SU1416063A3 - Электродугова печь посто нного тока дл плавлени металлов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к электрическим печам посто нного тока дл  плавлени  металла. Цель изобретени  - повышение срока службы электрода. Подовые электроды 13 электродуговой печи посто нного тока, в особенности в фазе перегрева в процессе плавлени , подвержены очень большим тепловым нагрузкам. // (W ы

Description

Вследствие вызванных электромагнитным силами потоков расплава в ванне подача тепла из перегретой зоны ванны расплава 8 на подовый электрод 13 еще .усиливаетс . Это выражаетс  в выплавлении металлических вставок 18 подового электрода в направлении дна 4 металлоприемника печи. Дл  устранени  этого недостатка как металлическа  18, так и неметаллическа  16 вставки на контактной с расплавом поверхности подового электрода 13 имеют длину, большую, чем ширина, и могут быть выполнены в форме полого цилиндра или меандраJ или пр моугольника, или спирали . При этом поверхность металлической вставки составл ет 30-70% от всей контактной поверхности электрода . Соотношение ширин металлической и неметаллической вставок составл ет от 2:1 до 1:5, Металлическа  вставка 18 подового электрода 13 непосредственно защищена от потоков в ванне и интенсивный теплообмен между ванной расплава 8 и подовым электродом уменьшаетс . 1 с. и 4 з.п, ф-лы, 7 ил.

1

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к электрическим печам посто нного тока дл  плавлени  металла .

Цель, изобретени  - повьш1ение срока службы электрода.

На фиг.1 дана электродугова  печь с подовым электродом, вертикальный резрез; на фиг.2 - подовый электрод, вид сверху; на фиг.З - подовый электрод с выплавленными металлическими вставками, вертикальньй разрезу на фиг.4 -на подовый электрод с вставками , выполненными в форме м еандра, вид сверху; на фиг.З - то же, с выполнением одной из вставок электрода в форме пр моугольников; на фиг.6 то же, с выполнением обеих вставок электрода в форме спирали; на фиг.7 - подовый.электрод, вид сбоку.

На фиг.1 показана электродугова  печь с металлоприемником 1 и крьшжой 2, при этом крьш1ка 2 печи кольцом 3 опираетс  на метаплоприемник 1 печи. Металлоприемник печи состоит из дна 4 с огнеупорной футеровкой 5 и стенк 6 с огнеупорной футеровкой 7. Над ванной расплава 8 установлен угольный электрод 9, который проходит внутрь печи через отверстие в крьш1ке 2, Дл  охлаждени  электрода 9 предусмотрено охлаждающее кольцо 10. Электрод 9 удерживаетс  в держателе 11 несущей консоли электрода 12. Не- суща  консоль 12 электрода соединена с устройством регулировани  электрода (не показано).

В дне 4 металлоприемника печи имеетс  подовый электрод 13, который конически расшир етс  внутрь металлоприемника печи. Подовый электрод 13 под дном 4 металлоприемника печи удерживаетс  выполненным в виде контактной гильзы элементом 14 подключени , который одновременно служит дл  соединени  с подводом тока посредством электрической подключающей линии 15. В подовьй электрод 13 со стороны, обращенной к ванне расплава 8 помещены неметаллические вставки 16 и 17, которые проход т приблизительно до половины подового электрода 13, смотр  по осевому направлению Последние состо т из трех вставок 16 в виде полых цилиндров и одной центральной вставки 17. Вследствие чего выполненные в виде круговых поверхностных колец металлические вставки 18 раздел ютс  друг от друга на узкие зоны. Неметаллические вставки 16 и 17 подового электрода 13 состо т из стандартного огнеупорного строительного материала, например из доломита или магнезита.

Металлические вставки 18 (фиг.1) подового электрода 13 изображены несколько выплавленными, а вставки 16 и 17 выступающими в виде дамбы и заход щими в ванну расплава 8. Элект |рическа  дуга, образованна  между острием верхнего электрода 9 и поверхностью ванны расплава 8, обозначена позицией 19 а линии электрического тока позицией 20. На фиг.1 схемати31

чески изображены проход щие симметрично к вертикальной оси печи, частичные потоки, движущиес  в ванне расплава, которые имеют как аксиальную , так и радиальную компоненты. В центральной области ванны расплава 8 сначала образуетс , во-первых, аксиальный поток кверху от подового электрода 13 в направлении средней области ванны расплава 8 и, во-вторых , аксиальный поток книзу от поверхности ванны по направлению к средней части ванны расплава 8, Так поток поворачиваетс  и направл етс  радиально стенкам 6 После следующег поворота поток направл етс  снова радиально к внутренности печи, касаетс  сверху действующих в качестве дамб вставок 16 и 17 так, что их контактные поверхности с ванной расплава остаютс  далеко не затронутыми расплавом.

