Устройство регулирования скорости плавления расходуемого электрода при электрошлаковом переплаве

 

Изобретение относится к области электрометаллургии, в частности, к специальным процессам электроплавки. Изобретение решает задачу обеспечения заданной постоянной скорости плавления расходуемого электрода при электрошлаковом переплаве. Сущность изобретения заключается в том, что вращение от двигателя механизма перемещения электрода передается тахогенератору, который вырабатывает напряжение, реостатом устанавливается заданное напряжение. Разница между напряжением тахогенератора и заданным напряжением подается в задатчик, а затем в систему усиления. Усиленный сигнал поступает в тиристорный преобразователь, на выходных клеммах которого образуется постоянный ток. Напряжение с клемм преобразователя подается на якорь двигателя механизма вращения расходуемого электрода. Изменение скорости вращения электрода приводит к изменению скорости его плавления. 1 ил.

Изобретение относится к области электрометаллургии, в частности к специальным процессам электроплавки. Известно устройство регулирования скорости переплава расходуемых электродов за счет изменения подводимой мощности к шлаковой ванне, что осуществляется переключением ступеней напряжения печного трансформатора. Чем больше речной трансформатор имеет ступеней переключения напряжения и чем меньше их дискретность, тем плавнее можно регулировать скорость плавления расходуемого электрода [Патон Б.Е. Медовар Б.И. Электрошлаковые печ. Киев. Наукова думка, 1976. с. 144] Недостатки данного устройства: ступенчатость изменения скорости переплава электродов ЭШП; неоднородность кристаллической структуры наплавляемого слитка; неоднородность состава наплавляемого слитка; уменьшение коэффициента мощности печи; дороговизна оборудования.

Известно устройство регулирования скорости переплава расходуемых электродов типа БЭЭР. Быстродействующий электронный регулятор перемещения расходуемого электрода позволяет изменять скорость подачи электрода, что приводит к изменению сопротивления шлаковой ванны, а следовательно, и к изменению скорости плавления электрода ЭШП. Данное устройство содержит измерительный элемент и электронный блок. На вход измерительного элемента поступает снимаемое с сопротивления нагрузки напряжение, которое пропорционально току печи, и опорное напряжение, которое пропорционально току печи, и опорное напряжение. После выпрямления и сравнения разность напряжений подается на вход электронного блока. Выходной сигнал электронного блока обусловливает скорость вращения двигателя перемещения электрода Там же. с. 158 159.

Недостатки данного устройства: зона нечувствительности составляет 3% неоднородность состава и кристаллической структуры наплавляемого слитка; низкая надежность; сложность конструкции.

В качестве ближайшего аналога выбрана система автоматического программного управления током однофазной печи ЭШП (типа Р-951). Напряжение, пропорциональное току печи, снимается с сопротивления R1 и после выпрямления и сглаживания поступает на другое сопротивление R2. Падение напряжения на этом сопротивлении суммируется на сопротивлении R3 с опорным падением напряжения от стабилизированного источника. Усиленная разность входных сигналов подается на предварительный усилитель и усилитель мощности, нагрузкой которого являются обмотки электромашинного усилителя. При отклонении тока печи от заданного напряжение на выходе ЭМУ изменяется, причем полярность его зависит от знака рассогласования. При равенстве тока печи заданному схема балансируется, через обмотки управления ЭМУ протекают равные токи, но противоположные по направлению, на якоре двигателя перемещения электрода отсутствует напряжение, электрод неподвижен. Так как происходит непрерывное оплавление электрода, баланс усилителя нарушается, на якоре двигателя есть напряжение и двигатель перемещает электрод, поддерживая ток установки ЭШП с заданной точностью. Изменение программы регулятора по току производится реверсивным двигателем программного устройства, который перемещает движок потенциометра, меняя тем самым установку регулятора Там же. с. 159 160.

Недостатки данного устройства: неоднородность состава, кристаллической структуры наплавляемого слитка; изменение формы и размера металлической и шлаковой ванны из-за непостоянства скорости плавления расходуемого электрода в процессе электрошлакового переплава.

Задачей данного изобретения является обеспечение заданной постоянной скорости плавления расходуемого электрода при электрошлаковом переплаве.

Это достигается тем, что устройство содержит программный задачтик, систему усиления, механизм перемещения электрода, а дополнительно - тахогенератор, связанный с двигателем перемещения электрода, реостат, связанный с тахогенератором и задатчиком, тиристорный преобразователь, связанный с системой усиления, и механизм вращения электрода.

