SK278963B6 - Oblúková taviaca pec na plynulé tavenie železného - Google Patents

Description

Vynález sa týka oblúkovej taviacej pece na plynulé tavenie železného šrotu na jednosmerný prúd, obsahujúcej vaňu so zvislou osou uzatvorenú klenbou a majúcu dno tvoriace nístej, obloženú žiaruvzdorným materiálom, pričom v klenbe je vytvorený otvor na plynulý prívod železného šrotu do pece, skupinu klenbových elektród, obsahujúcu najmenej jednu elektródu prechádzajúcu do vane klenbou a skupinu nístejových elektród obsahujúcu najmenej jednu elektródu vytvorenú v dne pece, a zdroj jednosmerného prúdu, majúci póly pripojené jednak k elektródam klenby a jednak k elektródam nísteje dvoma skupinami zodpovedajúcich vodičov, a to prívodnými vodičmi a spätnými vodičmi prúdu, na vytváranie najmenej jedného elektrického oblúka stavením železného šrotu a tvorbou taveniny roztaveného kovu.

Doterajší stav techniky

Je známe plynulé privádzanie železného šrotu do elektrických pecí napájaných striedavým prúdom. Sú tiež známe pece napájané jednosmerným prúdom. Pri peciach napájaných striedavým prúdom však vedie nesúmernosť oblúkov, čiastočne korigovateľná elektrickou nerovnováhou, knerovnováhe medzi troma fázami napájacieho vysokého napätia, čo je nezlúčiteľné s požiadavkami dodávateľa elektrickej energie. Táto nevýhoda sa nevyskytuje pri peciach napájaných jednosmerným prúdom. V oblúkových peciach sa umiestňujú normálne elektródy do stredu klenby a je snaha udržiavať oblúky v pokiaľ možno najzvislejšie orientovanej polohe v oblasti osi vane, aby sa čo najviac zabránilo miestnemu prehrievaniu stien v dôsledku odchyľovania oblúkov. Je však neľahké zavádzať železný šrot do najteplejšieho pásma, čo znamená v praxi do stredu tavenia umiestneného uprostred elektród.

Bolo navrhnuté používanie dutých elektród, ktoré slúžia ako zavádzacie rúrky, ale táto technika zjavne komplikuje výrobu elektród a dá sa použiť len so surovým materiálom, ktorýje v rozdelenej forme a nie so železným šrotom.

Podstata vynálezu

Uvedené problémy rieši vynález oblúkovej taviacej pece na plynulé tavenie železného šrotu na jednosmerný prúd, obsahujúcej vaňu so zvislou osou, uzatvorenú klenbou a majúcu dno tvoriace nístej, obloženú žiaruvzdorným materiálom, pričom v klenbe je vytvorený otvor na plynulý prívod železného šrotu do pece, skupinu klenbových elektród, obsahujúcu najmenej jednu elektródu prechádzajúcu do vane klenbou a skupinu nístejových elektród, obsahujúcu najmenej jednu elektródu vytvorenú v dne pece a zdroj jednosmerného prúdu, majúci dva póly pripojené jednak k elektródam klenby a jednak k elektródam nísteje dvoma skupinami zodpovedajúcich vodičov, a to prívodnými vodičmi a spätnými vodičmi prúdu, kvôli vytváraniu najmenej jedného elektrického oblúka s tavením železného šrotu a tvorbou taveniny roztaveného kovu, ktorej podstatou je, že skupina elektród klenby je presadená na jednu stranu osi vane, skupina elektród nísteje a prívodný (plniaci) otvor železného šrotu sú presadené na opačnú stranu, a spätné vodiče, napojené na elektródy nísteje, prechádzajú pod povrchom dna vane, vytvoreným z magneticky priepustného materiálu, čo najbližšie k povrchu a sú orientované z uvedených elektród smerom k druhému pólu okolo zodpovedajúcej geometrickej zvislice, na ktorej leží zodpovedajúca elektróda klenby.

