Электродуговая печь

Изобретение относится к печам для получения электроплавленных огнеупорных материалов, в частности к электродуговым печам. 5Цель изобретения - повышение эффективностии использования мощности индуктора при сохранении интенсивности перемешивания.На фиг. 1 представлена печь, об щий вид, вертикальный разрез; на фиг. 2 - схема расположения индуктора относительно электродов.Электродуговая печь включает корпус 1 с футерованной ванной и разме щенный в подине печи индуктор 2. Вертикально установленные электроды 3 проходят через крышку 4 и размещены на равном расстоянии один от другого и от оси печи. Оси электродов 3 обра зуют в плане треугольник, являясь его вершинами (фиг. 2). Иидуктор 2 установлен своей продольной осью параллельно одной из сторон треугольника, образованного электродами. Центр индуктора О смещен относительно центра печи 0 в сторону электрода, противолежащего указанной выше стороне треугольника на величину ДЬ=(0,25- -0,075)2 К,где К - расстояние от оси30электрода до оси печи. Ширина индуктора 2 составляет Ь=(0,75-0,80)2 К, а его длина 1=(1,8-П),где Р Р, - диаметр ванны.35Экспериментально установлено, что установкой индуктора продольной осью параллельно одной из сторон треугольника, образуемого электродами, достигается минимально возможная ширина индуктора Ь=(0,75-0,80)2 Ц обеспечивающая требуемую интенсивность перемешивания расплава, При отклонении от параллельности продольной оси индуктора из сторон треугольника электродов происходит увеличение ширины индуктора, определяемой из условий полного охвата токовой зоны в расплаве, В противном случае происходит "оголение" некоторой части токовой зоны от магнитного поля, что приводит к снижению интенсивности перемешивания. При соблюдении указанного условия также минимальны его габариты, расход материалов на изготовление индуктора, вес и потребляемая им мощ 55ность.Смещение центра индуктора относительно центра печи к противоположному указанной стороне электроду на величину дЬ (0,025-0,075)2 К и ширина индуктора Ь=(0,75-0,80)2 К также обусловлены требованием полного охвата всехтоковых зон в расплаве магнитным полем индуктора и максимального использования мощности индуктора,При смещении центра индуктора относительно центра печи менее Ит= 0,025 2 К и более ДЬ=0,075 2 К и уменьшении его ширины менее чем Ъ 0,75 2 К происходит усиление выдувания дуг к стенкам печи, повышение температурных градиентов между центральной и противоэлектродными зонами, усиление физической и химической неоднородности из-за снижения интенсивности перемешивания вследствие "оголения" части токовой зоны от магнитного поля индуктора.Увеличение ширины индуктора более Ь 0,80 2 К приводит к росту потребляемой мощности индуктора, увеличению его габаритов, веса и расходу материалов на его изготовление при практически том же достигаемом результате.Уменьшение длины индуктора менее чем 8=0,9 2 К приводит также к неполному охвату токовой зоны в расплаве магнитным полем, что приводит к перечисленным нежелательным явлениям. С другой стороны магнитная индукция над поверхностью индуктора определяуРется выражением В=ВОГ ", где 8 воздушный зазор, Й - полюсное деление, С уменьшением длины индуктора уменьшается и полюсное деление,Это приводит к усилению затухания магнитной индукции с расстоянием от поверхности индуктора, Для создания необходимой интенсивности в объеме расплава при малой длине индуктора требуется значительно большая мощность, Увеличение длины индуктора более ь=Э ь ограничено габаритами печи, сложностью компоновки индуктора.Электродуговая печь работает следующим образом,Мелдду электродами 3 поджигают дугу и после появления жидкой ванны и устойчивого горения дуги начинают в течение плавки периодически перемешивать расплав с помощью индуктора 2.Загрузка шихты проводится по мере ее наплавления. После набора необходимой5 1512ванны подачу шихты прекращают, расплавперегревают в течение 10-5 мин приэлектромагнитном перемешивании, затем печь и индуктор отключают, расплав сливают в специальные формы.Для исследования влияния расположения индуктора относительно электродов на достижение поставленной целипроводят эксперименты.Экспериментальную плавку осуществляют на модели. трехфазной электродуговой печи, имеющей параметры: диаметр корпуса Эд 0,22 м, расстояниеоси электродов от оси печи К=0,04 м,Параметры индуктора; длина Ь 0,22 м,ширина Ь=0,095 м, число фаз ш=З, Ширина индуктора выполнена заведомобольшой для исследования ее влиянияна интенсивность перемешивания, 20Исследованы различные вариантырасположения индуктора относительнотреугольника электродов, Требуемаяширина индуктора, определяемая иэ условия полного охвата магнитным полемвсех токовых зон, устанавливается путем экранирования поверхности индуктора ферромагнитными листами, Ширинаиндуктора максимальная при перпендикулярности его продольной оси к одной ЗОиз сторон треугольника электродов исоставляет Ьд .