла, передаваемого к ним от дуги.In FIG. 3, 4 show the position of the
На фиг. 5, 6 показано расположение электродов 8, установленных под углом α к оси вращения 14 футерованного корпуса 1 в вертикальной плоскости, проходящей через эту ось 14. При этом концы 25 электродов 8, находящиеся внутри футерованного корпуса 1, расположены ниже, чем ось вращения 14 футерованного корпуса 1, на величину g, превышающую половину диаметра ƒ электродов 8. При этом, если находящийся в печи материал 7 имеет достаточную электропроводность, между концом 25 каждого из электродов 8 и материалом 7 горит отдельная дуга 26. Печь работает как печь прямого дугового нагрева с двумя дугами 26. Данное решение повышает интенсивность передачи тепла от дуг 26 к перерабатываемым материалам 27 благодаря приближению к ним дуги по сравнению с расстоянием горящей между электродами дуги 24 на фиг. 1 от перерабатываемых материалов 22In FIG. 5, 6 show the location of the
Как показано на фиг. 1, узлы уплотнения 9 и 10 установлены в проемах 4 и 5 для загрузки исходных материалов 6 и выпуска переработанных материалов 7. Размещение узлов уплотнений 9 и 10 в проемах для загрузки 4 и выгрузки 5 материалов позволяет объединить функции уплотнения электродов 8 и уплотнения проемов 4 и 5 для загрузки и выгрузки материалов. Это способствует уплотнению рабочего пространства и снижению подсоса воздуха в печь из окружающего пространства, что повышает энергетическую и технологическую эффективность печи, так как в печь не попадает воздух из окружающей атмосферы и на его нагрев не тратится энергия.As shown in FIG. 1, the
Установка для электродуговой переработки материалов содержит источник питания 28 постоянного тока, токоподводы 29 и электродуговую печь с футерованным корпусом 1. В футерованном корпусе 1 имеются проемы 4 и 5 для загрузки исходных материалов 6 и выпуска переработанных материалов 7. Боковая часть футерованного корпуса 1 выполнена в форме поверхности вращения. Внутрь футерованного корпуса 1 через узлы уплотнения 9 и 10 введены два электрода 8. Электроды 8 соединены с токоподводами 29 с источником питания 28. Источник питания постоянного тока выполнен, например, по известной схеме (Патент РФ 2324281). В печи есть устройство наклона 12 футерованного корпуса 1. Печь снабжена механизмом вращения 11 футерованного корпуса 1 относительно оси 14, проходящей через торцевые части 3 футерованного корпуса 1. Выводы 30 токоподводов 29 размещены выше оси вращения 14 футерованного корпуса 1 по одну сторону вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения 14. Выводы 30 токоподводов 29 имеют контактные части 31. Токоподводы 29 имеют гибкие 32 части, что позволяет перемещать электроды 8, регулируя длину дуги 24, а также наклонять футерованный корпус 1.Installation for electric arc processing of materials contains a
Энергетическая эффективность предложенной электродуговой печи для переработки материалов дополнительно повышается путем использования эффекта, отрицательное влияние которого на энергетические показатели в известных дуговых печах (Патент РФ 2085818), (Плавка цветных сплавов. http://delta-grup.ru/bibliot/13/129.htm), (Патент РФ 2097947) устранить не удается. Как указано выше, известные решения направлены на частичную компенсацию отрицательных последствий электромагнитного дутья. В предлагаемой установке задача компенсации электромагнитного дутья не ставится. Более того, его усиление в предложенном техническом решении улучшает условия теплопередачи от косвенной дуги к перерабатываемым материалам.The energy efficiency of the proposed electric arc furnace for processing materials is further enhanced by using the effect, the negative impact of which on the energy performance in known arc furnaces (RF Patent 2085818), (Smelting of non-ferrous alloys. Http://delta-grup.ru/bibliot/13/129 .htm), (RF Patent 2097947) cannot be eliminated. As indicated above, the known solutions are aimed at partial compensation of the negative effects of electromagnetic blasting. In the proposed installation, the task of compensating electromagnetic blast is not posed. Moreover, its strengthening in the proposed technical solution improves the conditions of heat transfer from an indirect arc to recyclable materials.
