Устройство для ведения плавки в дуговой электропечи

 

Изобретение относится к устройствам для ведения плавки в дуговых электропечах. Цель изобретения интенсификация процесса плавки и снижение энергетических затрат. Устройство содержит блок 1 измерения электрических параметров, программный блок 2 управления, блок 3 определения стадии плавления, блок 4 вычисления коэффициентов мощности каждой Лазы, переключатель 5 ступеней напряжения печного трансформатора, автоматический регулятор 6 электрического режи§ ма, исполнительные механизмы 7 перемещения электродов 8, генератор 9 (Л инфранизких частот, датчик 10 температуры охлаждающей воды. Интенсификация процесса плавки и снижение энергетических затрат достигаются введением в устройство генератора инфранизких частот. 1 ил. SD ааЛ. эо

СО)ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

О А1 (19) (11) Ф ILL

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3758539/22-02 (22) 03.06.84 (46) 23. 11.86. Бюл. У 43 (71) Донецкий металлургический завод им.В.И.Ленина и Всесоюзный научноисследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (72) В.И.Дрогин, В.А.Гордиенко, А.М.Нестеров, В.А.Харченко, В.Н.Курлыкин, А.П.Татаров, В.Н. Коломота, В.В.Станиславский, А.С.Шепель, А.А.Нехаев, А.Г.Бондаренко и Б.В.Солодовников (53) 669. 187. 25:621. 365. 2(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1017741, кл. С 21 С 5/52, 1983 °

Пирожников В.Е. и Каблуковский А.Ф.

Автоматизация контроля и управления электросталеплавильными установками.—

М.: Металлургия, 1973, с. 75-79. (51) 4 С 21 С 5/52, F 27 D 3/16 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЕДЕНИЯ ПЛАВКИ

В ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ (57) Изобретение относится к устройствам для ведения плавки в дуговых электропечах. Цель изобретения— интенсификация процесса плавки и снижение энергетических затрат. Устройство содержит блок 1 измерения электрических параметров, программный блок

2 управления, блок 3 определения стадии плавления, блок 4 вычисления коэффициентов мои(ности каждой Жаэы, переключатель 5 ступеней напряжения печного трансформатора, автоматический регулятор 6 электрического режима, исполнительные механизмы 7 перемещения электродов 8, генератор 9 инфранизких частот, датчик 10 температуры охлаждающей воды. Интенсификация процесса плавки и снижение энергетических затрат достигаются введением в устройство генератора инфранизких частот, 1 ил.

1271890

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для ведения плавки в дуговых электропечах.

Цель изобретения — интенсификация процесса плавки и снижение энергетических затрат.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для осуществления способа ведения плавки.

Устройство содержит блок 1 измерения электрических параметров, программный блок 2 управления, блок 3 определения стадии плавления, блок 4 вычисления коэффициентов мощности 15 каждой фазы, переключатель 5 ступе— ней напряжения печного трансформатора, автоматический регулятор б электрического режима, исполнительные механизмы 7 перемещения электродов 8, генератор 9 инфранизких частот и датчик 10 температуры охлаждения воды.

Устройство работает следующим образом.

С момента включения печи электрические сигналы (токов дуг, напряжений дуг, первых производных токов дуг по времени и т.д.) с выхода блока 1 измерения электрических параметров поступают на входы программного бло- 3Р ка 2 управления, блока 3 определения стадии плавления, блока 4 вычисления коэффициентов мощности и автоматического регулятора 6 электрического режима. В блоке 3 определения стадии плавления осуществляется распознавание текущего периода плавки, пссле чего на вход программного блока 2 управления подается сигнал, согласно которому выбирается требуемая прог- 4р рамма управления электротехнологическим режимом. Текущее значение коэффициентов мощности каждой фазы контролируется при помощи блока 4 вычисления коэффициентов мощности. 45

Программный блок 2 управления в соответствии с выбранной программой обеспечивает задание автоматическому регулятору 6 электрического режима на поддержание требуемого уровня мощ- gp ности, вводимой в печь.

В момент образования в печи ванны жидкого металла, определенный с помощью блока 3 определения стадии плавления, в программном блоке 2

55 управления вырабатывается сигнал, который запускает генератор 9 инфранизкой частоты и, в зависимости от требуемого режима, управляет частотой и амплитудой его колебаний. С выхода генератора 9 инфранизких частот трехфазный сигнал поступает на вход автоматического регулятора электрического режима, который вырабатывает сигналы на соответствующие перемещения электродов для осуществления требуемых колебаний длин дуг. Если в процессе работы печной установки температура охлаждающей воды на выходе водоохлаждаемых элементов приближается к максимально допустимой величине, программный блок 2 управления ограничивает размах колебаний длин дуг с целью снижения излучения на стены и свод печи.

Для каждого состояния дуги существует определенное равенство между величиной аксиального давления столба дуги и величиной гидростатического давления столба металла и шлака, определяющее глубину мениска дуги в расплаве.

Периодические, сдвинутые во времени на 120 колебания длин дуг фаз а вызывают соответствующие изменения глубины менисков дуг в расплаве. B результате на поверхности жидкой ванны в печи образуется волна, движущаяся в направлении следования фазы колебаний. Это способствует повышению интенсивности конвективного теплообмена в шлаке и металле, убыстрЕнию протекания в них химических реакций.

