Способ управления режимом плавки в индукционной тигельной печи

 

Изобретение относится к электротехнике и касается способов управления режимами плавки в индукционных тигельных печах (ИТП). Целью изобретения является сокращение расхода энергии при плавке чугуна и загрузке первой порции шихты в тигель с остатком расплава. Расплавление металла в ИТП ведут в два интервала: на первом интервале при пониженной мощности, а на втором интервале на максимальной подводимой мощности, причем перед началом плавки определяют расчетным путем по формулам величину мощности на первом интервале управления и продолжительность его. Мощность устанавливается путем переключения печного трансформатора на соответствующую ступень. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 Н 05 В 6/06, С 21 D 1/42

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4256067/07 (22) 07.04,87 (46) 15.07.91, Бюл. ¹ 26 (71) Куйбышевское научно-производственное объединение "Информатика" (72) Е.С.Кисельгоф и Л.С,Радин (53) 681.365.52 (088.8) (56) Брокмайер К. Индукционные плавильные печи, М.:Энергия, 1972. с.68-73.

Еднерал Ф.П, Электрометаллургия стали и ферросплавов. M.: Металлургия, 1977, с.185, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ

ПЛАВКИ В ИНДУКЦИОННОЙ ТИГЕЛЬНОЙ

ПЕЧИ

Изобретение относится к металлургии, касается способов управления режимами плавки в индукционных тигельных печах и может быть применено во всех отраслях промышленности, использующих индукционные тигельные печи для плавки металла при работе с периодической загрузкой шихты в расплав.

Цель изобретения — сокращение расхода энергии при плавке чугуна и загрузке первой порции шихты в тигель с остатком жидкого металла, На чертеже представлен график изменения подводимой мощности в процессе плавки чугуна в индукционной тигельной печи.

По оси ординат отложена величина подводимой мощности Р, по оси абсцисс— время плавки т. На графике изображено

„„Я „„1663789 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике и касается способов управления режимами плавки в индукционных печах (ИТП).

Целью изобретения является сокращение расхода энергии при плавке чугуна и загрузке первой порции шихты в тигель с остатком расплава. Расплавление металла в ИТП ведут в два интервала: на первом интервале. при пониженной мощности, а на втором интервале — на максимальной подводимой мощности, причем перед началом плавки определяют расчетным путем по формулам величину мощности на первом интервале управления и продолжительность его. Мощность устанавливается путем переключения печного трансформатора на соответствующую ступень. 1 ил., 1 табл.

° вй распавление пяти порций эагрузок шихты. О

t<, т2, тз, r4, т5 — время полного расплавле-. ния первой, второй, третьей, четвертой и пятой загрузок шихты соответственно;

Гщ,тщ,тэ,+n4 +n5 — ПрОдОЛжИтЕЛЬНОСтЬ ПЕрвого интервала управления при расплавлении соответствующих загрузок шихты; Р1, 1

Р 1, P 1, P (, P 1 — величина подводимой

2 3 4 5 мощности на первом интервале управления при расплавлении соответствующих загрузок шихты.

Способ осуществляют следующим обра- < зом.

Пример . На участке индукционной плавки металлургического производства объединения АвтоВАЗ проводились плавки серого чугуна в индукционной тигельной печи емкостью 50 т LFD — 50. Максимально

1663789 лс(15 да.= . (мин "пл )

Яа,и,(.,„-1п„1(И;

1О мго (,5i

"чр м 1" (— э(м м ia I MrO К ю аа р M и !

О 20 е рм .г ii

- р...,,,— (;:)(" )

Я а

40 I+ о

i 51 Р е. — — "

"1P где Кдр, a1, N — расчетные коэффициенты, определяемые по формулам:

1+1 Сф Мф Перед загрузкой шихты измеряли вели6 (. 2 М чины Мго и M1o. После загрузки шихты вклю тс %

1— чили печь, На первом интервале управления, 6 Сг MH M1o сразу после включения печи, переключали

N печной трансформатор на ступень на1 С» Мф Мго) пряжения, соответствующую подводимой

1,5(1 — Т-

8 2 Mï М1о) мощности Р1. По истечении времени r< пе50 реключали печной трансформатор на стуN— г. пень напряжения, соответствующую

1 Рпл Лб ° 71

МаКСИмаЛЬНО ДОПуСТИмой МОЩНОСТИ Рмакс. где С1, Сг, Сф — удельная теплоемкость wax- Зта мощность поддерживалась в течение ты, расплава и футеровки соответственно, всего времени плавки до следующей загрузДж/кг К; ки или до окончания плавки (если больше загрузок не производится).

Мн — номинальная масса металла в пеПри расчете значения Р1, если величина параметра D(M1o.M2o) не больше нуля, то на

Q- коэФФициент теплопередачи от ðàñ- первом интервале управления подводимая плава к шихте, Вт/м К; а1— допустимая подводимая мощность ограничивалась вибрациями токоподводящей системы и соответствовала второй ступени печного трансформатора. Минимально допустимая температура расплава принималась тмин — 1280 С. Оптимальные режимы управления; подводимая мощность íà первом интервале управления Р1 и продолжительность первого интервала управленият:„ были рассчитаны по формулам.

Величина подводимой мощности на первом интервале управления определяется с учетом ограничения на минимально допустимую температуру расплава по формуле

Р1 = PìàêcD(Mhp,М20) 0

Рмин = (Р21 + Р2п(t мин) Рт

0(М1о, Мго) О, где P1 — подводимая мощность на первом интервале управления, Вт;

Рмакс — максимально допустимая мощность, Вт;

Рмин — минимально допустимая мощность, Вт;

Р2.1 — расчетная. мощность теплового потока от расплава к шихте, Вт;

P2n(tMHH) — расчетная мощность для перегрева расплавившейся шихты до минимально допустимой температуры расплава

Тмин, ВТ;

P> — мощность тепловых потерь, Вт; р — электрический КПД печи;

М1о — масса шихты, кг;

Мго — масса расплава, кг;

D(M1o,M2o) — расчетный параметр, определяемый по формуле тпа — температура плавления, К;

dT — средний диаметр тигля в печи, м;

y1 — плотность шихты, кг/м; э.

ib — коэффициент теплоп роводности

5 шихты, Вт/м К; рпп — скрытая теплота плавления шихты, Дж/кг.

