Способ плавления металла в дуговой электропечи

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1792982 А 21 С 5/52, С 22 В 9/2 УДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ОМСТВО СССР ПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИАВТОРСКОМУ СВИДЕТ 5 ЗОБРЕТЕНИЯЕЛЬСТВУ 2) 4848498/02ты и дополйительйо на электрод и включен- ) 09,07,90 , .: ; " ную параллельно ему переменную емкбсть ) 07.02.93, Бюл, М 5:подают и контролируют напряжение высо- ) Запорожский-индустриальный институт кой частоты, опускаЮт элЕктрод до момента ) Е.В, Годецкий и М,Г. Безкровный .заданногб по технологии снижения величи) Сапко А,И, Исполнительныемехайизмы ны напряжения высокой частоты, изменяют гуляторов мощности дуговых электропе- значение переменной емкости до:достиже- . М.: Энергия, 1980, с. 131, : ния величиной найряжения высокой часто- Автоматическое управление электро- ты первоначального значения, после чего мическими устайовками./Под ред, А,Д, опускают электрод до момента зажигания енчанского,М,:Энергоатомиздат, 1990, с, дуги. Выдерживая заданное расстояние 1-275,:. " между электродом и шихтой и контролируя ) СПОСОБ ПЛАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА ВДУ- мощность силовой электрической дуги, ВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ"обеспечивают устойчивое горение высоко- ) Изобретение относится к электроме- вольтйой электрической дуги, которая в лургии. Цель - повышение производи- свою очередь обеспечивает устойчивоеЯ ьности печи, сокращение потерь горение силовой электрической дуги. Поктроэнергии и электродов за счет йсклю-: ложительный эффект: увеличение произвоия короткого замыканияпри зажиганиидительности печи на 17-200, снижение ги, Сущность изобретения: на:электродрасхода электроэнергии на 20 - 300 и электдают напряжение промышленной часто-родов йа 50;6.1 табл 4 ил.(7 (5 та те эл че и л Изобретение относится к области элекметаллургии и может быть использовано уговых электропечах при расплавлении талла, Современный способ плавления мела в дуговой электропечи (1) включает дачу на электроды напряжения промышнной частоты, зажигание электрическихпутем короткого замыкания электрода с хтой и непосредственно плавление мела горя щими электрическими дугами.В период расплавления твердой шихтыза того, что шихта холодная при низкой мпературе в печи, дуги имеют очень маю длину(8-10 мм) горят неровно, перебра-.ваются с одного куска металла на другой. 0В небольшом объеме под электродом выде- Яляется мощность, измеряемая тысячами ки- К) ловаттСОЭто приводит к быстрому расплавлению металла, расположенного под электродом, подплавившиеся куски металла обваливаются, что приводит к угасанию дуг, Их зажигание осуществляется путем короткого ф замыкания электрода с шихтой,В результате возникают колебания мощностй, частота которых по экспериментальным исследованиям на печах емкостью 50-200 т составляет 0,2 - 3,8 Гц,Каждое короткое замыкание должно быть ликвидировано, так как оно приводит к прекращению полезного выделения мощ 1792982ности при максимальных потерях, значительному снижению коэффициента мощности установки. При длительности короткогозамыкания 2 - 3 с и частоте 5 замыканий вминуту печь работает с отклонением от рационального режима 20-25 времени расплавления.Существующий способ приводит к затягиванию периода расплавлейия, к понижени.о производительности печи, увеличениюрасхода электроэнергии и электродов и кснижению коэффициента мощности (2).(елью изобретения является повышение про: зводительности печи, сокращениепотерь электроэнергии и электродов за счетисключения короткото замыкания при зажигании р,; ги,Пгставлейная цель достигается тем, чтов с.:обе, включающем подачу напряженияпрсмышлейной частоты на электроды, зажигание дуги при перемещении электрода,на электрод и включенную параллельно емупеременную емкость дополнительно подают и койтролируют. напряжение высокойчастоты, опускают электрод до момента заданного по технологии снижения величинынапряжения высокой частоты, изменяютзначения переменной емкости до достйжения величиной напряжениявысокой частоты ггервоначального значения, после чегоопускают электрод до момента зажиганйядуги.На фиг, 1 представлена схема, с помощью которой реализован разработанныйспособ плавления металла; на фиг. 2 - электрическая модель дуговой сталеплавильнойпечи и схема подключения генератора; нафиг. 3 - прйнципиальная электрическая схема; на фиг,4 - упрощенйая принципиальнаяэлектрическая схема.Способ осуществляют следующим образом,На электрод 1 подают напряжение промышленной частоты с силового трансформатора 2. Кроме того, на электрод 1дополйительно подаютвысоковольтноевысокочастотное напряжение с генератора 3,включенного через повышающий трансформатор 11. Один из выводов трансформатора11 подключают к электроду 1 через ограничивающую емкость 12, Емкость 12- предохраняет вторичную обмотку трансФорматора 11 от коротка"о замыканйя в Случае расстойкирезонансного контура.Второй вывод трансформатора 11 заземляют и через емкость 13 и рисоедийяют к концутрубошины 14, к которому присоединена кабельная гирлянда 15 (фиг, 1, 2),Трансформатор 11 нагружают на резонансный контур, образованный индуктивностью трубошины 4,резонансной емкостью 5, емкостью 13 и естественной емкостью 16 (образованной между рукавом 17. и стойкой 18), индуктивностью электрода 9 и 5 емкостью 8 между электродом 1 и шихтой 7(фиг. 3, 4). С помощью стабилитрона 6 предохраняют силовой трансформатор 2 от электрического пробоя изоляции в случае возникновения всевозможных аварийных 10 ситуаций.:Индуктйвность электрода 9 пренебре " жимо мала; а емкость между электродом 1 ишихтой 7 составляет от 20 до 2000 пФ, следовательно на частоте 400 Гц в ветви будет 15 преобладать емкостное сопротивление. Емкости 13 и 16 включенМпараллельно. Емкость 16 составляет 100-300 пФ.