SU1003392A1

SU1003392A1 - Plasma-arc furnace for melting metal

Info

Publication number: SU1003392A1
Application number: SU802882058A
Authority: SU
Inventors: Борис Евгеньевич Патон; Юрий Вадимович Латаш; Олег Семенович Забарило; Гарий Александрович Мельник; Николай Иванович Замуло; Анатолий Анатольевич Ждановский; Альфред Иосифович Букало; Владимир Викторович Гончаренко; Станислав Степанович Иванченко; Анатолий Романович Слободян; Сергей Пантелеевич Бакуменко; Михаил Кириллович Закамаркин
Original assignee: Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority date: 1980-02-27
Filing date: 1980-02-27
Publication date: 1983-03-07

Description

Изобретение относитс к электротехнике , а более конкретно к устройствам дл нагрева и плавлени металла в плазмеино-дуговых печах, и может быть использовано в плазменнодуговых печах различного назначени , например дл плавки металла , оплавлени поверхности слитков и т.д.The invention relates to electrical engineering, and more specifically to devices for heating and melting metal in plasma arc furnaces, and can be used in plasma arc furnaces for various purposes, such as melting metal, melting the surface of ingots, etc.

Известно устройство .цл нагрева металла в плавильных печах, содержащее в качестве источников нагрева плазмотроны переменного тока, питаемые по трехфазной схеме. Стабилизаци горени дуг переменного тока при его инверсии в указанном устройстве достигаетс посредством вспомогательных дуг посто нного тока , гор щих между электродом и соплом плазмотрона ij .It is known a device for heating metal in smelting furnaces containing plasma torches of alternating current fed in a three-phase scheme as sources of heating. The stabilization of the burning of alternating current arcs when it is inverted in this device is achieved by means of auxiliary direct current arcs burning between the electrode and the nozzle of the plasma torch ij.

Основной недостаток данного устройства заключаетс в том, что вспо;могательна дуга, в мрмент, когда смла тока основной дуги близка к нулю, ионизирует пространство только на небольшом участке основной дуги вблизи электрода плазмотрона.The main disadvantage of this device is that the powerful arc, when the current of the main arc is close to zero, ionizes the space only in a small part of the main arc near the plasma torch electrode.

Кроме того, при гашении вспомогательной дуги посто нного тока |чежду соплом и электродом происходит разрешение прослойки холодного газа у стенок сопла играющего роль электро- и теплоизол ции между плазменным потоком и сопловым каналом. Следствием этого вл етс возникновение двойной дуги.In addition, when the auxiliary direct current arc is quenched | between the nozzle and the electrode, a cold gas interlayer is allowed at the nozzle walls, which plays the role of electrical and thermal insulation between the plasma flow and the nozzle channel. The result is a double arc.

Наличие вспомогательных дуг усложн ет схему питани и управлени плазмотронов, а также вызывает не10 обходимость интенсификации охлаждени соп.па.The presence of auxiliary arcs complicates the power supply and control circuit of the plasma torches, as well as causes the need to intensify the cooling of the cone.

Известна также плаэменнодугова печь дл плавки металла, содержаща корпус, в котором симметрично отно15 сительно его оси и со сдвигом 120 относительно друг друга расположены три однофазных.плазмотрона, каждый из которых выполнен в виде центрального стержневого электрода и охваты20 вающего его с равномерным зазором сопла 2 .Also known is a plasma arc furnace for smelting a metal, comprising a housing in which three single-phase plasmon symmetrically relative to its axis and shifted 120 relative to each other, are each made in the form of a central rod electrode and a nozzle 2 covering it with a uniform gap.

Недостатком известного устройст ва вл етс .низкий срок службы плазмотронов и сложность их обслуживани ,A disadvantage of the known device is the low lifetime of the plasma torches and the complexity of their maintenance,

2525

Цель изобретени - увеличение срока службы плазмотронов и упрощение их обслуживани путем повышени стабильности горени дуг переменно30 го тока.The purpose of the invention is to increase the service life of plasma torches and simplify their maintenance by increasing the stability of the burning of alternating current arcs.

Дл достижени поставленной цели рассто ние между центрами рабочих торцов сопл плазмотронов выполнено сост авл ющим (10-15) d, где d диаметр электрода.To achieve this goal, the distance between the centers of the working ends of the plasma torch nozzles is made of parts (10-15) d, where d is the diameter of the electrode.