Подовый электрод 13 (фиг.2) встроен В огнеупорную футеровку 5 дна 4 мет.аллоприемника печи. Подовый электрод 13 имеет один внешний и один внутренний круговые кольцевые металлические вставки 18, оба отделенные . друг от друга о.гнеупорной вставкой 16, служащей в качестве дамбы. Средн   металлическа  вставка 18 состоит из четырех, имеющих форму кругового кольца, отрезков. Последние.образуютс  тогда, когда сдвинутые на 90° прорези прерывают полную круговую кольцевую поверхность. В этих прорез х наход тс  распорки, которые объедин ют в одно механически прочное соединение , состо щие из огнеупорного строительного материала, вставки 16. В центре подового электрода 13 установлена центральна , состо ща  из огнеупорного строительного материала , вставка 17. Электромагнитные линии пол , которые проход т вокруг внешнего периметра подового электрода 13, показаны штриховыми лини ми 21. Перпендикул рно к штриховьм лини м 21 пол  и в радиальном направлении к подовому электроду 13 действуют силы, которые вызывают движение потоков в ванне расплава. Они схематически показаны стрелками 22.

На фиг.3 металлические вставки 18 показаны очень сильно выплавленными. Движение расплава ванны соответственно направлению стрелок 22 проходит

16063

мимо, каса сь их сверху, над действующими в качестве дамб вставками 16 и 17 и относительно узкие, имеюg щие форму круговых поверхностей колец , вставки 18 вообще не затронуты движением (по стрелкам 22) расплава в ванне. Только в верхней части зазоров , образованных вставками 16 и 17

10 действует поперечный поток, вызванный кинетической энергией основного потока (по стрелкам 22),. который однако не касаетс  контактных поверхностей вставок 18. Ширина неме15 таллических вставок 16 и 17 обозначена Ь, металлической вставки 18 Ъ,.

Выполнение вставок 16 в виде разделенных на отрезки полых цилиндров дает, кроме того, еще то преимуще20 ство, что при.опорожнении печи, когда электродугова  печь наклон етс  жидка  часть расплава остаетс  между вставками 16 и там снова затвердевает .

25 Если жидка  часть вставок 18 ме д вставками 16 и 17 при опорожнении печи вьшиваетс  вместе со всем расплавом , то дл  следующих процессов плавки относительно хрупкие вставки

30 16 и 17 в своей части, обращенной к ванне расплава 8, поддерживаютс  только распорками, а металлическа  подпирающа  часть контактных поверхностей отпадает. Это заключает в се35 бе опасность разрушени  верхней част вставок 16 и 17 при последующем процессе загрузки. Кроме того, поставлено под вопрос безупречное электрическое контактирование между поверх40 ност ми вставок 18 и твердым загруженным материалом при начале нового процесса плавлени ....

Внутри подового электрода 13 мо- 45 жет быть установлено любое число

вставок 16 и 17. Этим,при заданной г силе тока и установленной электропровод щей части подового электрода 13 его объем и диаметр увеличиваютс . ; 5Q Однако, тем больше теперь становитс  объем подового электрода 13, тем длиннее станов тс  электромагнитные линии пол  21 и тем сильнее уменьшаетс  движение в ванне расплава 8. gg Введение электрически непровод щих вставок 16 и 17 в подовый электрод 13 при неизмен ющемс  поперечном сечении провод щей металлической контактной поверхности вставок 18 воздействует , во-первых, на уменьшение ; движени  потоков в ванне расппаза,,во-вторых , контактные поверхности вставок 18 защищаютс  вставками 16 и ; 17 от нежелательных движений распла-, : ва в ванне. При выплавленной кон- ; тактной поверхности вставок 18 обра : зованию потока расплава ванны в зазо- i ре между двум  огнеупорными встав- I ками оказьгеаетс  преп тствие узостью I зазора. Вследствие малой протйжен- I ности зазора различие в напр женнос- i т х магнитного пол  в зазоре мало. I Поэтому получаютс  соответственно меньщие усили р привод щие в движение жидкость. Температура расплава в зазоре соответствует наверху температуре перегретого расплава ванны и внизу поблизости от контактной поверхности примерно равна температуре плавлени . Это означает различие в плотност х жидкостиJ котора  сверху легче и внизу т желее. Это расслоение противодействует движению (циркул ции ) расплава.

На фиг,4 металлические вставки 18 подового электрода 13 выполнены в форме меандра, на фиг.5 - в форме пр моугольника и на - в форме спиралиS при этом каждьм раз дополнительно ввод т неметаллические огнеупорные вставки 16„ Таким образом, подовый электрод 13 собран в единое целое. Вставки 18 и 16 подового электрода 13 могут проходить по всей аксиальной длине подового электрода. Дл  того,, чтобы обеспечить подвод тока к подовому электроду 135 металлическа  вставка 18 в области электрического элемента 14 подключени  выполнена по всему его диаметру компак тной.

