RU2088674C1 - Method of conducting smelting in three-electrode arc furnace - Google Patents
Method of conducting smelting in three-electrode arc furnace Download PDFInfo
- Publication number
- RU2088674C1 RU2088674C1 RU9595117683A RU95117683A RU2088674C1 RU 2088674 C1 RU2088674 C1 RU 2088674C1 RU 9595117683 A RU9595117683 A RU 9595117683A RU 95117683 A RU95117683 A RU 95117683A RU 2088674 C1 RU2088674 C1 RU 2088674C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- furnace
- electrode
- charge
- potential
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 title abstract description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 32
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 32
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 11
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 6
- 238000010309 melting process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрометаллургии, конкретнее, к способу ведения плавки в трехэлектродной дуговой электропечи. The invention relates to the field of electrometallurgy, and more particularly, to a method for melting in a three-electrode arc furnace.
Известен способ ведения плавки в трехэлектродной трехфазной дуговой электропечи, включающий загрузку шихты в рабочий объем печи, введение электроэнергии в электропечь через три графитированных электрода, расположенных по углам равностороннего треугольника, расплавление шихты, доводку расплава до заданных параметров и выпуск металла из печи [1]
Основными недостатками этого способа являются низкий коэффициент мощности, большие активные потери в короткой сети, перенос мощности между фазами, вызывающий несимметрию теплового поля в ванне расплава, что в конечном счете приводит к снижению производительности печи, увеличению расхода электроэнергии, электродов, огнеупоров и потере легирующих элементов.A known method of melting in a three-electrode three-phase arc electric furnace, including loading the charge into the working volume of the furnace, introducing electricity into the electric furnace through three graphitized electrodes located at the corners of an equilateral triangle, melting the mixture, adjusting the melt to the specified parameters and releasing metal from the furnace [1]
The main disadvantages of this method are low power factor, large active losses in a short network, power transfer between phases, causing asymmetry of the thermal field in the melt pool, which ultimately leads to a decrease in furnace productivity, an increase in the consumption of electricity, electrodes, refractories and loss of alloying elements .
Известен способ плавки в рудовосстановительной или дуговой сталеплавильной электропечи при питании ее трехфазным током, состоящий из загрузки шихтовых материалов, плавления и окислительно-восстановительных реакций и выпуска готового расплава из печи. Подводимый в процессе плавки ток частотой 0,5-30 Гц и преобразованный ток подводят к ванне электропечи [2]
Способ позволяет уменьшить недостатки, приведенные выше, но не исключает их полностью. Вследствие снижения частоты естественно увеличивается коэффициент мощности печи, увеличивается электрический КПД, но он не позволяет исключить несимметрию теплового поля в плавильной ванне, что приводит к локальному перегреву шихты в наиболее теплонагруженных зонах и задержке плавления ее в менее теплонагруженных зонах. Это приводит к затягиванию периода плавления шихты и снижению производительности печи, увеличению расхода электродов, электроэнергии и повышенному угару легирующих элементов.A known method of smelting in an ore reduction or arc steelmaking electric furnace when it is supplied with a three-phase current, consisting of loading charge materials, melting and redox reactions and discharging the finished melt from the furnace. The current of 0.5-30 Hz supplied during the melting process and the converted current are supplied to the electric furnace bath [2]
The method allows to reduce the disadvantages above, but does not exclude them completely. Due to the decrease in frequency, the furnace power factor naturally increases, the electric efficiency increases, but it does not allow to eliminate the asymmetry of the thermal field in the melting bath, which leads to local overheating of the charge in the most heat-loaded zones and a delay in its melting in less heat-loaded zones. This leads to a prolongation of the melting period of the charge and a decrease in furnace productivity, an increase in the consumption of electrodes, electric power, and an increased burning of alloying elements.