Параллельно включенная емкость 13 (0,5 мкФ) предназначена для прямого соедлне ния резонансного контура с землей, и дляпредотвращения короткого замыкания вторичной обмотки силового трансформатора 2. То есть емкость 13 обладает ничтожно малым емкостным сопротивлением при час тоте 400 кГц.Находящийся под напряжением электрод 1 опускают до образования значительной паразитной емкости 8 между электродом 1 и шихтой 2, постоянно контро лируя величину высоковольтного. напряжения высокой частоты, При образовании зйачительной паразитйой емкости 8 между электродом 1 и шихтой 7 значительно снизится величина высоковольтного напряже ния высокой частоты,: В этовремя останавливают перемещение электрода и увеличивают упавшее высоковольтное напряжение оысокой частоты до первоначального значения. После чего опу скают электрод 1 до расстояния от шихты 7,на котором между электродом и шихтой вспыхивает электрическая дуга в результате высоковольтного пробоя воздушног 6 промежутка. После чего прекращают перемещение электродэ. Зажженная электрическая дуга с помощью высоковольтного напряжения высокой частоты обеспечивает зажигание мощной электрической дуги низковольтным напряжением промышленной 50 частоты с помощью которой происходитплавление металла, При выдерживании задайного расстояния между электродом и шихтой, контролируя мощность силовой электрической дуги, обеспечивается устой чивое горение высоковольтной электрической дуги, кбторая в свою очередь обеспечивает устойчивое горение силовой электрической дуги низковольтного напря- жения промышленной частоты. Таким образом, исключается прямой контакт электрода:,ноно тра жен сим 3 К форм вы ко за вы о г я, и росе ов ж асФормулСпособ плаэлектропечи, вк. дов за с ния при электрод ременну йа пряже электродлогии снсокой ет исключенизажигании дуги включеннуюю емкость подние высокойдо момента, зижения величиастоты, из я короткого зэмыкаи, дополнительно на параллельно ему пеают и контролируют частоты, опускают аданного по техноны напряжения выменяют значение 1 с щихтой 7 и необходимость в постоянном Зажигании тухнущей электрической дуги,а принципиальной электрической схеме иг. 3, 4) изображено подключение к эле троду 1 одной фазы силового трансфор ра 2, а также подключение высоковольо генератора высокой частоты 3.енератор 3 нагружен на резонансный кон ур, настроенный в резонанс с частотой ген ратора 3, образованный индуктивйо сть 4 и переменной емкостью 5,ндуктивность 4 является естественй индуктивностью короткой сети (в частоте, трубошины, соединяющей сформатор 2 с электродом 1. 15 В случае идеальной настройки резонансно контура его активное сопротивление мак имально и определяется формулой,Р г, 20Йэ = где - циклическая частота генера индуктивность трубошин, Я - активное сопротивление резонанконтура, В этом случае высоковольтное найр е высокой частоты на электроде 1 ма льное. о вторичной обмотке силового тра атора высоковольтное йапрякени кой частоты не прикладывается, одн ловой трансформатор 2 дополнительн щен стабилизатором напряжения 6 о ковольтного электрического пробо яции. В случае расстройки резонансн онтура его сопротивление снижаетс кающий через контур ток возрастает етственно падает высоковольтное н ение на электроде 1 до сколь угодн М малри величины.Таким образом, исключается вонос ь зажигания электрической дуги нсто нии электрода 1 от шихты 7,Основной причиной расстройки резонан ного контура является переменная емЪ а изобретениявления металла в дуговойлючающий подачу напряже ной частоты на электроды при перемещении электро щийся тем,что,сцелью изводительности печи, со ь электроэнергии и электро кость 8 между электродом 1 и шихтой 7,изменяющая свою величину при перемещении электрода, а также переменная индуктивность 9, самого электрода 1,обусловленная его сгоранием. В связи сэтим", необходимо постоянно контролировать напряжение на выходах генератора 3 спомощью вольтметра 10 и настраивать резонансный контур, изменяя величину емкости 5,Предлагаемый способ плавления металла в дуговой электропечи реализован следующим образом,Плавку ведут в печи емкостью 100 т,мощностью силового трайсформатора 60УВт. Перед началом плавки включают генератор мощностью 40 кВт выходное напряжение 20 кВ и частота 400 кГц. Включают"силовой трансформатор и включают приводперемещения электрода, Паразитная емкость приобретает заметную величину (около 10 пФ) на расстоянии 40 мм и меньше,Зажигание дуги происходит на расстоянии20 - 30 мм электрода от шихты. Защитусилового трансформатора осуществляютвведением в цепь генератора высокоомного(200 кОм) активного сопротивления, роль которого выполняет резонансный контур, настроенный в резонанс с частотойгенератора, В качестве индуктивности 4 используют индуктивность трубошин (5 мкГн),параллельно которой подключена переменная емкость 5,Дополнительную защиту силовоготрансформатора 2 от электрического пробоя изоляции осуществляет стабилизаторнапряжения 7.Полученные при опробовании способарезультаты сведены в таблицу.Предлагаемый способ ведения плавкиможет быть реализован на любой другойсталеплавильной печи,Способ позволяет в 2 - 3 раза сократитьвыбросы пыли из печи при плавке, что значительно улучшает экологические условия врегионах металлургического производства.переменной емкости до достижения величи. ной напряжения высокой частоты первоначального значения, после чего опускаютэлектрод до момента зажигания дуги,