Pod pojmom okolo sa chápe v blízkosti zvislice, v ktorej magnetické pole spätného vodiča ovplyvňuje oblúk vychádzajúci zo zodpovedajúcej klenbovej elektródy.

Riešenie vynálezu je založené na myšlienke, že v oblúkovej peci, napájanej zdrojom jednosmerného prúdu a plynulé zásobovanej železným šrotom, je v dôsledku zvláštneho použitia magnetického poľa, vytvoreného elektrickými vodičmi, možné umiestniť najteplejšie miesto, tvoriace stred tavenia železného šrotu tam, kam železný šrot môže byť ľahko plynulo zavádzaný. Riešenie podľa vynálezu umožňuje vytvoriť magnetické pole schopné odchýliť jeden alebo niekoľko oblúkov do pásma vzdialeného od klenbových elektród a umiestneného v podstate pod otvorom na prívod železného šrotu.

Podľa ďalšieho znaku vynálezu pec obsahuje najmenej dve elektródy klenby, uložené v skupine usporiadanej v rovine a najmenej dve elektródy nísteje uložené v skupine usporiadanej v rovine, pričom uvedené roviny elektród klenby a elektród nísteje sú presadené na navzájom opačné strany od osi pece, pričom elektródy klenby sú napojené na skupinu vzájomne rovnobežných vodičov, orientovaných priečne na rovinu elektród klenby, a elektródy nísteje sú napojené na skupinu spätných vzájomne rovnobežných vodičov, orientovaných priečne na rovinu elektród nísteje.

Elektródy nísteje môžu byť podľa vyhotovenia vynálezu uložené medzi elektródami klenby a prívodným otvorom železného šrotu. Podľa iného vyhotovenia sú elektródy klenby a elektródy (8a) nísteje umiestnené v rovinách, ktoré sú vzájomne spolu rovnobežné a spätné vodiče, napojené na elektródy (4a, 4b, ...) nísteje, sú rovnobežné s prívodnými vodičmi, napojenými na elektródy klenby. Skupina elektród klenby má potom v tomto posledne menovanom vyhotovení stred na zvislej rovine súmernosti pece a elektródy nísteje sú bočné posunuté k strane pece vzhľadom na uvedenú zvislú rovinu a sú usporiadané v rovine rôznobežnej s rovinou elektród klenby.

Podľa ďalšieho znaku vynálezu má dno vane, vytvorené z kovu, medzi spätnými vodičmi a jeho vnútorným povrchom relatívnu magnetickú permeabilitu od 40 do 500.

Výhodne je vaňa na strane umiestnenej pod prívodným otvorom železného šrotu, opatrená výstužou zo žiaruvzdorného materiálu. Výstuž zo žiaruvzdorného materiálu môže byť vyrobená hlavne z oxidov kovov, žiaruvzdornej liatiny alebo žiaruvzdornej ocele.

Podľa ďalšieho znaku vynálezu je vaňa uložená výkyvné okolo vodorovnej osi ležiacej vo zvislej rovine súmernosti, na ktorej leží stred najmenej jednej skupiny elektród klenby, pričom na jednej strane uvedenej roviny súmernosti je umiestnený liací otvor a na druhej strane roviny súmernosti je umiestnený odstruskovací prah.

Na opačnej strane vzhľadom na prívodný otvor železného šrotu sú podľa ďalšieho znaku vynálezu umiestnené prívod legovacích prvkov a dúchací prívod kyslíka.

Podľa ďalšieho znaku vynálezu obsahuje pec na strane zdroja jednosmerného prúdu mechanizmus na vháňanie kyslíka.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je bližšie vysvetlený v nasledujúcom opise na príkladoch vyhotovenia s odvolaním na pripojené výkresy, v ktorých znázorňuje: obr. 1 schematický rez pecou podľa vynálezu, obr. 2 a 3 schematické pôdorysné pohľady na usporiadanie elektród nísteje a spätných vodičov podľa prvého vyhotovenia vynálezu, a obr.4 pôdorysný pohľad na usporiadanie elektród nísteje a spätných vodičov podľa druhého vyhotovenia vynálezu.

