Способ нагрева металла

(59 С 21 С 5 52 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИС ИЗОБРЕТЕНИ ПЬСТВУ детельство СССР5/52, 1979.тельство СССР5/52 у 1979. 54) (57) 1. СПОСОБ ключающий расплав РЕВА МЕТАЛЛА,е металла в пет Ж К АВТОРСНОМУ СВ(56) 1. Авторское свР 671793, кл. С 21 С2, Авторское свидР 655348, кл. С 21 С чи при помощи электрической дуги,создаваемой с помощью униполярного генератора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, -что, с целью упрощения технических сРедств,и повышения надежности,электрическую дугу создают между расплавом металла и ротором униполярного генератора, а ротор располагают непосредственно над поверхностью расплава.2, Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что генератор обраимо используют в двигательном реИзобретение относится к металлургии, электротермии, термохимии, и,в частности, к нагреву расплавов,металлических шихт, шламов и т. и.н промышленных электродугоных печах.Известны и широко применяютсяспособы нагрева в электродугоныхпечах, заключающиеся в том, чтотепло передается расплану электрической дугой переменного тока, созданаемой между расплавом и электродами, подключенными к источнику переменного тока (1).Недостатком данных способов передачи тепла является сложностьподвода энергии к электродугоной 15печи, включающая ряд промежуточныхпонижающих трансформаторов и дросселей от сети высокого переменногонапряжения, причем подводку низкогонапряжения к дуговой печи проводят 20токопроводом и виде так называемойкороткой сети, являющейся однимиз важнейших участков в электрическом контуре печной установки и представляющей собой совокупность шин 25из электролитической меди длинойв 15-20 м и сечением до 1 м.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому эффекту является способ нагре 30на металла, включающий расплавлениеметалла н печи посредством электрической дуги, создаваемой с помощьюуниполярного генератора 2).,Недостатком известного способа является сложность технических средств,З 5при помощи которых осуществляетсясоздание и передача постоянного токабольшой мощности. При преобразовании от сети перемен ного тока к многочисленным устройствам типа трансФорматоров, дросселей, высоковольтных и низковольтных выключателей и т.п. добавляются и многочисленные вентили, преобразующие переменное напряжение в постоянное, В этих условиях более целесообразно питание от генераторов постоянного тока н ниде униполяриых генераторов. Питание от униполярного генератора электродугоной печи является наиболее оптимальным с технологической точки зрения, так как большие постоянные токи (до ста килоампер) при низком напряжении (десятки вольт) способствуют выработке наиболее качественной металлургической продукции.Основным недостатком известного способа является необходимость в наличии короткой сети иэ медных шин и сложность снятия столь больших 60 токов с вращающегося ротора униполярной машины, что заставляет изготавливать весьма дорогостоящие, сложные и малонадежные токосъемные устройства со своей системой нагрева и снабже- ,у ния жидким металлом, создания герметизированной вакуумной системы, обеспечения инертной газовой среды и других приспособлений со своей контрольной аппаратурой.Причем н токосъемной системе теряется значительное количество энергии (до половины общих потерь) и поэтому создание высокоэффективныхуниполярных машин на большие мощнос-ти всецело зависит от создания токсВсъемного устройства на большие токи.Белью изобретения является упрощение технических средств и повышениенадежности.Укаэанная цель достигается тем,что согласно способу нагрева металла, включающему расплавление металлав печи при помощи электрической дуги,создаваемой с помощью униполярногогенератора, электрическую дугу создают между распланом металла и ротором униполярного генератора, а роторрасполагают непосредственно надпонерхностью расплава,Причем генератор обратимо используют в двигательном режиме,Дугу создают обычным способом,например, помещая между вращающимсяротором и расплавом проводник в виде графита, который удаляют и т.п.Мощность дуги регулируют изменениемчисла оборотов ротора, Например, роторс радиусом г=1,5 м вращают со скоростью 20 м/с в магнитном поле с индукцией ВТл и при сопротивлении цепиК=10Ом получают ток 1=П:К=(1 Тл хх 1,5 м х 20 м/с):10Ом = 30000 А(при напряжении П=ЗО В),.а при 30 м/сток уже 45000 А при напряжении 45 В.Регулирование возможно и путем изменения индукции магнитного поля, пронизывающего ротор.Создание непосредственного электродугового контакта между роторомунинолярной машины и расплавомпозволяет отказаться от весьма сложной системы с токоаъемом от роторауниполярной машины и от массивноготокопровода в виде короткой сетиюсвязывающую униполярную машину иэлектродуговую печь,На чертеже изображено одно извозможных устройств для осуществаения предлагаемого способа нагрева.Способ осуществляют следующимобразом.Подлежащий нагреву расплав 1 рас полагают в металлическом поддоне 2 электродуговой печи, ротор 3 униполярного генератора располагают непосредственно над поверхностью расплава 1 и создают электрическую дугу 4 между расплавом 1 и ротором 3. Токопровод электрически соединяют с металлическим поддоном 2 и выводом генератора от вала ротора 3.1101453 Составитель А. ШЕрбаковТехред Т. Маточка Корректор А.ференц Редактор Н.Джуган Заказ 4724/14 Тираж 540 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Генерирование постоянного тока в униполярном генераторе для дуги 4 обеспечивают вращением ротора 3 генератора от своего привода (не пока-: зан), а регулирование тепловой мощности, передаваемой дугой расплаву, осуществляют изменением скорости вращения ротора, чем обеспечивают оптимальный режим мощности передачи тепла благодаря прямой пропорциональ. ности между скоростью вращения и сни маемой мощностью. При необходимости та или иная часть генерируемой энергии может быть передана другим потребителям, например униполярному дзигателю, выполненному по предлагаемому . 15 способу для нагрева расплава в той или другой дуговой электропечи. В этом случае униполярный двигатель включается в рассечку токопровода и осуществляют преобразование не только в тепловую энергию, но и в механическую, причем токосъемпое устрой ство униполярного двигателя также выполнено в виде дугового контакта с расплавом, 25В виду отсутствия необходимости в точной обработке ротора и даже его шлифовке ротор 3 изготавливают иэ недорогих металлов (чугун, недогие стали и т,п.) беэ специальнойбработки, со сменным ободом иэ бЬлее иэносоустойчивого металла или изметалла с легирующими примесями,вводимыми при дуговом воздействиинепосредственно в расплавПредлагаемый способ по сравнениюс известными обладает следующимитехнико-экономическими преимущества-.ми: отсутствием дорогостоящего токопровода короткой сетиф из электролитической меди весом до десятковтонн и не менее дорогостоящей системытокосъема униполярного генератораи приводит к значительному упрощениютехнических средств для осуществления способа, т.е. уменьшению их габаритов и веса,что,более чем вдвое,уменьшает общую стоимость.Кроме того, уменьшение потерь вцелом достигается при отсутствии потерь в указанных элементах в процессеэксплуатации, что приводит к значительной экономии энергии в виде теплаи электричества, способствуя уменьшению общих затрат, причем, отсутствиеуказанных элементов (трансформаторы,дроссели и т.п.) значительно увеличивает надежность КПД и другие нараяетры,