Способ управления печью для переплава расходуемых электродов в начальный период плавки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09 ОИ 2 А 4(51 Р 27 0 19 00 ф С 22 В 9/18 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИР Ъ д В" ". ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) . Патент Англии В 1263468, кл. Н 05 В 31/18, 1972.2. Авторское свидетельство СССР У 982519, кл. Н 05 В 3/60, 1981.(54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕЧЬЮ ДЛЯ ПЕРЕПЛАВА РАСХОЛУЕИЫХ ЭЛЕКТРОДОВ В НАЧАЛЪНЬЙ ПЕРИОД ПЛАВКИ включающий измерение расхода электроэнергии и скорости плавленияэлектрода, изменение мощности приразогреве электрода и перемещениеэлектрода, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения производительности печи путем сокращениявремени выхода на режим программного наплавления слитка, разогревэлектрода начинают на максимальнойдля данного технологического. процесса мощности и путем снижения мощности на 5-1 ОА и заглубления электрода до ликвидации преддуговогорежима поддерживают скорость плавления электрода равной нулю, сравнивают заданный расход электроэнергии в начальный период плавки с текущим и при их равенстве увеличиваютмощность печи до величины, соответ"ствующей началу программного плавления электрода.Изобретение относится к электро- термии и касается способа управления печами для переплава расходуемых электродов.Рабочий процесс в печах для пере" плава делится на три периода: начальный период, период программного наплавления слитка и период выведег. ния усадочной раковины.Главной целью управления печью при программном наплавлении слиткаквазистационарном режиме плавки) является обеспечение определенных тепловых условий формирования слитка и показателей качества металла: температурных градиентов на фронте кристаллизации, глубины жидкой металлической ванны, формы фронта кристаллизации, скорости кристаллизации металла. Это достигается за счет точного поддержания параметров плавки в соответствии с программными, меняющимися во времени значениями. Одним из задаваемых параметров является скорость плавления расходуемого электрода, которая существенным образом влияет на показатели качества металла и производительность печи.Основным содержанием начального периода является разогрев электрода аккумуляция тепловой энергии повышение его теплосодержания), начало плавления электрода нестационарный период плавления) и переход к квази- стационарному режиму плавки. При переходе к программе наплавления слит ка момент выхода на квазистацио.нарный режим ) скорость плавления электрода должна соответствовать ее начальному программному значению При этом теплосодержание электрода должно соответствовать значению, обеспечивающему его плавление со скоростью Чо теплосодержанию Мо ).1 Известен способ управления, прикотором поддерживают заданное сопро-.тивление шлаковой ванны путемперемещения электрода, управляя приэтом мощностью, поступающей в печьот источника питания, в функции отскорости плавления 11.Недостатком способа управленияявляется то что к моменту выходана квазистационарный режим теплосодержание электрода является произ.вольной величиной и в общем случаене совпадает с величиной 4 , соФорсированный разогрев электрода начинается сразу после включения печи и заключается в том, что в печь вводится электрическая мощность, соответствующая максимально допустимому из технологических соображений значению 1,из условий безопасного нагрева поддона), При этом происхо 6002 2ответствующей начальному программномузначению скорости плавления ЧЭто влечет за собой ухудшение качества металла, трудности управленияпечью в квазистационарном режиме,увеличивает нестабильность основныхпараметров плавки и может привестик потере управляемости печи.Наиболее близким по технической 1 О сущности и достигаемому результатук предлагаемому является способуправления электрическим режимомэлектрошлаковой печи, при которомизмеряют расход электроэнергии и 15 скорость плавления электрода, измеряют, мощность при разогревеэлектрода, перемещают электрод,измеряют сопротивление шлаковойванны, фиксируют положение остановки 20 электрода 1.23.