Предлагаемая установка позволяет повысить энергетическую эффективность установки с печью косвенного дугового нагрева. Электромагнитное поле тока, протекающего по выводам 30 токоподводов 29 к электродам 8, создает электромагнитное дутье, в результате которого дуга 24 (на фиг. 3) смещается от оси 14 электродов 8 в сторону, противоположную пространственному расположению выводов 30 токоподводов 29. В дуговых сталеплавильных печах (Патент РФ 2085818) это является серьезным недостатком, вызывающим асимметрию теплового поля в печной ванне. В нашем предложении пространственное расположение выводов 30 токоподводов 29 вызывает электромагнитное дутье, которое противодействует смещению дуги 24 вверх конвективными потоками, направляя дугу 24 (фиг. 3) в сторону перерабатываемых материалов. Это достигается тем, что дуга на постоянном токе имеет большую длину, чем дуга на переменном токе и поэтому эффект электромагнитного дутья проявляется сильнее, чем на переменном токе. Кроме того, на постоянном токе скорость плазменного потока в столбе дуги многократно превышает скорость вертикальных конвективных потоков в рабочем пространстве печи. Сказывается также повышение излучательной способности дуги при постоянном токе. В заявленном решении учтено, что магнитное поле выводов 30, не экранированное проемами 5 в футерованном кожухе 1, оказывает наибольшее воздействие на пространственное расположение дугового разряда внутри печи. Как результирующее действие всех перечисленных факторов достигается высокая энергетическая эффективность использования косвенного дугового нагрева постоянного тока.The proposed installation can improve the energy efficiency of the installation with an indirect arc heating furnace. The electromagnetic field of the current flowing through the
Электродуговая печь и установка для электродуговой переработки материалов работают следующим образом. В футерованный корпус 1 электродуговой печи загружают исходные материалы 6 через загрузочное устройство 33. В направлении, параллельном оси вращения 14 футерованного корпуса 1 вводят два электрода 8. Подают на электроды 8 напряжение от источника питания постоянного тока 28, через токоподводы 29. Зажигают электрическую дугу 24 и ведут процесс переработки исходных материалов с последующим выпуском из печи переработанных материалов 7. В процессе переработки исходных материалов футерованный корпус 1 дуговой печи вращают вокруг оси 14. Переработка материалов состоит из нагрева, плавления, наведении и удалении шлака, проведения химических реакций между компонентами перерабатываемых материалов, перемешивания материалов, удаления образующихся газов. Газы удаляют, например, через загрузочное устройство 33, либо они могут выходить из печи через неплотности. После переработки материалов открывают уплотнение 10, отводя с помощью шарниров 34 (фиг. 2) уплотнение 10 от проема 5 (фиг. 8), для выпуска переработанных материалов 7 через торцевую часть 3 футерованного кожуха 1, оборудованную выпускным устройством 35, выполненным в виде футерованной втулки, расположенной соосно с осью вращения 14. Наклоняют футерованный корпус 1 с помощью устройства наклона 12, как показано на фиг. 7.An electric arc furnace and installation for electric arc processing of materials work as follows. The
Во время выпуска две части 36 и 37 уплотнения 10 развернуты от футерованного корпуса и не препятствует выпуску (фиг. 8). При необходимости электрод 8 также может быть выведен из проема 5 перемещением вдоль его оси, а также отведен от выпускного устройства.During the release, the two
Выпуск переработанных материалов 7 из печи производят, наклоняя футерованный корпус 1 относительно вертикали 38 в сторону проема 5, в котором выполнено выпускное устройство 35 для выпуска переработанных материалов 7. Угол β (фиг. 7) наклона оси 14 футерованного корпуса 1 относительно вертикали 38 уменьшают до тех пор, пока уровень h нижней границы 18 проема 5 для выпуска переработанных материалов (в данном случае совпадающий с уровнем порога выпускного устройства 35) станет ниже нижнего уровня i внутренней поверхности боковой части футеровки 19 корпуса 1. На фиг. 7 показана стадия наклона футерованного кожуха 1, при которой указанное условие еще не достигнуто, переработанные материалы 7 не полностью выпущены из печи и наклон еще продолжается для завершения выпуска. Во время выпуска при наклоне футерованного корпуса 1 его вращение вокруг оси 14 продолжают либо останавливают в зависимости от агрегатного состояния выпускаемых материалов. Сыпучие материалы выпускают с одновременным вращением футерованного корпуса.The release of
Возможны варианты работы печи или установки в целом, при которых переработка материалов выполняется при наклонном положении оси вращения футерованного корпуса. Например, может быть реализован способ, при котором загрузку исходных материалов производят непрерывно или циклически со стороны одной из торцевых частей футерованного корпуса, футерованный вращающийся корпус поддерживают в наклонном положении в сторону противоположной торцевой части корпуса с выпускным проемом, через который непрерывно или циклически осуществляют выпуск переработанных материалов. Возможен также вариант работы, при котором сначала выпускают часть переработанных материалов, например в нерасплавленном виде, а затем оставшиеся в печи материалы продолжают перерабатывать. После их переработки эти материалы выпускают в нерасплавленном или расплавленном виде через один или другой из проемов торцевой части корпуса.Possible options for the operation of the furnace or installation as a whole, in which the processing of materials is performed with the inclined position of the axis of rotation of the lined housing. For example, a method can be implemented in which the starting materials are loaded continuously or cyclically from the side of one of the end parts of the lined housing, the lined rotating housing is supported in an inclined position towards the opposite end of the housing with an outlet opening, through which the processed materials. A work option is also possible in which at first a part of the processed materials is released, for example, in an unmelted form, and then the materials remaining in the furnace continue to be processed. After processing, these materials are released in an unmelted or molten form through one or the other of the openings of the end part of the housing.
