RU2572949C2 - Дуговая печь постоянного тока - Google Patents
Дуговая печь постоянного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572949C2 RU2572949C2 RU2014119181/02A RU2014119181A RU2572949C2 RU 2572949 C2 RU2572949 C2 RU 2572949C2 RU 2014119181/02 A RU2014119181/02 A RU 2014119181/02A RU 2014119181 A RU2014119181 A RU 2014119181A RU 2572949 C2 RU2572949 C2 RU 2572949C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bath
- metal
- direct current
- metal melt
- cathode
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005275 alloying Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 17
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000003923 scrap metal Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства чугуна, стали и цветных металлов. Дуговая печь постоянного тока включает корпус с днищем, свод, расположенную ниже порога рабочего окна ванну с металлическим расплавом, обрамленную футеровкой, верхний катод с электрододержателем, соединенный с источником постоянного тока и имеющий возможность вертикального перемещения, и анодный подвод в виде одного или нескольких подовых электродов. Внутри корпуса, между днищем и порогом рабочего окна, размещена кольцевая катушка индуктивности, навитая из электропроводной изолированной шины, подсоединенной к источнику постоянного тока, образующая с расположенными внутри нее катодом, ванной и подовым электродом, по которым протекает постоянный ток, систему, создающую электромагнитные силы, перемещающие металлический расплав. В центре днища с внутренней стороны установлена ферромагнитная бобышка. Изобретение позволяет повысить эффективность перемешивания металлической ванны, улучшить усвоение металлом легирующих элементов, а также ускорить процесс плавления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства чугуна, стали и цветных металлов.
Известна дуговая печь постоянного тока, оснащенная подовым электродом, под днищем которой расположена соединенная с катодом магнитная катушка, создающая магнитное поле. Электромагнитные силы, возникающие при взаимодействии магнитного поля с постоянным током, протекающим между катодом, металлом и подовым электродом (анодом), стабилизируют дугу и обеспечивают эффект перемешивания металла в азимутальном направлении (патент США №4228314 (A), 14 октября 1980 г. МПК H05B 7/00).
Недостатком этой конструкции является расположение магнитной катушки под днищем, являющимся экраном, что резко снижает проникновение магнитного поля в рабочее пространство печи и уменьшает эффективность перемешивания ванны.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является дуговая печь постоянного тока, на которой за счет установки подовых электродов пластинчатого типа обеспечивается перемещение расплавленного металла под дугой. Затем металл вдоль подины перемещается в периферии и возвращается к зоне горения дуг по поверхности расплава.
Перемешивание жидкого металла способствует выравниванию температуры и однородности метала, а также расплавлению холодной шихты (Коваленко В.И. Дуговые сталеплавильные печи с подовым электродом (зарубежный опыт) / Ин-т «Чермет-информация» М., 1987 (Обзорн. информ. Сер. Сталеплавильное производство. Вып. 1, с. 14).
Основным недостатком этой печи является то, что перемешивание металла происходит в одной плоскости, что приводит к появлению застойных зон в ванне с металлом. Другим недостатком описанной дуговой печи постоянного тока является низкая стойкость подового электрода пластинчатого типа. Кроме того, на печах такого типа не рекомендуется заправлять подину из опасения нарушить контакт между расплавом и пластинчатым подовым электродом. Это, в свою очередь, ведет к ускоренному износу подины и, в конечном счете, приводит к снижению эффекта перемешивания ванны.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в создании дуговой печи постоянного тока, не имеющей вышеперечисленных недостатков.
Для решения поставленной задачи создана дуговая печь постоянного тока, включающая корпус с днищем, свод, расположенную ниже порога рабочего окна ванну с металлическим расплавом, обрамленную футеровкой, верхний катод с электрододержателем, соединенный с источником постоянного тока, имеющий возможность вертикального перемещения, и анодный подвод в виде одного или нескольких подовых электродов, согласно изобретению внутри корпуса между днищем и порогом рабочего окна размещена кольцевая катушка индуктивности, навитая из электропроводной изолированной шины, подсоединенной к источнику постоянного тока, которая образует с расположенными внутри нее катодом, ванной и подовым электродом, по которым протекает постоянный ток, систему, создающую электромагнитные силы, перемещающие металлический расплав. На центре днища с внутренней стороны установлена ферромагнитная бобышка.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение эффективности перемешивания металлической ванны, лучшее усвоение металлом легирующих элементов и других добавок, а также ускорение процесса плавления.
