Плазменно-дуговая печь постоянного тока

Изобретение относится к области металлургии. Плазменно-дуговая печь постоянного тока содержит футерованный кожух, размещенные на соответствующих стойках корпус и подъемный неотводящийся свод, соединенные с источником питания два электрода. Стойка свода выполнена телескопической. Стойка свода совмещена со стойками корпуса и выполнена в виде двух вертикальных гидроцилиндров, расположенных с диаметрально противоположных сторон корпуса и штоки которых соединены с боковыми стенками свода. При использовании изобретения увеличивается стойкость футеровки и сокращаются тепловые потери. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области металлургии и литейного производства, а именно к устройству дуговых электропечей постоянного тока.

Известна электродуговая печь, содержащая подвижный свод, размещенный между боковыми стенками печи с кольцевым зазором, установленную на стены печи охлаждаемую подставку. При этом свод поднимается механизмом подъема выше уровня стен и отводится в сторону (см. а.с. СССР №777379 М. Кл.³ F 27 В 3/08).

Недостатком известного технического решения является сложность конструкции и тепловые потери, связанные с отводом свода.

Недостатком известного технического решения является сложность конструкции печи, низкая стойкость футеровки свода печи, связанная с резким перепадом температуры в момент отвода свода, а также большие потери тепла при этом.

Известна также электродуговая печь постоянного тока, содержащая размещенный на основании футерованный кожух, включающий корпус и подъемный неотводящийся свод, установленные на соответствующих стойках, при этом у свода стойка выполнена телескопической и снабжена траверсой с противовесом (см. свидетельство РФ на полезную модель №21088, МПК 7 F 27 D 11/00, 2001 г.).

Такая конструкция позволяет сократить тепловые потери за счет отсутствия операции отведения свода, но отличается сложностью и необходимостью выполнения дополнительных операций по регулировке массы противовеса. Кроме этого, при проливе расплавленного металла безвозвратно выходят из строя питающие кабели, связывающие печь с источником тока, и создается аварийная ситуация.

Цель изобретения - упрощение конструкцию печи, повышение ее безопасности и дальнейшее увеличение стойкости футеровки и сокращение тепловых потерь.

Поставленная цель достигается тем, что в известной электродуговой печи постоянного тока, содержащей футерованный кожух, включающий корпус и подъемный неотводящийся свод с телескопической стойкой, последняя совмещена со стойками корпуса и выполнена в виде двух вертикальных гидроцилиндров, расположенных на диаметрально противоположных сторонах корпуса и штоки которых соединены с боковыми стенками свода.

При этом стойка корпуса может быть выполнена непосредственно в виде двух вертикальных гидроцилиндров, расположенных с его диаметрально противоположных сторон, с соединением корпусов и штоков гидроцилиндров соответственно с корпусом печи и с боковыми стенками свода, корпус печи может быть выполнен с возможностью наклона относительно основания, например, посредством установки его на цапфах, расположенных в той же плоскости симметрии, что и гидроцилиндры подъема свода, а ось цапф может быть смещена к опускаемому краю корпуса при его наклоне. Кроме этого, внутренняя поверхность свода печи может быть выполнена сферической с размещением центра радиуса на высоте, соответствующей поверхности расплавленного металла, высота подъема свода печи определяется возможностью наклона корпуса печи на угол более 90°, а хотя бы один электрод может быть выполнен полым для подвода газа, обеспечивающего плазменную плавку. Причем электроды могут быть соединены с источником питания посредством размыкаемого коммутационного устройства, а управление перемещением электродов может быть выполнено с обратной отрицательной связью по току дуги, например, электрогидравлическим с пропорциональными золотниками. Помимо этого, свод печи и/или ее корпус могут быть выполнены водоохлаждаемыми.

Сравнение заявляемого технического решения с уровнем техники по научно-технической документации и патентной литературе на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, поэтому оно соответствует условию патентоспособности "новизна".

Изобретение поясняется следующими графическими материалами: на Фиг.1 показан общий вид печи (вид спереди); на Фиг.2 - то же, вид сбоку.

Плазменно-дуговая печь постоянного тока содержит футерованный кожух, включающий корпус 1 и подъемный неотводящийся свод 2, установленные соответственно на совмещенных между собой стойках 3 и гидроцилиндрах 4, расположенных на диаметрально противоположных сторонах корпуса 1 и свода 2. Внутренняя поверхность свода выполнена сферической с радиусом "R", исходящим из центра "О", лежащего на поверхности расплавленного металла. При этом корпус 1 установлен на стойках 3 с возможностью наклона на угол более 90° в цапфах 5, ось которых смещена на расстояние "L" от центра симметрии к опускаемому краю корпуса 1 при его наклоне, а боковые стенки свода 2 соединены со штоками гидроцилиндров 4. Наклон корпуса осуществляется посредством гидроцилиндров 6.