Недостатком известного способаявляется низкая производительностьза счет невозможности сокращениянестационарного периода плавления 25 электрода в начальный период плавки.Цель изобретения - увеличениепроизводительности печи за счетсокращения времени выхода на режимпрограммного наплавления слитка.30Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу управленияпечью для переплава расходуемыхэлектродов в начальный период плавки, включающему измерение расходаэлектроэнергии и скорости плавленияэлектрода, изменение мощности приразогреве электрода и перемещениеэлектрода, разогрев электрода начи-.нают на максимальной для данноготехнологического процесса мощности ипутем снижения мощности на 5-10% изаглубления электрода до ликвидациипреддугового режима поддерживаютскорость плавления электрода равнойнулю, сравнивают заданный расходэлектроэнергии в начальный периодплавки с текущим и при их равенствеувеличивают мощность печи до величи-.ны, соответствующей началу програм".много плавления электрода.50% 3дит увеличение теплового потока,поступающего на рабочий нагрева-емый ) торец электрода и его разогрев,Тепло распространяется по электродувдоль оси, его теплосодержание увеличивается, одновременно растет темпе-,ратура рабочего торца.При нагреве торца до температурыплавления начинается плавлениеэлектрода. Контроль начала плавленияможет проводиться различными способами, например, для печей электрошлакового переплава - по обнаружению преддугового режима или по увеличению сопротивления шлака, длявакуумных дуговых печей - по появлению характерной пульсации напряжениядуги.Длительность этого этапа Т опре;деляется от момента включения помомента начала плавления,Второй этап проводится посленачала плавления электрода и характеризуется тем, что мощность плавноснижают на 20-407 таким образом,что рабочий торец электрода имееттемпературу, равную температуреплавления, а скорость плавления близка или равна нулю.Режим снижения мощности, обеспечивающий поддержание этих двух параметров 1 температуры торца и скоростиплавления) может быть реализованразличными способами. Так, например,можно изменять мощность, вводимуюв печь на втором этапе в соответствииЗ 5с расчетными данными, полученными,при математическом моделированиипроцесса переплава на ЭВМ при следу-.ющих условиях: температура рабочеготорца равна температуре плавления, 40скорость плавления равна нулю.При плавке в печах электрошлакового переплава второй этап можнопроводить следующим образом. 45После определения момента начала плавления 1,признак окончания первого этапа по возникновению преддугового режима мощность, вводимую в печь, снижают на 5-103, одновременно 50 опускают электрод до ликвидации преддугового режима. Далее контролируют динамику плавления электрода по преддуговому режиму. При следующем возникновении преддугового режима 55 признак возобновления плавления) мощность снова снижают на 5-107 и одновременно заглубляют электрод в 002 4шлак до ликвидации преддугового режима. Эта операция повторяется несколько раз,Длительность второго этапа Т и,соответственно, общая длительностьначального периода определяются всоответствии с текущим расходомэлектроэнергии. Расход электроэнертсии контролируется с момента включения печи и его текущее значениесравнивается с заданным значением М ,обеспечивающим начало плавленияэлектрода с программной скоростью.Что значение определяется по формулефзбнйло".Фгде 3 - коэффициент теплопроводности переплавляемого металла; Тдтемпература плавления переплавляемо.го металла; Ч - линейная программная скорость плавления электрода;тепловой КПД печи.После того, как расход электроэнергии достигнет значения Юовторой этап заканчивается и мощность,вводимую в печь, увеличивают дозначения, соответствующего скоростиплавления У и задаваемого технологами. При этом для повышения произ,водительности процесса значение Чацелесообразно устанавливать науровне верхнего предела технологически допустимой зоны скорости плавления.