Возможность выбрать для конкретного технологического процесса наиболее подходящий вариант работы установки позволяет ее использовать наиболее эффективно для решения разнообразных технологических задач.The ability to choose the most suitable option for the installation of a plant allows it to be used most effectively to solve a variety of technological problems.
На фиг. 2 показан момент работы установки, когда вращение футерованного корпуса 1 вокруг его оси 14 осуществляют в направлении 39 (на фиг. 2 - по часовой стрелке). При этом направлено вниз движение поверхности футерованного корпуса 1, находящейся с той же стороны от вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения 14, что и выводы 30 токоподводов 29. Данный способ с помощью создаваемого направленного электромагнитного дутья, как было описано выше, создает дополнительные условия для повышения эффективности работы установки.In FIG. 2 shows the moment of operation of the installation, when the rotation of the lined
Возможен вариант работы установки, при котором в начале переработки материалов электроды 8 смещают от вертикальной плоскости, проходящей через ось 14 вращения в полупространство, в котором движение поверхности вращающегося футерованного корпуса 1 производится в направлении 39 вниз. После частичного или полного расплавления материалов электроды 8 смещают от вертикальной плоскости, проходящей через ось 14 вращения, в полупространство, в котором происходит движение поверхности вращающегося футерованного корпуса в направлении 40 - вверх как показано на фиг 4. Данный способ, при переработке крупных кусковых материалов, снижает вероятность облома электродов в случае падения на электрод перерабатываемого материала, увлекаемого вверх вращающимся футерованным корпусом 1 печи или выступами 22 боковой части футеровки.A variant of the installation is possible, in which, at the beginning of the processing of materials, the
В процессе переработки материалов после частичного или полного их расплавления изменяют направление вращения футерованного корпуса 1, например, с направления 40 на противоположное направление 41 (см. фиг. 4). Как и в предыдущем случае, данное решение направлено на снижение вероятности облома электродов при совместном использовании этого способа и смещения электродов относительно оси вращения футерованного корпуса. Изменение направления вращения связано с тем, что после расплавления или оплавления кусков шихты перерабатываемые материалы перестают увлекаться выше оси вращения футерованного кожуха. Опасность облома электрода исчезает и реализуется более энергоэффективный режим плавки. Этот способ используется также для повышения эффективности перемешивания полурасплавленных материалов для лучшего смачивания расплавом твердых кусков шихты.During the processing of materials after their partial or complete melting, the direction of rotation of the lined
Работа установки с переключением полярности электродов 8 поясняется фиг. 1, 3, 5. В процессе переработки загруженных материалов чередуют полярность на выходе источника питания постоянного тока 28. Полярность и направление тока 42, показанные без скобок, чередуют с полярностью и направлением тока 43, показанные в скобках: I+ и I-. Направление тока в дуге 24 и токоподводе 29 меняется на противоположное. Интервал между переключениями полярности устанавливают от 1 секунды до 30 минут в соответствии с тепловым потоком, падающем на футеровку 19, тепловой инерцией футеровки и запасом по допустимой температуре нагрева футеровки. Поскольку концентрация мощности в прикатодной и прианодной зонах различна, то данный способ обеспечивает более равномерный нагрев всего рабочего пространства печи.The operation of the installation with switching the polarity of the
Работа установки в процессе переработки материалов осуществляется следующим образом. В начале переработки загруженных материалов установка работает с направлением тока 42 при полярности, показанной без скобок I+. Т.е. устанавливают положительную полярность на электроде, расположенном в проеме для загрузки исходных материалов (он в данном случае является анодом, а другой электрод - катодом). В зоне анода выделяется большая мощность, чем в зоне катода. Соответственно, в зоне загрузки материалов выделяется больше энергии, т.е. именно там, где энергия в данный период больше поглощается загружаемыми материалами. Перед выпуском переработанных материалов устанавливают противоположную первоначальной полярность I-, т.