На фиг. .1 показана плазменнодугова печь с вертикальным расположё-гнием плазмотронов, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - пример наклонного расположени плазмотр.онов.FIG. .1 shows a plasma arc furnace with a vertical arrangement of plasma torches; FIG. 2 is a view A of FIG. one; in fig. 3 is an example of an inclined arrangement of plasmot.

Печь дл плавки металла состоит из плазмотронов 1 переменного тока, расположенных симметрично и вклю- ченных по трехфазнойсхеме. Питание плазмотронов осуществл етс от трехфазного источника 2 переменного тока, а запуск основных дуг от вспомогательных устройств 3. Максимальное рассто н 1е между центрами рабочих сопл 4 плазмотронов выполнено равным 10-15 диаметром стержневого электрода 5.The metal melting furnace consists of plasma torches 1 of alternating current, arranged symmetrically and included in the three-phase circuit. The plasma torches are powered from a three-phase AC source 2, and the main arcs are launched from auxiliary devices 3. The maximum distance 1e between the centers of the working nozzles 4 of the plasma torches is equal to 10-15 times the diameter of the rod electrode 5.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В плазмотроны 1 подают плазообразующий газ, включают источник 2 питани и производ т запуск основных дуг посредством вспомогательных устройств 3.Plasma gas is supplied to the plasma torches 1, the power source 2 is switched on, and the main arcs are launched by means of auxiliary devices 3.

В -момент, когда ток одной из дуг достигает нулевого значе.ни , конвективна и радиационна энерги двух других дуг, ток и напр жение которых не равны нулю, компенсируют потери энергии столба дуги первого плазмотрона, процессы деионизации газа в ней затормаживаютс и проводимость столба остаетс достаточно высокой дл розбуждени дуги в следукиций полупериод. Максимальное количество энергии, требуемой дл затормаживани деионизации газа в столбе дуги, в момент нулевого значени тока, которое может быть передано от гор щих дуг, находитс в пр мой зависимости от величины тока дуг и в обратной зависимости от рассто ни между плазмотронами. Следовательно, чем больше ток дуг, тем при большем рассто нии мех-J ду плазмотронами может бытьдос гигнуто стабильное их горение.At the moment when the current of one of the arcs reaches zero, the convective and radiative energy of the other two arcs, the current and voltage of which are not zero, compensate for the energy losses of the arc column of the first plasma torch, deionization processes of the gas in it remain. high enough to excite the arc in the follow-half period. The maximum amount of energy required to slow down the deionization of a gas in an arc column at the time of zero current that can be transmitted from burning arcs is directly dependent on the magnitude of the arc current and inversely related to the distance between the plasma torches. Consequently, the greater the current of the arcs, the greater the distance between fur-J and plasma torches can be their stable combustion.

Поскольку диаметр электрода плазмотрона пр мопропорционален току дуги , то максимальное рассто ние между плазмотронами, при которомSince the diameter of the plasma torch electrode is proportional to the arc current, the maximum distance between the plasma torches, at which

обеспечиваетс стабильное горение дуги, выбрано в зависимости от диаметра электрода. Когда ток и напр жение одного плазмотрона трехфазной группы достигают нулевых значеНИИ и в столбе его дуги развиваетс процесс деионизации газа, конвективна и радиационна энерги плазменных дуг других плазмотронов (ток и напр жение которых смещены по отношению к току и напр жению первого плазмотрона на 120 и 240 эл. град. и не равны нулю) обеспечивает восполнение потерь энергии из столба первой дуги, что затормаживает деионизацию газа в ее столбе. Этим обеспечивают высокую степень прово,димости межэлектродного промежутка первой дуги и ток в ней протекает без нулевых пауз. В результате достигаетс высока стабильность горени дуг переменного тока большой длины.ensure stable arc burning, selected depending on the diameter of the electrode. When the current and voltage of a single plasmatron of a three-phase group reach zero values and the process of gas deionization develops in the column of its arc, the convective and radiative energy of the plasma arcs of other plasma torches (the current and voltage of which are displaced by 120 and 240 electric degrees and non-zero) ensures the replenishment of energy losses from the first arc column, which inhibits the deionization of gas in its column. This ensures a high degree of conductivity of the interelectrode gap of the first arc and the current in it flows without zero pauses. As a result, high burning stability of alternating current arcs of great length is achieved.

Использование предлагаемого устройства дл плавки металла позвол ет создать плазменные плавильные агрегаты переменного тока большой мощности.The use of the proposed metal smelting apparatus makes it possible to create high power AC plasma melting units.

Claims

1. US patent 3147329, 1964, cl. 13-9.

2. US patent 4,013,867, cl. H 05 B 7/18, 1972