Длительность второго этапа зависитот типа печи, теплофизических свойствпереплавляемого металла, диаметраэлектрода и возрастает при его увеличении; например, при выплавкеслитков диаметром 0,5-1,65 и методомЭШП она составляет от 10 до 30 мин.При таком способе ведения начального периода плавление электроданачинается сразу по программе ипериод нестационарного плавленияотсутствует. В том случае, еслив начальный период будет в печьвведено электроэнергии больше,чем ее расчетное значение Фдофзлфмо 1плавление электрода начнется со скоростью, большей Ч и выход напрограммный режим заййет большеевремя. В том случае, если в началь."ный период наоборот будет введеноэлектроэнергии Ю меньше, чемЭрасчетное значение Ж(Ф( Ж о )плавление электрода начнется с мень-.шей скоростью, чем нужно по. программе и также выход печи на проФ1136002грамм режим за метный ежим займет большее время. переключения ступеней трансформатораВ обоих случаях требуется дополни- на 150-200 кВт.тельное регулирование мощности печи, Далее, при новом возникновенииСтабильность плавки ухудшается. преддуговго режима это свидетельК оме того наплавление слитка со 5 ствует о возобнОвлении плавленияскоростями отличными от,программных . электрода), его подавляют, заглубляяскоростями,значений, приводит к ухудшению макро- электрод в шлаковую ванну, и сноваи микроструктуры слитка и качества снижают мощность.выплавляемого металла. Этот процесс, заключающийся в сниСпособ управления начальным пери- женки мощности, вводимой в печь10одом осуществляется следующим об- каждые 4-7 мин, продолжается до техпор, пока общий расход электроэнерПлавку ведут на печи СКБв гии не достигает величины 1300 кВтф ч.кристаллизаторе диаметром 1,3 м. Контроль тока, напряжения, мощносПереплавляют расходуемый электрод , ти и расхода электроэнергии на печи15диаметром 1 м из СТ 22 К. Начальное осуществляется с помощью ваттметпрограммное значение линейной ско- ра и счетчика электроэнергии, которости плавления 9 равно 0,2 м/ч, рые входят в комплект измерительнойтепловой коэффициент печи составляет аппаратуры печидлительность второ"0,2, Значение расхода электроэнергии 20 го этапа составляет в данном случаесоответствующее Ч, вычисляется . 15-20 мин ).следующим образом: После этого мощность в печи подоп 35 Вт/м град 1500 гп нимают до значения 1700 кВт, что/ 0,2 м/ч 0,2 соответствует начальному программно-му значению скорости плавления, и1300 кВт ч,переходит к выполнению программногоПосле включения печи повышаютнаплавления слитка.значение мощности, вводимой в печь, . В результате общее время выходапутем переключения ступеней тРанс- на режим программного наплавленияформатора до значения 2000 кВт.З 0 слитка уменьшилось на 15 по сравнеПрогрев электрода осуществляется нию с существующей технологией ив его крайнем верхнем положении вобеспечен выход на заданное програмшлаковой ванне. Начало его плавлемное значение скорости плавленияния фиксируют по возникновению с точностью + 20 кг/ч.преддугового режима.Контроль преддугового режима Применение изобретения позволит35осуществляется с помощью ампер- увеличить выход годного продукта на.метра, включенного в электрическую 1,5 засчет сокращения доннойобрези,цепь печи. О его возникновении улучшить структуру и качество поверхсудят по возникновению колебаний40ности за счет повышения точностивеличины измеряемого тока, а о его выхода на заданные программныеподавлении - по исчезновению коле- параметры плавки, повысить проиэводибаний. Кроме того, в качестве тельность установок на 2 за счетиндуктора преддугового режима сокращения начального периода плавможно использовать двухлучевой45ки и проведения основного периодаэлектронный осциллограф, на один на верхней границе зоны допустимыхканал которого подают ток, а на технологических ограничений скоростидругой - напряжение печи. наплавления, сократить брак на б .После начала плавления электрода и получить экономический эффектего заглубляют в шлак до давления 135000 руб. в год на крупнотоннажныхпреддугового режима, снижая при этом 5 электрошлаковых печах для переплавамощность, вводимую в печь, путем расходуемых электродов типа ОКБ.ВНИИЯ Заказ 10269/29, Тираж 569 ПодписноеФилиал ШШ фПвтемтф, г.ужгород, ул.Проектная, 4