Известен способ ведения плавки в трехэлектродной дуговой электропечи, включающий загрузку шихты или заливку полупродукта в рабочий объем печи, введение электроэнергии в электропечь при параллельно-последовательном пропускании тока через три электрода, на один из которых подают отрицательный электрический потенциал, а на два других положительный, и доведение образующегося в плавильной ванне расплава до заданных параметров по химическому составу и температуре. Электроды в рабочем объеме печи расположены в один ряд, при этом центральный электрод является катодом, а два крайних - анодами. Таким образом, через электроды и загруженную в печь металлическую шихту проходят две независимые электрические цепи постоянного тока. Ток, протекающий по центральному электроду (катоду), в два раза больше токов, протекающих в каждом из двух других электродов (анодов) [3]
Известный способ, взятый нами за прототип, обладает следующими недостатками. Центральный электрод, по которому в течение всей плавки протекает двойной ток, должен иметь сечение в два раза больше, чем сечение двух других электродов. Увеличение сечения приводит к увеличению боковой поверхности электрода и, как следствие, к увеличению расхода электрода за счет окисления боковой поверхности. Кроме того, основная доля тепла выделяется в зоне расположения центрального электрода. Периферийные же слои металла, особенно в зонах, где нет электродов, прогреваются значительно медленнее, что приводит к затягиванию времени плавления металла и угару легирующих элементов вследствие перегрева шихты в центральной зоне. Немаловажным является и тот факт, что применение этого способа требует значительного изменения конструкции печи: свода, электродержателей и т.д.A known method of conducting melting in a three-electrode arc furnace, including loading the charge or pouring the intermediate into the working volume of the furnace, introducing electricity into the electric furnace while passing current through three electrodes in parallel, one of which is supplied with a negative electric potential, and the other two are positive, and bringing the melt formed in the melting bath to the specified parameters in terms of chemical composition and temperature. The electrodes in the working volume of the furnace are arranged in one row, while the central electrode is the cathode, and the two extreme ones are the anodes. Thus, two independent direct current electric circuits pass through the electrodes and the metal charge loaded into the furnace. The current flowing through the central electrode (cathode) is twice as large as the currents flowing in each of the other two electrodes (anodes) [3]
The known method, taken by us as a prototype, has the following disadvantages. The central electrode, through which a double current flows throughout the melting process, should have a cross section twice that of the other two electrodes. An increase in the cross section leads to an increase in the lateral surface of the electrode and, as a consequence, to an increase in the consumption of the electrode due to oxidation of the lateral surface. In addition, the bulk of the heat is generated in the area of the central electrode. The peripheral layers of the metal, especially in areas where there are no electrodes, warm up much more slowly, which leads to a delay in the melting time of the metal and the burning of alloying elements due to overheating of the charge in the central zone. Equally important is the fact that the application of this method requires a significant change in the design of the furnace: arch, electric holders, etc.
Цель изобретения исключение неравномерного нагрева, зонального перегрева расплава, что позволит снизить угар легирующих элементов, повысить производительность печи, снизить расход электродов. The purpose of the invention is the elimination of uneven heating, zone overheating of the melt, which will reduce the fumes of alloying elements, increase the productivity of the furnace, reduce the consumption of electrodes.
Поставленная цель достигается тем, что в способе ведения плавки в трехэлектродной дуговой электропечи, включающем загрузку шихты в рабочий объем печи, введение электроэнергии в электропечь при параллельнопоследовательном пропускании тока через три электрода, на один из которых подают отрицательный электрический потенциал, а на два других положительный, и доведение образующегося в плавильной ванне расплава до заданных параметров, согласно изобретению, в процессе плавки проводят одновременное изменение полярности на электродах, при постоянном поддержании отношения амплитуды тока на электроде с отрицательным потенциалом к амплитуде тока на электродах с положительным потенциалом два к одному в процессе введения электроэнергии в электропечь; кроме того, отрицательный потенциал подают на электрод, находящийся в наименее теплонагруженной зоне плавильной ванны или рабочего объема печи; кроме того, отрицательный потенциал могут подавать поочередно на каждый из трех электродов с заданной частотой. This goal is achieved by the fact that in the method of melting in a three-electrode arc furnace, which includes loading the charge into the working volume of the furnace, introducing electricity into the furnace while passing current through three electrodes in parallel, one of which is supplied with a negative electric potential, and the other two are positive, and bringing the melt formed in the melting bath to the specified parameters, according to the invention, in the process of melting, a simultaneous change in polarity on the electrodes is carried out, at standing attitude maintaining the current amplitude on the electrode with a negative potential to the amplitude of the electrode current from the positive potential of two to one in the process of introducing electricity into the electric furnace; in addition, a negative potential is applied to the electrode located in the least heat-loaded zone of the melting bath or the working volume of the furnace; in addition, a negative potential can be applied alternately to each of the three electrodes with a given frequency.