е. положительную на электроде, расположенном в проеме для выпуска переработанных материалов. Соответственно, происходит перераспределение энергии и большая ее часть выделяется в зоне выпуска, что и требуется для повышения энергоэффективности.The operation of the installation in the processing of materials is as follows. At the beginning of the processing of the loaded materials, the installation operates with a current direction of 42 at the polarity shown without brackets I + . Those. establish a positive polarity on the electrode located in the opening for loading the starting materials (in this case it is the anode and the other electrode is the cathode). In the zone of the anode, more power is released than in the zone of the cathode. Accordingly, more energy is released in the material loading zone, i.e. exactly where the energy in a given period is more absorbed by the feed materials. Before the release of recycled materials, the opposite polarity is set to I - , i.e. positive on the electrode located in the opening for the release of recycled materials. Accordingly, energy is redistributed and most of it is released in the exhaust zone, which is required to increase energy efficiency.
С помощью фиг. 1 можно пояснить работу установки при перемещении дуги 24 вдоль оси 14 вращения футерованного корпуса 1. По положению электродов 8 относительно торцевых частей 3 футерованного корпуса 1 контролируют положение дуги 24 вдоль оси 14. В зависимости от степени нагрева перерабатываемых в печи материалов, например, с помощью программы плавки, управляют положением дуги 24 вдоль оси 14 футерованного корпуса 1 путем одновременного перемещения концов 44 обоих электродов 8, между которыми горит дуга 24. Например, для более интенсивного нагрева загружаемых в начале плавки материалов перемещают оба электрода 8 на одинаковое расстояние в одну и ту же сторону, как показано стрелками 45, вдоль оси вращения 14 футерованного корпуса 1. Дуга при этом смещается вправо по сравнению с ее положением, показанным на фиг. 1. После окончания загрузки и выравнивания расположения материалов вдоль оси 14 электроды 8 возвращают в первоначальное положение. Перед выпуском переработанных материалов из печи для улучшения условий выпуска дугу 24 смещают влево, перемещая электроды на одинаковое расстояние в направлении, показанном стрелками 46.Using FIG. 1, we can explain the operation of the installation when moving the
При работе с наклонными электродами для управления положением дуг 26 вдоль оси 14 футерованного корпуса 1 одновременно с перемещением электродов 8 в направлениях, указанных стрелками 47 или 48 на фиг. 5, изменяют углы наклона α электродов 8.When working with inclined electrodes to control the position of the
Примером осуществления изобретения является электродуговая печь и установка для переработки известняка, а также способ получения извести в этой установке. Электродуговая печь имеет диаметр футерованного корпуса 1300 мм. Футерованный шамотным кирпичом корпус имеет цилиндрическую форму и установлен на роликах, как показано на фиг. 1-2. Ролики вращаются с помощью цепной передачи и обеспечивают вращение футерованного корпуса, который совершает 4 оборота в минуту вокруг оси симметрии. Загрузка и выгрузка материалов производится через один и тот же торцевой проем. Графитированные электроды диаметром 100 мм введены внутрь футерованного корпуса через торцевые проемы и уплотнены с помощью волокнистого теплоизоляционного материала. Уплотнение проема, через который производится загрузка и выгрузка материалов, выполнено из двух частей, установленных шарнирно с возможностью раскрытия проема, как показано на фиг. 8. В печь загружают 100 кг известняка, включают вращение и подают напряжение от источника постоянного тока. Электроды сводят до касания и затем разводят с образованием электрической дуги. Поддерживают напряжение около 100 В и ток около 2000 А. Известняк нагревают до 1150°С и в течение 1 часа проводят реакцию:An example embodiment of the invention is an electric arc furnace and installation for processing limestone, as well as a method for producing lime in this installation. The electric arc furnace has a lined case diameter of 1300 mm. The body lined with fireclay bricks has a cylindrical shape and is mounted on rollers, as shown in FIG. 1-2. The rollers rotate using a chain drive and provide rotation of the lined housing, which makes 4 revolutions per minute around the axis of symmetry. Loading and unloading of materials is carried out through the same end opening. Graphite electrodes with a diameter of 100 mm are inserted into the lined housing through end openings and sealed with a fibrous thermal insulation material. The seal of the opening through which materials are loaded and unloaded is made of two parts pivotally mounted with the possibility of opening the opening, as shown in FIG. 8. 100 kg of limestone are charged into the furnace, rotation is turned on and voltage is supplied from a direct current source. The electrodes are reduced to touch and then parted with the formation of an electric arc. They maintain a voltage of about 100 V and a current of about 2000 A. The limestone is heated to 1150 ° C and the reaction is carried out for 1 hour:
СаСО3→СаО+СO2.CaCO 3 → CaO + CO 2 .