Na všetkých vyobrazeniach sú analogické súčasti označené rovnakými vzťahovými značkami.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Pec, ktorá je napájaná zo zdroja 23 jednosmerného prúdu, obsahuje kovovú vaňu 1, v ktorej je kvapalný kúpeľ 10, nad ktorým je železný šrot 11, ktorý je privádzaný z horného prívodného otvoru 12 klenby ľ umiestneného proti skupine klenbových elektród 4, ktoré sú pripojené k prvej skupine prívodných vodičov 7 prúdu prichádzajúcich zo zdroja 23 jednosmerného prúdu.

Na dolnej strane je žiaruvzdorná nístej 3 opatrená skupinou elektród 8, pripojených k druhej skupine vodičov 9, ktoré vedú späť k zdroju jednosmerného prúdu. Prúd obieha v smere vyznačenom na obr. 1 šípkami. Klenbové elektródy 4 sú v odstupe od železného šrotu 11, aby týmto šrotom neboli poškodzované a sú nesené zvierkami 5, napájanými vodičmi 7, ktoré vedú k zdroju jednosmerného prúdu. Ako bolo už uvedené, je prívodný otvor 12 železného šrotu a odťah 13 dymových plynov v podstate na opačnej strane proti klenbovým elektródam 4.

S cieľom ochrany vane 1 s dnom 2 proti železnému šrotu je na strane prívodného otvoru 12 šrotu 11 podľa vynálezu umiestnená výstuž 3 zo žiaruvzdorného materiálu, tvoreného napríklad oxidmi kovu, liatinou alebo oceľou. Mechanizmom 21 sa dúcha na povrch kovu zo strany privádzania a odvádzania elektrického prúdu kyslík. Prúd je vedený skupinou prívodných vodičov 7 a skupinou spätných vodičov 9. Prívodné vodiče 7 sú spojené vodivými ramenami 6 so zvierkami 5.

Na dosiahnutie lokalizácie taviaceho pásma 14 je podľa vynálezu skupina spätných vodičov 9, vedúcich od nístejových elektród 8, umiestnená čo najbližšie k dnu 2 kovovej vane 1, a je obrátená smerom k elektródam 4 klenby na opačnej strane proti oblasti pece, v ktorej sú uložené nístej ové elektródy 8. Zvyčajne bude skupina spätných vodičov 9 uložená v podstate vodorovne vzhľadom na dno 2 kovovej vane 1. Ako znázorňuje obr. 3, je skupina spätných vodičov 9 usporiadaná vo forme siete v podstate rovnobežných vodičov.

Pretože je pri zavádzaní železného šrotu klenbovým prívodným (plniacim) otvorom 12 prehrievanie kovu maximálne na strane železného šrotu 11, opačnej od prívodného otvoru 12, je na tejto strane vane 1 upravený prívod 16 legovacích prvkov 16 a dúchací prívod 17 kyslíka.

Vaňa 1 je výkyvné uložená okolo vodorovnej osi yy', umiestnenej vo zvislej rovine AA súmernosti, na ktorej sú vycentrované najmenej jedna skupina klenbových elektród 4, ako i prívodný otvor 12, odstruskovací prah 18 a liací otvor 19, ktoré sú umiestnené po jednej i po druhej strane tejto roviny AA súmernosti, rovnako ako prívody 16 legovacích prvkov a dúchací prívod 17 kyslíka, ako je to znázornené na obr. 2 a 3. Usporiadanie je ďalej také, že medzi prívodným otvorom 12 na železný šrot a odstruskovacím prahom 18 alebo výstupným liacím otvorom 19 tekutého kovu je umiestnený prívod 20 vápna. Nístejové elektródy 8 sú uložené vzhľadom na prívodný otvor 12 na železný šrot 11 pred klenbovými elektródami 4a, 4b, 4c v rovine CC vyznačenej na obr. 2.