Суть способа заключается в следующем. The essence of the method is as follows.
После загрузки шихты в рабочий объем печи на печь подают напряжение и зажигают электрические дуги постоянного тока. При этом один из трех графитированных электродов соединен с отрицательным потенциалом источника питания, а два других с положительным. На какие именно электроды подаются отрицательные и положительные потенциалы в начале плавки не столь важно. При зажигании электрических дуг по одному из электродов (катоду) проходит ток, величина которого равна сумме токов в двух других электродах (анодах). В процессе горения электрических дуг происходит нагрев шихты и ее расплавление. Следует отметить, что в зоне, где металлическая шихта является катодом по отношению к электроду, ее нагрев, происходит быстрее, чем в зонах, расположенных под электродами-анодами. Поэтому в рабочем объеме печи и в плавильной ванне имеет место различная тепловая нагрузка в зонах, расположенных в области электрода-катода и электродов-анодов. В зоне электродакатода наблюдается быстрый нагрев и плавление шихты, дуга открывается и излучает тепло на футеровку, то есть происходит локальный перегрев как в области плавильной ванны, так и в рабочем объеме печи. В зоне же расположения электродов-анодов шихта нагревается и плавится медленнее. Поэтому для выравнивания тепловой нагрузки в печи необходимо переключить полярность на электродах: подать отрицательный потенциал на электрод, находящийся в наименее теплонагруженной зоне печи, а положительный на два других электрода, один из которых ранее являлся анодом. Такие переключения следует вести до выравнивания теплонагруженности в плавильной ванне и рабочем объеме печи. После чего можно переходить на режим переключения полярности с заданной частотой, обеспечивающей поддержание равномерной теплонагруженности в рабочем объеме печи. Следует отметить, что при расплавлении шихты переключения полярности не ведутся с какой-то заданной частотой и время нахождения электродов под каким-то из потенциалов зависит только от теплового состояния печи и плавильной ванны. Но всегда поддерживается отношение амплитуд токов на отрицательном и положительном электродах два к одному. After loading the charge into the working volume of the furnace, voltage is applied to the furnace and electric dc arcs are ignited. In this case, one of the three graphite electrodes is connected to the negative potential of the power source, and the other two to the positive. Which electrodes are supplied with negative and positive potentials at the beginning of melting is not so important. When igniting electric arcs, a current passes through one of the electrodes (cathode), the value of which is equal to the sum of the currents in the other two electrodes (anodes). In the process of burning electric arcs, the charge is heated and melted. It should be noted that in the zone where the metal charge is the cathode with respect to the electrode, its heating occurs faster than in the areas located under the anode electrodes. Therefore, in the working volume of the furnace and in the melting bath there is a different thermal load in the zones located in the region of the electrode-cathode and electrode-anodes. In the area of the cathode cathode, rapid heating and melting of the charge is observed, the arc opens and radiates heat to the lining, that is, local overheating occurs both in the region of the melting bath and in the working volume of the furnace. In the zone of arrangement of the anode electrodes, the mixture heats up and melts more slowly. Therefore, to equalize the heat load in the furnace, it is necessary to switch the polarity on the electrodes: apply a negative potential to the electrode located in the least heat-loaded zone of the furnace, and positive to two other electrodes, one of which was previously the anode. Such switching should be carried out before equalizing the heat load in the melting bath and the working volume of the furnace. After that, you can switch to the polarity switching mode with a given frequency, ensuring the maintenance of uniform heat load in the working volume of the furnace. It should be noted that during the melting of the charge, polarity switching is not carried out at any given frequency and the time spent by the electrodes under some of the potentials depends only on the thermal state of the furnace and the melting bath. But the ratio of the amplitudes of the currents on the negative and positive electrodes is always two to one.