Наличие реостата позволяет устанавливать задающие напряжение в начале переплава. Наличие тахогенератора обеспечивает точное и равномерное изменение напряжения управления. Введение тиристорного преобразователя позволяет подавать на якорь двигателя, вращающего расходуемый электрод, постоянный ток. Механизм вращения расходуемого электрода обеспечивает регулирование скорости плавления электрода за счет изменения скорости его вращения.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где представлена блок-схема устройства. Устройство содержит: тахогенератор 1, связанный с ротором механизма перемещения электрода; реостат 2 для установки заданного напряжения; задатчик 3, связанный с тахогенератором 1, реостатом 2 и системой усиления 4, связанный с задатчиком 3 и тиристорным преобразователем 5, который связан с ротором механизма вращения 6 электрода. Механизм перемещения расходуемого электрода на чертеже не показан.

Устройство работает следующим образом.

В ходе электрошлакового переплава электрод укорачивается, разогревается, падает его активное и реактивное сопротивление. Длина наплавляемого слитка увеличивается, что приводит к увеличению сопротивления слитка. Ванна жидкого шлака разогревается, а количество оплавляемого в единицу времени металла возрастает. Для сохранения постоянного сопротивления на зажимах печи скорость подачи электрода в шлаковую ванну увеличивается, вращение от двигателя, опускающего или поднимающего электрод, передается тахогенератору 1, который в случае увеличения скорости вращения ротора выделяет большее напряжение. В начале плавки реостатом 2 устанавливается задающее напряжение, которое может быть умышленно изменено и установлено на уровне, необходимом для того, чтобы в начальный период плавки задающее напряжение превосходило по модулю напряжение тахогенератора. Разница между напряжением тахогенератора и заданным напряжением будет напряжением управления. Напряжение управления устанавливается на таком уровне, чтобы устройство обеспечивало такую скорость вращения электрода, при которой скорость его плавления будет максимальной при установившемся режиме плавки. Задатчик 3 принимает сигнал, выраженный величиной напряжения управления, усиливает его и направляет к системе усиления 4. Система усиления преобразует полученные от задатчика сигналы в импульсы, усиливает их и направляет в тиристорный преобразователь 5. Тиристорный преобразователь питается переменным трехфазным током. Импульсы, поступающие в систему усиления, открывают или закрывают эти тиристоры. Таким образом на выходящих из тиристора клеммах образуется постоянный ток. Напряжение с клемм преобразователя подается на якорь двигателя 6, вращающего расходуемый электрод. В ходе плавки напряжение на якоре постоянно меняется, поэтому обмотка возбуждения ротора двигателя вращения электрода выполнена независимой, что позволяет в случае уменьшения напряжения якоря уменьшить скорость вращения ротора, тем самым уменьшить скорость плавления расходуемого электрода.

Пример конкретного осуществления.

Для опытного переплава были выбраны стали 12Х18Н10Т и 12Х2Н4А. Переплав велся при неизменных электрических параметрах (I=1,8 A; U=3,8 B). В процессе переплава скорость вращения на протяжении плавки за счет устройства изменялась от 110 до 50 об/мин. Проведенные плавки позволили получить удовлетворительные результаты, а именно постоянную скорость переплава. Изучение качества полученного металла показало, что обеспечивается большая химическая однородность как по высоте, так и по сечению слитка, без макродефектов. Так при переплаве стали 12Х18Н10Т диаметр электрода 7 мм, кристаллизатора 15 мм под флюсом АНФ-6 наблюдается значительный угар титана, однако обеспечивается равномерное содержание титана по высоте слитка, которое колеблется в пределах 0,21 0,27% при исходном содержании 0,70% При переплаве стали 12Х2Н4А наблюдалось равномерное распределение по высоте и сечению слитка хрома, углерода, марганца, что обусловлено постоянством выделяемой мощности не за счет изменения электрических характеристик, а за счет фактора изменения скорости вращения расходуемого электрода.

Характерной особенностью макроструктуры. является большая параллельность главных осей дендритов относительно оси слитка. Наблюдается более высокая производительность процесса.

Промышленная применимость.

Предлагаемое изобретение целесообразно использовать на больших печах ЭШП, где имеются многоступенчатые регуляторы тока и ярко выражена дискретность, имеются большие тепловые потери.

Формула изобретения

Устройство регулирования скорости плавления расходуемого электрода при электрошлаковом переплаве, содержащее программный задатчик, систему усиления, механизм вертикального перемещения электрода, источник напряжения, отличающееся тем, что оно снабжено реостатом, тахогенератором, тиристорным преобразователем, механизмом вращения электрода, прячем тахогенератор установлен на механизме вертикального перемещения электрода и соединен с подвижным контактом реостата и первым входом программного задатчика, реостат соединен своими неподвижными контактами с полюсами источника напряжения, один из полюсов источника напряжения соединен с вторым входом программного задатчика, выход которого через систему усиления соединен с управляющим входом тиристорного преобразователя, выходы которого соединены с механизмом вращения электрода.