Кольцевая катушка индуктивности, навитая из электропроводной изолированной шины, при подключении к источнику постоянного тока создает магнитные силовые линии. Благодаря расположению катушки внутри корпуса печи, являющегося экраном для магнитных силовых полей, основная их часть направляется в сторону футеровки и ванны с металлическим расплавом. Расположение катушки по высоте между днищем печи и порогом рабочего окна обеспечивает направление магнитных силовых линий на футеровку подины и откосов, расположенный внутри футеровки подовый электрод и металлический расплав. Магнитные силовые линии взаимодействуют с постоянным током, протекающим по расположенным внутри катушки индуктивности, катодом, металлическим расплавом и подовым электродом и создают электромагнитные силы, перемещающие металлический расплав в азимутальном и меридиальном направлениях и обеспечивающие эффективное объемное перемешивание ванны без застойных зон. Износ подины не влияет на магнитные силовые линии и не снижает эффекта перемешивания ванны. Конвективные потоки, возникающие при перемешивании, обеспечивают быстрое растворение вносимых в ванну легирующих и других добавок, а также ускоряют доплавление нерасплавившихся кусков металлического лома.
Как показывают исследования на холодной модели, благодаря наличию ферромагнитной бобышки, установленной на центре днища с внутренней его стороны, удается концентрировать магнитные силовые линии в центре ванны и на 18-20% ускорить растворение вводимых в ванну добавок.
Конструкция дуговой печи постоянного тока поясняется чертежом, на котором представлен общий вид печи.
Дуговая печь постоянного тока одержит корпус 1 с днищем 2, свод 3, расположенную ниже порога рабочего окна 4 ванну 5 с металлическим расплавом 6, обрамленную футеровкой 7. Печь оснащена верхним катодом 8 с электрододержателем 9, соединенным с источником постоянного тока, имеющим возможность вертикального перемещения, и анодным подводом в виде одного или нескольких подовых электродов 10. Внутри корпуса печи 1 установлена кольцевая катушка индуктивности 11, навитая из электропроводной изолированной шины, имеющая соединение 12 с источником постоянного тока. Внутри кольцевой катушки индуктивности 11 располагается катод 8, ванна 5 и подовый электрод 10. В центре днища 2 установлена ферромагнитная бобышка 13.
Работает дуговая печь постоянного тока следующим образом. После окончания плавления шихты дуга постоянного тока горит между верхним катодом 8 и металлическим расплавом 6, находящимся в ванне 5, обрамленной футеровкой 7. При наличии в ванне нерасплавившихся кусков шихты, а также введении легирующих элементов или других добавок появляется необходимость перемешивания ванны 5. Для этого к кольцевой катушки индуктивности 11 через соединение 12 подается напряжение постоянного тока. При этом создается магнитное поле, охватывающее металлический расплав 6. Наличие ферромагнитной бобышки 13 позволяет усилить магнитное поле и концентрировать его в средней части ванны 5. Благодаря взаимодействию магнитного поля с постоянным током, протекающим через металлический расплав 6, между верхним катодом 8 и подовым электродом 10 создаются электромагнитные силы, которые перемещают металлический расплав 6 и обеспечивают его эффективное объемное перемешивание без застойных зон. Изменяя силу тока, подаваемую на кольцевую катушку индуктивности 11, можно регулировать величину магнитного поля и интенсивность перемешивания металлического расплава. За счет изменения полярности подаваемого на катушку 11 постоянного тока можно менять направление действия электромагнитных сил и соответственно направление движения металла. После окончания доводки металла отключают подачу тока в катушку 11 и прекращают перемешивание ванны 5.
После достижения заданной температуры металлического расплава 6 отключают печь, электрододержатель 9 с верхним катодом 8 перемещают вверх. Готовый металлический расплав 6 сливают в ковш и печь готовят к следующей плавке.