Podľa vyhotovenia vynálezu znázorneného na obr. 3 sú klenbové elektródy 4a, 4b, 4c a nístejové elektródy 8a, 8b, 8c umiestnené v rovnobežných rovinách BB, CC a spätné vodiče 9a, 9b, 9c, pripojené k nístej ovým elektródam 8a, 8b, 8c, sú rovnobežné s prívodnými vodičmi 7a, 7b, 7c klenbových elektród 4a, 4b, 4c. Ako je zrejmé z obr. 1 pre klenbové elektródy 4 a nístejové elektródy 8, sú obidve skupiny elektród presadené na navzájom opačnú stranu osi zz' pece.

Vo vyhotovení vynálezu podľa obr. 4 sú nístejové elektródy 8a, 8b, 8c presadené do boku a zoradené v rovine CC zvierajúcej uhol s rovinou BB klenbových elektród 4a, 4b, 4c a spätné vodiče 9a, 9b, 9c sú orientované rovnobežne smerom ku klenbovým elektródam 4a, 4b, 4c. Na obr. 4 je toto bočné presadenie vyznačené doprava, pričom je však možné takéto bočné presadenie vykonať i doľava, a usporiadanie potom bude súmerné k usporiadaniu znázornenému na obr. 4. V obidvoch prípadoch sa železný šrot zavádza v pásme obsiahnutom medzi oboma rovinami klenbových elektród 4a, 4b, 4c a nístejových elektród 8a, 8b, 8c, ale bližšie k nístejovým elektródam 8a, 8b, 8c.

Na tomto vyhotovení, ako je znázornené na obr. 4, je taviace pásmo 14 presadené doprava. Je však možné presadiť toto taviace pásmo 14 doľava v prípade, že sa vykoná súmerné usporiadanie s nístejovými elektródami 8a, 8b, 8c presadenými bočné doľava. Presadené taviace pásmo 14 môže uľahčiť plynulý prívod železného šrotu 11 otvorom 12, ktorý je rovnako presadený, ako i odvádzanie dymových plynov 13, ako je znázornené na obr. 4. Vo všetkých príkladoch vyhotovenia vynálezu je skupina prívodných vodičov 9a, 9b, 9c umiestnená, ako bolo už uvedené, čo najbližšie pri dne 2 kovovej vane 1.

Na lokalizovanie taviaceho pásma 14 (obr. 2 a 3) sa prispeje tým, že sa nístejové elektródy 8a, 8b, 8c, napríklad v počte troch alebo viacerých, presadia pred klenbové elektródy 4a, 4b, 4c, ktoré sú navzájom rovnobežné, pričom tieto nístejové elektródy 8a, 8b, 8c môžu byť uložené v rovnakej rovine a môžu alebo nemusia byť kolmé na spätné vodiče 9a, 9b, 9c.

Týmto usporiadaním nístejových elektród 8a, 8b, 8e sa získajú prúdové čiary približujúce sa k vodorovnému smeru v tavenine 10, čo je veľmi priaznivé na získanie prídavného magnetického poľa, ktoré podporuje odchýlenie elektrických oblúkov 15.

Ako je známe odborníkovi, zhotovujú sa klenbové elektródy 4 zvyčajne z grafitu.

Klenbové elektródy 4 sú navzájom rovnobežné a tiež by nemuseli byť umiestnené do jednej roviny, ale mohli by byť napríklad upravené do trojuholníka, rovnako ako nístejové elektródy 8.

Dĺžka klenbových elektród 4 (obr. 1), priradených zvierkam 5, sa maximálne zníži použitím vodivých ramien 6. Napríklad dĺžky klenbových elektród 4 môžu byť menšie ako 2 m pre pec s výkonom rádovo 40 MW.

Na zlepšenie podmienok lokalizovania taviaceho pásma 14 sa môžu prívodné vodiče 7, 7a, 7b, 7c (obr. 1, 2, 3 a 4) orientovať smerom od taviaceho pásma 14, pri

SK 278963 Β6 čom tieto vodiče majú byť čo najbližšie k peci a v zásade navzájom rovnobežné.