Предложенный способ ведения плавки позволяет исключить неравномерный нагрев и зональный перегрев расплава и, как следствие, снизить угар легирующих элементов, повысить производительность печи, снизить расход электродов. The proposed method for conducting melting eliminates uneven heating and zonal overheating of the melt and, as a result, reduces the fumes of alloying elements, increase the productivity of the furnace, and reduce the consumption of electrodes.
Предложенный способ осуществляют, например, следующим образом. The proposed method is carried out, for example, as follows.
Плавку ведут на трехэлектродной дуговой сталеплавильной печи, емкостью 12 т, оснащенной трансформатором мощностью 8 МВА, соединенным токопроводом с графитированными электродами. Во вторичные токопроводы встроены трехфазные выпрямители с прямыми и инверсными выходами, включенными параллельно. Все выпрямители соединены с системой импульсно-фазного управления переключением полярности на электродах. Силовая схема работает по известному принципу параллельно-последовательской работы нескольких выпрямителей на общую нагрузку электрод. Melting is carried out on a three-electrode arc steelmaking furnace, with a capacity of 12 tons, equipped with a transformer with a capacity of 8 MVA, connected by a current lead to graphite electrodes. Three-phase rectifiers with direct and inverse outputs connected in parallel are built into the secondary conductors. All rectifiers are connected to a pulse-phase control system for switching polarity on the electrodes. The power circuit operates according to the well-known principle of parallel-series operation of several rectifiers to the total electrode load.
В печь загружают металлическую шихту, опускают электроды до касания с шихтой и подают на печь напряжение. После зажигания электрических дуг ведут нагрев шихты. При проплавлении колодцев в шихте и образовании плавильной ванны переключения полярности, обычно, не требуется, так как дуги экранированы шихтой и облучение стен печи незначительно. Плавление же шихты идет довольно равномерно, так как при мощных дугах образуется один общий колодец. При доплавлении шихты, особенно по периферии плавильной ванны, наблюдается различие, как скорости плавления, так и температуры расплава в зонах, расположенных под электродом-катодом и электродами-анодами. Если в зоне катода шихта полностью расплавлена и происходит перегрев жидкого металла, то в зоне анода наблюдаются нерасплавленные части шихты. Такое состояние разной теплонагруженности плавильной ванны и рабочего объема печи может привести к затягиванию плавки, угару легирующих металлов и повышенному расходу электродов. Поэтому необходимо изменять полярность на электродах. Оператор переключает полярность и подает отрицательный потенциал на электрод, находящийся в наименее теплонагруженной зоне, где наблюдается нерасплавленная шихта, а на два других электрода положительный потенциал. Такие переключения проводят в процессе всего дальнейшего времени плавки, избегая локального перегрева расплава и стен печи. После полного расплавления металла переходят на подогрев и доведение расплава до заданного состава с переключением полярности с частотой 25 Гц. Нагретый и соответствующий заданному химическому составу металлический расплав выпускают из печи в ковш и передают на разливку. A metal charge is loaded into the furnace, the electrodes are lowered until they touch the charge and voltage is applied to the furnace. After ignition of the electric arcs, the charge is heated. During the penetration of wells in the charge and the formation of a melting bath, polarity switching is usually not required, since the arcs are shielded by the charge and the irradiation of the furnace walls is negligible. The charge is melted quite evenly, since with powerful arcs one common well is formed. When the charge is remelted, especially along the periphery of the melting bath, there is a difference in both the melting rate and the melt temperature in the zones located under the cathode electrode and anode electrodes. If the charge is completely molten in the cathode zone and the liquid metal overheats, then the molten parts of the charge are observed in the anode zone. This state of different heat load of the melting bath and the working volume of the furnace can lead to a delay in smelting, fumes of alloying metals and increased consumption of electrodes. Therefore, it is necessary to change the polarity on the electrodes. The operator switches the polarity and applies a negative potential to an electrode located in the least heat-loaded zone, where an unmelted charge is observed, and a positive potential to two other electrodes. Such switching is carried out during the entire further melting time, avoiding local overheating of the melt and furnace walls. After complete melting of the metal, they switch to heating and bringing the melt to a predetermined composition with polarity switching at a frequency of 25 Hz. Heated and corresponding to a given chemical composition of the metal melt is released from the furnace into the ladle and transferred to casting.