Поскольку три электрода в печи расположены симметрично, фазовый сдвиг коле баний дуг в 120 выбран, как наиболее оптимальный для созда- . ния движения металла в направлении движения волны. Этот процесс аналогичен процессу создания вращающегося магнитного потока в электродвигателе при трехфазном токе.

Частота колебаний длин дуг лежит в пределах 0,1 — 1,0 Гц и выбирается с учетом характеристик системы управления положением электродов и состояния расплава по возможности близкой к собственной резонансной частоте ванны металла в данной печи.

Выбранный диапазон частот колебаний длин дуг 0,1-1 Гц соответствует диапазону частот колебаний жидкого металла в печи под действием электродинамических сил для всех типов современных дуговых электропечей. з 127

Организация энергетических режимов дуговых электропечей построена на основе "трех максимумов": максимум коэффициента облученности R максимум активной мощности дуг P максимум5

3 коэффициента интенсивности нагрева ме— талла Нм.

Энергетический режим работы дуговой сталеплавильной печи выбирается на основании рабочей электри- 10 ческой характеристики печи. Для каждой конкретной конструкции печи есть своя рабочая электрическая характеристика. Коэффициент облученности рассчитывается по формуле 15 где P — мощность дуги;

U — напряжение дуги д

У

20 а — расстояние от средины столба дуги до ближайшей точки стенки печи.

Коэффициент интенсивности нагрева металла рассчитывается по фор25 муле

30 где Р„ — мощность дуги;

3. — ток дуги.

Электрические характеристики и энергетические параметры печи строятся на одном графике для каждой ступени напряжения печного трансфор- Ç5 матора. На основании полученного сводного графика и выбирается энергетический режим работы печи. Так, для печи ДСП- 100Н3А, максимум коэффициента облученности соответствует 40 коэффициенту мощности печи порядка

Cos Ч - 0,75 а максимум коэффициента интенсивности нагрева металла соответствует коэффициенту мощности передачи порядка Соя = 0,6. При, 45 этом при Соя Ч - 0,75 имеет место длинная дуга, обладающая высокой интенсивностью излучения лучистой энергии, что способствует лучшему прогреву периферийных зон ванны 50 печи, а при Cos Ч = 0,6 образуется короткая, заглубленная в ванну дуга, что способствует лучшему нагреву металла непосредственно под дугой.

В связи с этим амплитуда колебаний длин дуг, для соответствующего периода плавки, выбирается из условий максимальной интенсивности наг1890 4 рева металла (минимальная длина дуги) и максимальной облученнбсти (максимальная длина дуги) . Изменения длины дуги (от Cos = 0,75 . до

Соя ч= 0,6) с частотой, равной собственной частоте ванны жидкого металла, способствует лучшему прогреву всего металла, а возникающая при этом волна способствует перемешиванию металла в печи. Это позволяет получить большую скорость нагрева металла и шлака, как под дугой, при ее заглублении, так и в периферийных зонах печи за счет интенсивного излучения длинных дуг, при этом учитываются ограничения максимальной амплитуды дуги, связанные с ограни— чениями допустимой температуры охлаж. дающей воды на выходе водоохлаждаемых элементов стен и свода печи.

Температура воды на выходе водоох— лаждаемых панелей печи не должна превышать 60-65 С при нормальном дав ленин, что обусловлено интенсификацией при данной температуре процесса накипеобразования и ухудшением условий охлаждения. Для этого в программе управления электрическим режимом печи предусмотрено ограничение амплитуды колебаний длин дуг до величины меньшей, чем при максимуме RF или переход на пониженную ступень напряжения печного трансформатора, чтобы снизить поток лучистой энергии, падающей на футеровку печи.

Таким образом, для реализации предлагаемого способа амплитуда длин дуг, например, задается по величине напряжения дуги и контролируется по величине текущего значения коэффициента мощности печи с учетом температуры воды на выходе водоохлаждаемых элементов печи, Максимальные линейные размеры перемещений электродов определяются пределами изменения длины дуги, что, например, для печи ДСП- 100НЗА составляет порядка 150 мм при работе на 19 — и ступени печного трансформатора.

Применение предлагаемого устройства позволяет значительно снизить градиент температур в расплаве и расход энергии на плавку, повысить интенсивность металлургических процессов в печи, что обеспечивает значительный народнохозяйственный экономический эффект.

Составитель А. Прусс

Техред В.Кадар

Корректор И. Муска

Редактор Н, Яцола

Тираж 552

Подписное

Заказ 6311/2б

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва„ Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1

Формула изобретения

Устройство для ведения плавки в дуговой электропечи, содержащее блок измерения электрических параметров, программный блок управления, блок определения стадии плавления, блок вычисления коэффициентов мощности, переключатель ступеней напряжения, печного трансформатора, автоматический регулятор электрического режима, исполнительные механизмы перемещения электродов и датчик температуры ох271890 Ь лаждающей воды, о т л и ч а ю щ е.е с я тем, что> с целью интенсификации процесса плавки и снижения энергетических затрат, оно снабже5 но генератором инфранизких частот, выход которого связан с входом автоматического регулятора электрического режима, а вход подключен к выходу программного блока управления, при этом программный блок управления снабжен входом, соединенным с датчиком температуры охлаждающей воды.