=7,0 10 м, По мереотклонения от перпендикулярности продольной оси индуктора к указаннойстороне и приближения к параллельности этой стороны ширина индуктора не 35прерывно уменьшается и становится минимальной при их параллельности Ьиин==(6, 0-6,4) 10 м=(0,75-0,80)2 К,При дальнейшем уменьшении ширины индуктора до 0,702 К=5,6 10 м происходит снижение скорости перемешивания модельной жидкости с Ч, =5,910 м/с до Чо =5,4 10 м/с, т.е. на8 Е, Увеличение ширины индуктора до 45Ь=0,852 К практически не приводит кизменению скорости перемешивания, Приэтом возрастает мощность индуктора,необходимая для создания требуемойв рабочей зоне интенсивности магнитного поля с 8=5 кВа до 5=5,7 кВа,т.е. на 1 ЗЕ,Смещение центра индуктора относительно центра печи менее чем ДЬ==0,075 2 К=6 10 м приводит к "оголению" приэлектродных токовых зон отмагнитного поля и снижению усилий,создаваемых в жидкости. Это приводит934 6к снижению скорости перемешивания с Ч =5,9 см/с до Ч 5,5 см/с, т,е. на 7 . Снижение интенсивности перемешивания наблюдается и при уменьшении длины индуктора менее Ь 0,92 К.П р и м е р, На трехфазной лабораторной электродуговой печи осуществляют плавку форстеритовых огнеупоров. Шихта включает 803 отходов асбестового производства и 203 обожженного магнезита,Параметры печи: диаметр корпуса 0=0,30 м, расстояние от оси печи до электродов 2 К 0,095 м. В экспериментах применяется вышеуказанный индуктор. Плавки проводят при токах 1 200- 220 А, напряжениях 11=100-110 В. Мощность индуктора составляет 8=10 кВА. После наплавления блока и его остывания исследуется химический состав центральной и периферийной противо- электродной зон. Цля сравнения плавки проводятся в печи с параметрами индуктора, отличными от предлагаемых.В таблице представлен химический состав различных зон электроплавлеиного форстерита.Влияние ширины и длины индуктора и его смещения относительно центра печи оценивается по различию химического состава в центральной и периферийной противоэлектродной зонах, где происходит "оголение" ее от магнитного поля, при уменьшении ширины индуктора менее Ъ=(0,75-0,80)2 К.Как видно из .таблицы, при уменьшении ширины индуктора до Ь=О,70 2 К =6,5 см появляется значительная неоднородность химического состава по зонам блока.Например, содержание МяО (основного компонента) в центральной и пери-. ферийной противоэлектродной зонах блока отличается на 4,8 Е, тогда как при ширине Ъ=0,07 м практически в содержании нет разницы."Оголение" периферийных противоэлектродных зон при уменьшении длиныиндуктора с 1=0,9 2 К до 1=0,82 К иснижение интенсивности магнитной индукции в расплаве вследствие этого приводит к снижению интенсивности перемешивания. Это приводит к появлению химической неоднородности в указанных зонах. По содержанию МяО указан1512934 ные эоны различаются на 4)7 Х) а по 810 - на 4)63,Предлагаемая электродуговая печь позволяет при сохранении необходимой интенсивности перемешивания обеспечить более эффективное использование мощности индуктора. Уменьшение ширины индуктора с Ь"0,85 )2 К=6,810м до Ь 0)752 К 6)4)10 м приводит к снижению потребляемой индуктором мощности с Б) 5)7 кВА до 8=5 кВА, т.е. на 133) при сохранении скорости перемешивания 7 5,9)10 м/с. При этом уменьшается вес индуктора с Р 21 кг до Р"19 кг. Также сохраняется требуемая химическая однородность блока. Таким образом, высокая интенсивность перемешивания обеспечивается при минимальной ширине и мощности индуктора. Содержание, Х Характеристика Зона Ширина ин.дуктора исмещение,см 1 810 М 80 А 1 0РеО СаО Относительная однородность во всех зонах Ь 7 Цент(0,75 )2 К) ральная 31,4 58,7 1,93 2,56 4,41 1,30 АЬО)25 30 4 57 9 2 48 2 585 28 1,89Химическая неоднородность в различных зонах ЬЬ,25 31,0 52, 1 3,09 3,72 6,95 Ь 6)5(0,7 2 К)2=0)82 К 56,9 2,53 1,7156,1 2,53 2,08 32,2 5,21 1,306,28 2,02 То же 31,2 0,07 м 35)0 53 2 1,95 3 02 5,20 2,54 ПротивоэлектроднаяПротивоэлектроднаяЦентральнаяЦентральнаяПротивоэлектродная Формула изобретенияЭлектродуговая печь, содержащаякорпус с футерованной ванной, крышкус электродами, установленными в вершинах треугольника, и индуктор, размещенный в подине печи, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения эффективности использова ния мощности индуктора при сохранениивысокой интенсивности перемешивания,электроды установлены в вершинах равностороннего в треугольни, индукторпродольной осью параллельно одной из 15 его сторон, а центр индуктора смещенотносительно центра печи к противоположному этой стороне электроду на(0,025-0,075)2 К, ширина индукторасоставляет (0,75-0,80)2 К, а его дли О На - 1,8 К-РЬ) где Н - расстояние отоси электрода до оси печи, Р б - диаметр ванны печи.1512934 г Составитель Н. БррисоКозориз Техред А,Кравчук рректор А, Обручар тор КНТ СССР Производственно"издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 6032/22 Тираж 418ВНИИПИ Государственного комитета ио иэобрете113035, Иосква, Ж, Раушск Подписное киям и открытиям ая наб., д. 4/5