Использование предлагаемого способа позволит повысить производительность печи, снизить угар легирующих элементов, повысить стойкость огнеупорной футеровки, снизить удельный расход электродов. Using the proposed method will increase the productivity of the furnace, reduce the waste of alloying elements, increase the resistance of the refractory lining, and reduce the specific consumption of electrodes.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU9595117683A RU2088674C1 (en) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | Method of conducting smelting in three-electrode arc furnace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU9595117683A RU2088674C1 (en) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | Method of conducting smelting in three-electrode arc furnace |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95117683A RU95117683A (en) | 1997-07-20 |
| RU2088674C1 true RU2088674C1 (en) | 1997-08-27 |
Family
ID=20172960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU9595117683A RU2088674C1 (en) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | Method of conducting smelting in three-electrode arc furnace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2088674C1 (en) |
-
1995
- 1995-10-17 RU RU9595117683A patent/RU2088674C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Альтгаузен А.П. и др. Электрооборудование и автоматика электротермических установок. Справочник. - М.: Энергия, 1978, с. 218 - 221. 2. Авторское свидетельство СССР N 795035, кл. C 21 C 5/52, 1980. 3. Савов П.С. Ковш - печь постоянного тока - новое развитие ковшевой металлургии. Семинар "Использование электродуги постоянного тока в сталеплавильном производстве". - М., 1991. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3949151A (en) | Arc furnaces | |
| JPS6128914B2 (en) | ||
| RU2088674C1 (en) | Method of conducting smelting in three-electrode arc furnace | |
| BR8500386A (en) | CONTINUOUS CURRENT VOLTAGE ARC OVEN | |
| US3857697A (en) | Method of continuously smelting a solid material rich in iron metal in an electric arc furnace | |
| US3571475A (en) | Electroslag refining apparatus | |
| RU2104450C1 (en) | Method of electric melting and electric arc furnace for its realization | |
| ATE134817T1 (en) | DC ARC FURNACE | |
| JPS5927185A (en) | Method of melting metal and arc furnace used for the method | |
| US4204082A (en) | DC Arc furnace having starting electrode | |
| US3929457A (en) | Direct current electric arc furnace and method for melting metal scrap | |
| RU2088680C1 (en) | Method of processing slags in electric furnaces | |
| JP2794774B2 (en) | Operation method of DC arc furnace | |
| JPH0361318B2 (en) | ||
| RU2227881C2 (en) | Electric-arc melting furnace (versions) | |
| JP2650670B2 (en) | DC electric furnace with air-cooled bottom electrode | |
| NO175560B (en) | Electro-reduction furnace | |
| RU2096488C1 (en) | Method of metal melting in two-six-electrode arc furnaces | |
| SU697789A1 (en) | Induction crucible furnace | |
| SU732645A1 (en) | Electric ore furnace | |
| DE3471228D1 (en) | Metallurgical melting process, and direct current arc furnace therefor | |
| RU2235257C1 (en) | Technogenious material processing electric furnace | |
| SU859463A1 (en) | Method of steel smelting | |
| SU439537A1 (en) | The method of smelting alloys in ore-smelting electric furnaces | |
| JPH0197394A (en) | Arc control method for DC arc furnace |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071018 |