Геометрическое выполнение металлической 18 и неметаллической 16 вставок не ограничиваетс  показанными примерами выполнени .

При заданной электрической подключаемой мощности электродуговой печи поперечное сечение подового электрода 13 выбирают по возможности большим и вставки 18 и 16 располагают по направлению линий электрического пол , то есть по направлению окружности

подового электрода 13, при этом длина также как выполнение подины выпук™

вставок 18 и 16 по отношению к их трубы с радиусом кривизны раврине должна быть большой.ным 30% радиуса подового электрода,

Поверхность подины 23 (фиг.7) вы-позвол ет избежать резкого перехода

полнена конической, при этом уголоСэлектрического тока и электромагнит0

5

0

5

0

5

5

0

между поверхностью подины 23 и контактной поверхностью вставок электрода 13 составл етS по меньшей мере 520 ,

Дно 4з стенки 5 и подина 23 печи (фиг«1 и 7) выполнены в виде симметричных тел вращени .

В дно 4 металлоприемника печи может быть встроено любое число подовых электродов 13о

Выполнение или металлических вставок контактной поверхности ванны расплава j или неметаллических5 по меньшей мере на отдельных отрезках,, . в виде полых цилиндров или в форме спирали , или пр моугольниковэ или в форме меандра при доле поверхности металлических вставок 30-70%,, в особенности 30-60% всей контактной поверхности электрода с ванной расплава дает возможность получить гибкую приспособл емость к существующим требовани м различных типов электрической дуги в отношении параметров по мощности и достичь стойкости и долговечности подовых электродов. При доле поверхности металлической части меньше 30% у1 1еньшаетс  срок службы элек- трода а больше 70% стойкость электродов снижаетс  за счет уменьшени  неметаллической части

Выбор соотношени  ширины металлических к ширине неметаллических вста- вок подового электрода в контактной поверхности с ванной расплава от 2:1 до 1s5 позвол ет с одной стороны , электропровод щие контактные поверхности разделить на узкие зоны, которые в значительной степени выпадают из под вли ни  движени  потоков в ванне расплава в результате чего повьш аетс  стойкость электрода, с другой стороны, размеры подового электрода5 как в отношении диаметра, так и по объему выбрать в зависимости от потока металла в ванне. Выход за эти соотношени  ухудшает стойкость электрода.

Выполнение дна металлоприемника печи приблизительно в форме усеченного конуса и выбор угла между конусной боковой поверхностью дна металлоприемника печи и контактной поверхностью электрода равным 20°,

ного ПОЛЯ с подового электрода в ванну расплава. Непрерывное расширение дна металлоприемника печи уменьшает движение расплава в ванне, которое воздействует на контактную поверхность электрода и тем самым повьшгает его стойкость.

Формула .изобретени 

Claims (5)

1, Электродугова  печь посто нного тока дл  плавлени  металлов, содержаща  свод, стены, подину, футерованные огнеупорным материалом, по меньшей мере один электрод, установленный в подине и состо щий по меньшей мере из одной металлической части и одной неметаллической из стандартного огнеупорного материала , отличаю- щ а   с   тем, что, с целью повьш1е- ни  срока службы электрода, металлическа  и неметаллическа  части на контактной с расплавом поверхности

электрода имеют длину больше, чем щи-25 контактной поверхностью электрода порин-у , причем металлическа  и неметаллическа  части выполнены в форме полого цилиндра или меандра, или пр моугольника , или спирали, а поверхнос металлической части составл ет 30-70 от всей контактной поверхности электрода .

2.Печь по п.1,отличающа  с   тем, что соотношение, ширин металлической и неметаллической частей в контактной поверхности электрода составл ет 2:1-1:5.

3.Печь по ПП.1 и 2, отличающа с  тем, что металлическа  часть в контактной поверхности выполнена из металла, химический состав которого аналогичен химическому составу расплава.

А. Печь по п.1, отличающа  с   тем, что поверхность подины выполнена в форме усеченного конуса, причем бокова  поверхность конуса образует с контактной поверхностью электрода угол в 20°.

5. Печь по п.1, отличающа  с   тем, что на границе с

дина выполнена выпуклой с радиусом кривизны, составл ющим 30% от радиуса электрода.

9иг. J

IS

Раг.

/

Редактор С.Петрушева

Составитель И.Чепикова Техред М.Ходанич

;j

иг.5

9аг. 6

Of

23

15

/

р11г.7

Корректор С.Черни