Пример исполнения дуговой печи постоянного тока предлагаемой конструкции
Дуговая печь постоянного тока емкостью 6 т предназначена для производства высокопрочного чугуна. Основными элементами печи является корпус с днищем, свод, расположенная ниже уровня порога ванна, обрамленная футеровкой, верхний катод с электрододержателем, соединенный с источником постоянного тока, имеющий возможность вертикального перемещения с помощью гидроплунжера. В качестве анодного подвода на печи используются два подовых электрода.
Внутри корпуса, между порогом рабочего окна и днищем, размещено устройство для создания магнитного поля, выполненное в виде кольцевой катушки индуктивности, навитой из электропроводной изолированной шины, имеющей в сечении размеры 10×20 мм. Кольцевая катушка индуктивности, внутри которой расположены катод, металлический расплав и подовые электроды, подсоединена к источнику постоянного тока. К катушке индуктивности подводится постоянный ток напряжением 36 В, величина которого может изменяться от 600 А до 300 А. В центре днища установлена ферромагнитная бобышка массой 25 кг.
После расплавления ~80% металлошихты, предназначенной для получения высокопрочного чугуна и образования в ванне жидкого металлического расплава, подается напряжение на катушку индуктивности. При этом образуется магнитное поле, которое взаимодействует с постоянным током, протекающим от верхнего катода через металлический расплав к подовым электродам (анодному подводу), и возникают объемные электромагнитные силы, перемещающие отдельные слои металлического расплава и обеспечивающие эффективное перемешивание ванны без застойных зон. За счет этого в 1,5-1,6 раза ускоряется доплавление нерасплавившихся кусков лома. После полного расплавления лома получают металлический расплав с содержанием углерода 1,8-2,1%. Продолжая перемешивание, начинают вводить в ванну углеродсодержащие материалы. После 20-30 мин содержание углерода в расплаве достигает 3,3-3,7%, что является оптимальным для высокопрочного чугуна. Металлический расплав нагревают до заданной температуры и выпускают в ковш.
Таким образом создана дуговая печь постоянного тока, на которой обеспечивается эффективное перемешивание металлического расплава, хорошее усвоение легирующих элементов и других добавок, а также обеспечивается ускорение доплавления нерасплавившихся кусков лома. Эта печь может быть успешно использована при производстве высокопрочного чугуна и высоколегированных марок стали.
Claims (2)
1. Дуговая печь постоянного тока, содержащая корпус с днищем, свод, расположенную ниже порога рабочего окна ванну с металлическим расплавом, обрамленную футеровкой, верхний катод с электрододержателем, соединенный с источником постоянного тока и выполненный с возможностью вертикального перемещения, и анодный подвод в виде одного или нескольких подовых электродов, отличающаяся тем, что внутри корпуса между днищем и порогом рабочего окна размещена кольцевая катушка индуктивности, навитая из электропроводной изолированной шины, подсоединенной к источнику постоянного тока, и образующая с расположенными внутри нее катодом, ванной и подовым электродом, по которым протекает постоянный ток, создающую электромагнитные силы систему для перемещения металлического расплава.
2. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что в центре днища с внутренней стороны установлена ферромагнитная бобышка.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119181/02A RU2572949C2 (ru) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | Дуговая печь постоянного тока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119181/02A RU2572949C2 (ru) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | Дуговая печь постоянного тока |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014119181A RU2014119181A (ru) | 2015-11-20 |
| RU2572949C2 true RU2572949C2 (ru) | 2016-01-20 |
Family
ID=54552989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014119181/02A RU2572949C2 (ru) | 2014-05-13 | 2014-05-13 | Дуговая печь постоянного тока |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2572949C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2719227C1 (ru) * | 2016-12-12 | 2020-04-17 | Абб Аб | Узел для процесса получения металла |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4228314A (en) * | 1978-02-28 | 1980-10-14 | Asea Aktiebolag | DC Arc furnace hearth |
| EP0178981B1 (fr) * | 1984-10-01 | 1988-11-17 | UNION SIDERURGIQUE DU NORD ET DE L'EST DE LA FRANCE par abréviation "USINOR" | Structure d'electrode pour bain de métal en fusion |
| FR2572873B1 (fr) * | 1984-11-06 | 1988-12-02 | Siderurgie Fse Inst Rech | Electrode de paroi pour four metallurgique electrique a courant continu |
| RU2061998C1 (ru) * | 1991-09-30 | 1996-06-10 | Юниметал | Подовый электрод металлургической печи постоянного тока |
| RU2467521C1 (ru) * | 2011-10-07 | 2012-11-20 | Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Подовый электрод для подвода постоянного тока к жидкому металлу |
-
2014
- 2014-05-13 RU RU2014119181/02A patent/RU2572949C2/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4228314A (en) * | 1978-02-28 | 1980-10-14 | Asea Aktiebolag | DC Arc furnace hearth |
| EP0178981B1 (fr) * | 1984-10-01 | 1988-11-17 | UNION SIDERURGIQUE DU NORD ET DE L'EST DE LA FRANCE par abréviation "USINOR" | Structure d'electrode pour bain de métal en fusion |
| FR2572873B1 (fr) * | 1984-11-06 | 1988-12-02 | Siderurgie Fse Inst Rech | Electrode de paroi pour four metallurgique electrique a courant continu |
| RU2061998C1 (ru) * | 1991-09-30 | 1996-06-10 | Юниметал | Подовый электрод металлургической печи постоянного тока |
| RU2467521C1 (ru) * | 2011-10-07 | 2012-11-20 | Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Подовый электрод для подвода постоянного тока к жидкому металлу |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2719227C1 (ru) * | 2016-12-12 | 2020-04-17 | Абб Аб | Узел для процесса получения металла |
| US10875090B2 (en) | 2016-12-12 | 2020-12-29 | Abb Schweiz Ag | Assembly for a metal-making process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014119181A (ru) | 2015-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2326845T3 (es) | Procedimiento para la extraccion continua o discontinua de un metal o de varios metales a partir de una escoria que contenga el metal o un compuesto del metal. | |
| KR101139304B1 (ko) | 금속을 함유한 슬래그로부터 금속을 추출하기 위한 방법 및장치 | |
| CA3154986C (en) | Method of stirring liquid metal in an electric arc furnace | |
| RU2572949C2 (ru) | Дуговая печь постоянного тока | |
| EA201600450A1 (ru) | Способ выплавки стали в электродуговой печи и электродуговая печь | |
| US20210164731A1 (en) | Furnace Assembly For A Metal-Making Process | |
| CN203878164U (zh) | 一种炼钢用电炉氧枪结构 | |
| RU2605028C2 (ru) | Способ для извлечения металла из содержащего металл шлака, а также устройство для извлечения металла | |
| RU2532584C1 (ru) | Способ комплексной обработки жидкого металла в агрегате ковш-печь | |
| RU126810U1 (ru) | Электродуговая печь постоянного тока | |
| RU2410444C1 (ru) | Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока | |
| RU2653957C1 (ru) | Устройство для обработки металла в ковше | |
| RU2614862C2 (ru) | Способ и устройство для внепечной обработки металла в ковше | |
| RU2368670C2 (ru) | Способ плавки стали в дуговой сталеплавильной печи трехфазного тока | |
| RU2116596C1 (ru) | Электропечь постоянного тока для электрошлакового восстановления металлов | |
| RU2516896C1 (ru) | Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока | |
| Degel et al. | Application potential of DC smelter technology for the platinum industry in South Africa | |
| NO123433B (ru) | ||
| Degel et al. | Rectangular furnace design and revolutionary DC-slag cleaning technology for the PGM industry | |
| SU933722A1 (ru) | Способ выплавки сплавов в дуговых электропечах | |
| CN114934191A (zh) | 一种铜火法冶炼熔渣原位贫化及同步在线护炉的方法 | |
| SU410646A1 (ru) | Установка дл рафинировани чугуна жидкими синтетическими шлаками | |
| RU2479649C1 (ru) | Способ электрошлакового переплава | |
| RU52990U1 (ru) | Дуговая печь постоянного тока | |
| CN119391984A (zh) | 一种星型回路的直流电弧矿热炉 |