Углекислый газ выходит из печи в систему газоочистки. После окончания переработки известняка выключают напряжение, открывают уплотнение проема со стороны выпускного торца футерованного корпуса и наклоняют его в сторону этого торца. Футерованный корпус при этом продолжают вращать. Получается 56 кг готовой извести. В случае, если футерованный корпус не вращать, а только поворачивать на ограниченный угол, по аналогии с известным способом (Плавка цветных сплавов. http://delta-grup.ru/bibliot/13/129.htm), то процесс переработки известняка в известь затягивается на 50%, а перегрев верхней части внутренней поверхности футеровки корпуса увеличивается на 200°С по сравнению с максимальной температурой футеровки 1200°С, которая была зафиксирована при испытании предложенного способа. Испытания показали, что достигается значительная экономия электроэнергии, повышение производительности и улучшение условий работы футеровки.Carbon dioxide exits the furnace to a gas treatment system. After the processing of limestone is completed, the voltage is turned off, the opening seal is opened from the outlet end of the lined body and tilted towards this end. The lined body while continuing to rotate. It turns out 56 kg of finished lime. If the lined body is not rotated, but only rotated at a limited angle, by analogy with the known method (Smelting non-ferrous alloys. Http://delta-grup.ru/bibliot/13/129.htm), the process of processing limestone into lime is pulled by 50%, and overheating of the upper part of the inner surface of the lining of the body increases by 200 ° C compared with the maximum temperature of the lining of 1200 ° C, which was recorded during testing of the proposed method. Tests have shown that significant energy savings are achieved, increased productivity and improved working conditions of the lining.
Отмеченные преимущества предложенных технических решений в сравнении с известными решениями обеспечивают интенсивное перемешивание различных частей и различных фаз материалов, находящихся в печи, что повышает эффективность теплопередачи от электрической дуги к загруженным в печь материалам и к футеровке. Повышаются интенсивность нагрева загруженных в печь материалов и эффективности физико-химических реакций, протекающих в рабочем пространстве печи. В результате возрастает производительность и снижается удельный расход электроэнергии при переработке материалов в дуговой печи.The noted advantages of the proposed technical solutions in comparison with the known solutions provide intensive mixing of various parts and various phases of the materials in the furnace, which increases the efficiency of heat transfer from the electric arc to the materials loaded into the furnace and to the lining. The intensity of heating the materials loaded into the furnace and the efficiency of the physicochemical reactions taking place in the working space of the furnace increase. As a result, productivity increases and specific energy consumption is reduced when processing materials in an arc furnace.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016125947A RU2664076C2 (en) | 2016-06-29 | 2016-06-29 | Electric arc furnace for material processing, installation for electric arc processing of materials and operation method of the installation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016125947A RU2664076C2 (en) | 2016-06-29 | 2016-06-29 | Electric arc furnace for material processing, installation for electric arc processing of materials and operation method of the installation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2664076C2 true RU2664076C2 (en) | 2018-08-14 |
Family
ID=63177424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016125947A RU2664076C2 (en) | 2016-06-29 | 2016-06-29 | Electric arc furnace for material processing, installation for electric arc processing of materials and operation method of the installation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2664076C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU196519U1 (en) * | 2019-10-08 | 2020-03-03 | Константин Сергеевич Ёлкин | OIL RECOVERY BATH HOUSER SEAL WITH ROTATING BATH |