В днище корпуса 1 установлен водоохлаждаемый электрод 7, а в своде 2 - полый графитированный электрод 8, соединяемые с источником питания посредством размыкаемого коммутационного устройства 9. Электрод 8 имеет электрогидравлический механизм подъема 10 с пропорциональными золотниками 11 с обратной отрицательной связью по току дуги.

Электродуговая печь работает по непрерывному циклическому процессу. Сначала производится подъем свода 2 печи гидроцилиндрами 4. В образовавшийся проем загружается шихта. После этого свод 2 опускается. К коммутационному устройству 9 подключают питающие кабели и подают ток к электродам 7 и 8 для расплавления шихты. Регулировку тока производят перемещением электрода 8 на основе обратной отрицательной связи по току дуги посредством электрогидравлического привода 10 с пропорциональными золотниками 11. Сферическая внутренняя поверхность свода 2 позволяет сфокусировать лучистую энергию дуги на поверхности расплавляемого металла и сократить время плавки. После окончания плавки электрод 8 поднимается, от коммутационного устройства 9 отключают питающие кабели, свод 2 снова поднимают посредством гидроцилиндров 4. При помощи гидроцилиндров 6 корпус 1 печи наклоняют, поворачивая его вокруг оси цапф 5 для слива жидкого металла. При этом сферическая внутренняя поверхность свода 2 позволяет поднимать свод 2 на высоту, меньшую половины диаметра корпуса 1 печи, обеспечивая прохождение кромки корпуса внутри образующейся полусферы, а также дает возможность удерживать лучистые и конвективные потоки тепла в "колоколе", снижая резкие перепады температур, губительные для футеровки. Смещение цапф 5 к кромке слива позволяет снизить колебание и расплескивание струи жидкого металла. После слива корпус 1 приводят в вертикальное положение для загрузки шихты. Цикл повторяется.

Печь предлагаемой конструкции может быть изготовлена на стандартном оборудовании с использованием известных материалов и технологий.

Таким образом, предлагаемое решение значительно упрощает конструкцию печи, снижая ее материалоемкость, повышает ее безопасность в эксплуатации, а также увеличивает стойкости футеровки и КПД печи за счет сокращения тепловых потерь.

1. Плазменно-дуговая печь постоянного тока, содержащая футерованный кожух, включающий размещенные на соответствующих стойках корпус и подъемный неотводящийся свод, а также соединенные с источником питания два электрода, один из которых размещен в подине корпуса печи, а другой - в своде с возможностью перемещения относительно него, при этом стойка свода выполнена телескопической, отличающаяся тем, что телескопическая стойка свода совмещена со стойками корпуса и выполнена в виде двух вертикальных гидроцилиндров, расположенных с диаметрально противоположных сторон корпуса и штоки которых соединены с боковыми стенками свода.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что стойка корпуса выполнена в виде двух вертикальных гидроцилиндров, расположенных с его диаметрально противоположных сторон, при этом корпуса и штоки гидроцилиндров соответственно соединены с корпусом печи и с боковыми стенками свода.

3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что корпус выполнен с возможностью наклона относительно основания, например, посредством установки его на цапфах, расположенных в той же плоскости симметрии, что и гидроцилиндры подъема свода.

4. Печь по п.3, отличающаяся тем, что ось цапф смещена к опускаемому краю корпуса при его наклоне.

5. Печь по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность свода печи выполнена сферической с размещением центра радиуса на высоте, соответствующей поверхности расплавленного металла.

6. Печь по пп.3 и 4, отличающаяся тем, что высота подъема свода печи определяется возможностью наклона корпуса печи на угол более 90°.

7. Печь по п.1, отличающаяся тем, что хотя бы один электрод выполнен полым для подвода газа, обеспечивающего плазменную плавку.

8. Печь по п.7, отличающаяся тем, что электроды соединены с источником питания посредством размыкаемого коммутационного устройства.

9. Печь по п.1, отличающаяся тем, что управление перемещением электродов выполнено с обратной отрицательной связью по току дуги.

10. Печь по п.9, отличающаяся тем, что управление перемещением электродов выполнено электрогидравлическим с пропорциональными золотниками.

11. Печь по п.1, отличающаяся тем, что корпус и/или свод печи выполнены водоохлаждаемыми.