Vzhľadom na okolnosti, že vaňa nemá tvoriť magnetické tienidlo, má dno 2 kovovej vane 1 minimálnu hrúbku. Má medzi spätnými vodičmi 9 a vnútorným povrchom 2a pomerne nízku magnetickú permeabilitu s hodnotou približne 40 až približne 500. Na tento účel sa výhodne použije nemagnetický kovový materiál.

V prípade bočného presadenia medzi klenbovými elektródami a nístejovými elektródami, ako je to znázornené na obr. 4, je prívodný otvor 12 železného šrotu a odťah 13 dymových plynov umiestnený približne v predĺžení klenbových elektród 4a, 4b, 4c taviaceho pásma 14 a nístcjových elektród 8a, 8b, 8c. Prívod 16 legovacích prvkov a prívod kyslíka 17, odstruskovací prah 18, odlievací otvor 19 a prívod 20 vápna sú všetky v tomto prípade umiestnené na strane protiľahlej k strane, do ktorej bolo presadené taviace pásmo 14. Kvôli priaznivému ovplyvneniu taviaceho pásma 14 je žiaduce, aby vháňanie kyslíka zariadením 21 bolo vykonávané na povrch kovu rúrkou umiestnenou na strane privádzania a odvádzania prúdu, to znamená na strane klenby, kam prichádzajú prívodné vodiče 7a, 7b, 7c a odkiaľ odchádzajú spätné vodiče 9a, 9b, 9c.

Vynález teda navrhuje pec s pomerne jednoduchým vyhotovením, ktoré umožňuje dômyselné použitie magnetického poľa vytvoreného elektrickými vodičmi, aby sa dosiahla presná lokalizácia taviaceho pásma do najvhodnejšieho miesta. Takto sa dosiahne oveľa lepší výsledok, než ako by ho bolo možné doteraz dosiahnuť.

Vynález nie je obmedzený na znázornené a podrobne opísané príklady vyhotovenia a môže byť v jeho rámci obmieňaný. Hlavne možno podľa potreby rôzne voliť počet a usporiadanie vodičov.