| RU2743943C1 (en) * | 2020-05-12 | 2021-03-01 | Константин Сергеевич Ёлкин | Method for sealing bath casing of ore recovery furnace with rotating bath and device for its implementation |
| RU2746655C1 (en) * | 2020-11-06 | 2021-04-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» | Plasma furnace for corundum production |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4821284A (en) * | 1986-08-01 | 1989-04-11 | Clecim | Scrap-melting process and electric furnace for carrying out the process |
| DE4035233C2 (en) * | 1989-11-06 | 1995-11-16 | Nippon Kokan Kk | DC arc furnace |
| RU2085818C1 (en) * | 1993-10-21 | 1997-07-27 | Малиновский Владимир Сергеевич | Dc arc furnace |
| RU2097947C1 (en) * | 1993-12-03 | 1997-11-27 | Фест-Алпине индустрианлагенбау ГмбХ | Dc electric arc furnace and its functioning |
-
2016
- 2016-06-29 RU RU2016125947A patent/RU2664076C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4821284A (en) * | 1986-08-01 | 1989-04-11 | Clecim | Scrap-melting process and electric furnace for carrying out the process |
| DE4035233C2 (en) * | 1989-11-06 | 1995-11-16 | Nippon Kokan Kk | DC arc furnace |
| RU2085818C1 (en) * | 1993-10-21 | 1997-07-27 | Малиновский Владимир Сергеевич | Dc arc furnace |
| RU2097947C1 (en) * | 1993-12-03 | 1997-11-27 | Фест-Алпине индустрианлагенбау ГмбХ | Dc electric arc furnace and its functioning |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU196519U1 (en) * | 2019-10-08 | 2020-03-03 | Константин Сергеевич Ёлкин | OIL RECOVERY BATH HOUSER SEAL WITH ROTATING BATH |
| RU2743943C1 (en) * | 2020-05-12 | 2021-03-01 | Константин Сергеевич Ёлкин | Method for sealing bath casing of ore recovery furnace with rotating bath and device for its implementation |
| RU2746655C1 (en) * | 2020-11-06 | 2021-04-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» | Plasma furnace for corundum production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR960004796B1 (en) | Arc type steel-making electric furnace and steel-making process | |
| US8009717B2 (en) | Process and equipment for the treatment of loads or residues of non-ferrous metals and their alloys | |
| RU2664076C2 (en) | Electric arc furnace for material processing, installation for electric arc processing of materials and operation method of the installation | |
| RU2579410C2 (en) | Electric arc furnace and method of its operation | |
| JP3860502B2 (en) | Method and apparatus for producing molten metal | |
| US9500410B2 (en) | Electric arc furnace | |
| US6915750B2 (en) | Plasma reactor-separator | |
| RU2639078C2 (en) | Method for melting metal material in melting unit and melting plant | |
| US3900696A (en) | Charging an electric furnace | |
| Tzonev et al. | Recovering aluminum from aluminum dross in a DC electric-arc rotary furnace | |
| RU2725246C2 (en) | Furnace for melting and processing of metal and metal-containing wastes and method of such melting and processing | |
| WO2015071823A1 (en) | Method for melting minerals containing iron, titanium and vanadium | |
| RU2731947C1 (en) | Furnace device for metal production process | |
| RU2293268C1 (en) | Method of electric melting in ac arc furnace | |
| JP7215224B2 (en) | Method for slag removal in electric arc furnace and method for producing molten metal | |
| RU2634105C1 (en) | Procedure for melting steel in arc steel melting furnace of three phase current | |
| CN111512700A (en) | Apparatus and method for melting metallic material | |
| JP7280480B2 (en) | Arc electric furnace, slag discharge method in arc electric furnace, and method for producing molten metal | |
| JP2003028411A (en) | Plasma type ash melting furnace | |
| RU2734885C1 (en) | Shaft-conveyor arc steel-smelting furnace | |
| RU175496U1 (en) | Furnace for pyrometallurgical recovery of slag of ferrous and non-ferrous metals | |
| RU2516896C1 (en) | Arc steel-smelting dc furnace | |
| TW201538912A (en) | Preheating device and melting equipment used in melting furnaces and construction method for melting equipment | |
| SU52816A1 (en) | Arc furnace for reducing iron from ore | |
| WO2014062063A1 (en) | Method and reactor for melting of solid metal |