Величины мощности теплового потока от расплава к шихте Р2.1 и мощности пере10 грева расплавившейся шихты до минимально допустимой температуры расплава

Ргп(тмин) определяют по формулам;

20 где а1 — коэффициент температуропроводимости шихты, Величины тепловых потерь Р> и электрического КПД печи rð устанавливают экспериментально или принимают согласно

25 паспорту печи.

Продолжительность первого интервала управления определяют по формуле

M<@ рд (1 4 по

30 р по+ где тп — продолжительность первого интервала управления; в пo — координаты точки переключения управления, определяемые по формуле

1663789 мощность принимает значение максимально допустимой мощности P»«v расплавлениее загрузки шихты проводят без переключения печного трансформатора. B этом случае т н = О.

Если величина параметра 0(М1о,Mzo) боль- 5 ше нуля, то Р1 и r n рассчитывают по формулам и выполняют переключение по истечении времени t Г<.

Данные типичных плавок, проведенных по способу-прототипу (М 475) и по данному 10 способу (М 483), приведены в таблице.

Способ позволяет сократить расход электроэнергии и исключить возможность переохлаждения расплава, так как общая продолжительность плавки остается прак- 15 тически неизменной.

Технико-экономическая эффективность данного способа управления теплоэнергетическим режимом в индукционной тигельной печи заключается в сокращении 20 расхода электроэнергии при исключении возможности переохлаждения расплава беэ потери производительности печи.

Конкретное применение данного способа в условиях металлургического производ- 25 ства объединения АвтоВАЗ показало, что сокращение расхода электроэнергии в среднем составляет 6,67,.

Формула изобретения

Способ управления режимом плавки в 30 индукционной тигельной печи, при котором загрузку шихты в тигель ведут порциями, массу которых контролируют после каждого цикла загрузки очередной порции шихты, расплавление ведут в два интервала — соот- 35 ветственно при пониженной и максимально допустимой мощностях, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью сокращения расхода энергии при плавке чугуна и загрузке первой порции шихты в тигель с остатком жид- 40 кого металла, дополнительно контролируют массу жидкого металла в тигле перед загрузкой очередной порции шихты, а мощность на первом интервале каждого цикла

Р1 и продолжительность первого интервала 45 управления г н определяют по формулам: сэ

М,» <<ьь )<-< Э»*ь

"»=

<22, <<2» <.51

"ЧЭ М "()

Э(м м < <ь < М1» << ) I0 2 ь, Р, (м,гм ) лэ<„"<< .

< "" ь .<ь)

Г < 2 ььькс < Э

< + <. ФМФ > 2 Мн

Кдр

» С2 л< @10

4М 1о

1 чпл )Гф ° y1

rJ< (м«н пл ) р (1<)<) 2(ии« «л) (1 < г

<О пРичем D(M1o,Mzo), Кдр, а и N — Расчетные безразмерные параметры, P1 — подводимая мощность на первом интервале управления, Вт;

Рма«и Рмин соответственно максимально и минимально допустимые мощности, Вт;

М1о — масса шихты, кг;

Mzo — масса расплава, кг;

Pz 1 — расчетная мощность теплового потока от расплава к шихте, Вт;

Р2н(1мин) — расчетная мощность для пеperpeea расплавившейся шихты до минимально допустиМой температуры расплава

2МИН, Т

Р, — мощность тепловых потерь, Вт;

)1 а — электРический КПД печи; г и — продолжительность первого интервала управления, с; в « — координаты точки переключения управления; цнэ< — скрытая теплота плавления шихты, Дж/кг;

С1, С2,Сф — удельная теплоемкость шихты, расплава и футеровки соответственно, Дж/кг К; а- коэффициент теплоотдачи от расплава к шихте, Вт/м К;

t«« — температура плавления, К; дт — средний диаметр тигля в печи, и;

1) 1 — плотность шихты, кг/м; з.

ll1 — коэффициент теплопроводности шихты Вт/м К

Мф — масса футеровки, кг;

Мн — номинальная масса металла в печи, кг; а1 — коэффициент температуроп роводности шихты, м /с.

1663789

Данные экспериментальных плавок

И т м т

Реким управления

Общдя

ltltH=

Удельный плавэагруэкн

1-й интервал

2-й интервал ки

Максимально

P мВт

1 ч ступени ступени допустимая печного печноощность мВт го трансформатора трансформатора

4,3

664,0

475

4,3 11

4,2

483

1 25,0 3>,9

2 28,9 3,4

4,3

4,27 614,5 7,5

4,3

3 32,3 4,7

4 37,0 5,4

3,78 Оэ45 11

378 03 11

4,3

5 42х4 4е0 9

4,3 Слу 5 2n2 г Глз 5 1пе л Тли 7g 2

Составитель О.Турпак

Редактор А. Маковская Техред М,Моргентал Корректор Т.Колб

Заказ 2275 Тираж 496 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

1 26,0 3,7

2 29,7 3,7

3 33,4 5,1

4 38,5 5,1

5 43,6 6 ° 1

2, 95 0,18 11

3,12 0,19 11

3,78 0,35 11 тельность плавки1 ч расход электроэнергии, кВтч/т

Сокращение расхода электроэнергии, Х