Claims (13)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Oblúková taviaca pec na plynulé tavenie železného šrotu na jednosmerný prúd, obsahujúca vaňu (1) so zvislou osou (zz¹), uzatvorenú klenbou (ľ) a majúcu dno (2) tvoriace nístej (3), obloženú žiaruvzdorným materiálom, pričom v klenbe (ľ) je vytvorený otvor na plynulý prívod železného šrotu do pece (1), skupinu klenbových elektród (4), obsahujúcu najmenej jednu elektródu prechádzajúcu do vane (1) klenbou (ľ) a skupinu nístejových elektród (8) obsahujúcu najmenej jednu elektródu vytvorenú v dne (2) pece (1), a zdroj (23) jednosmerného prúdu majúci dva póly pripojené jednak k elektródam (4) klenby a jednak k elektródam (8) nísteje dvoma skupinami zodpovedajúcich vodičov, a to prívodnými vodičmi (7) a spätnými vodičmi (9) prúdu, na vytváranie najmenej jedného elektrického oblúka (15) stavením železného šrotu a tvorbou taveniny (10) roztaveného kovu, vyznačujúca sa tým, že skupina elektród (4) klenby je presadená na jednu stranu osi (zz¹) vane (1), skupina elektród (8) nísteje a prívodný otvor (12) železného šrotu sú presadené na opačnú stranu, a spätné vodiče (9), napojené na elektródy (8) nísteje, prechádzajú pod povrchom (2a) dna (2) vane, vytvoreným z magneticky priepustného materiálu, čo najbližšie k povrchu (2a) a sú orientované z uvedených elektród (8) smerom k druhému pólu okolo zodpovedajúcej geometrickej zvislice, na ktorej je zodpovedajúca elektróda (4) klenby.
2. 2. Oblúková taviaca pec podľa nároku 1, vyzná í u j ú c a sa tým, že obsahuje najmenej dve elektródy (4a, 4b,...) klenby, uložené v skupine usporiadanej v rovine (BB) a najmenej dve elektródy (8a, 8b,...) nísteje uložené v skupine usporiadanej v rovine (CC), pričom uvedené roviny (BB, CC) elektród klenby a elektród nísteje sú presadené na navzájom opačné strany od osi (zz') pece (1), pričom elektródy (4a, 4b,...) klenby sú napojené na skupinu vzájomne rovnobežných vodičov (7a, 7b,...), orientovaných priečne na rovinu (BB) elektród (4a, 4b, ...) klenby, a elektródy (8a, 8b,...) nísteje sú napojené na skupinu spätných vzájomne rovnobežných vodičov (9a, 9b,...) orientovaných priečne na rovinu (CC) elektród nísteje.
3. 3. Oblúková taviaca pec podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúca sa tým, že elektródy (8) nísteje sú uložené medzi elektródami (4) klenby a prívodným otvorom (12) železného šrotu.
4. 4. Oblúková taviaca pec podľa nároku 2, v y značujúca sa tým, že elektródy (4a, 4b,...) klenby a elektródy (8a, 8b,...) nísteje sú umiestnené v rovinách (BB, CC), ktoré sú vzájomne spolu rovnobežné a spätné vodiče (9a, 9b,...), napojené na elektródy (4a, 4b,...) nísteje sú rovnobežné s prívodnými vodičmi (7a, 7b,...), napojenými na elektródy (4a, 4b,...) klenby.
5. 5. Oblúková taviaca pec podľa nároku 4, v y značujúca sa tým, že skupina elektród (4) klenby má stred na zvislej rovine (AA) súmernosti pece (1) a elektródy (8) nísteje sú bočné posunuté k strane pece vzhľadom na uvedenú zvislú rovinu (AA) a sú usporiadané v rovine (CC) rôznobcžnej s rovinou (BB) elektród (4) klenby.
6. 6. Oblúková taviaca pec podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž 5, vyznačujúca sa tým, že dno (2) vane (1), vytvorené z kovu, medzi spätnými vodičmi (9) a jeho vnútorným povrchom (2a), má relatívnu magnetickú permeabilitu od 40 do 500.
7. 7. Oblúková taviaca pec podľa nároku 1, v y značujúca sa tým, že vaňa (1) je na strane umiestnenej pod prívodným otvorom (12) železného šrotu, opatrená výstužou (3') zo žiaruvzdorného materiálu.
8. 8. Oblúková taviaca pec podľa nároku 7, vyzná č u j ú c a sa tým, že výstuž (3’) zo žiaruvzdorného materiálu je vytvorená z oxidov kovov.
9. 9. Oblúková taviaca pec podľa nároku 7, v y značujúca sa tým, že výstuž (3’) je vytvorená zo žiaruvzdornej liatiny.
10. 10. Oblúková taviaca pec podľa nároku 7, v y značujúca sa t ý m , žc výstuž (3') je vytvorená zo žiaruvzdornej ocele.
11. 11. Oblúková taviaca pec podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 10, vyznačujúca sa t ý m , že vaňa (1 ) je uložená výkyvné okolo vodorovnej osi (yy'), ležiacej vo zvislej rovine (AA) súmernosti, na ktorej leží stred najmenej jednej skupiny elektród (4) klenby, pričom na jednej strane uvedenej roviny (AA) súmernosti je umiestnený liací otvor (19) a na druhej strane roviny súmernosti (AA) je umiestnený odstruskovací prah (18).
12. 12. Oblúková taviaca pec podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 11, vyznačujúca sa t ý m , že na opačnej strane vzhľadom na prívodný otvor (12) železného šrotu sú umiestnené prívod (16) legovacích prvkov a dúchací prívod (17) kyslíka.
13. 13. Oblúková taviaca pec podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 12, vyznačujúca sa t ý m , že na strane zdroja (23) jednosmerného prúdu obsahuje mechanizmus (21 ) na vháňanie kyslíka na povrch kovu.