RU2653957C1

RU2653957C1 - Device for metal working in the ladle

Info

Publication number: RU2653957C1
Application number: RU2016150328A
Authority: RU
Inventors: Игорь Михайлович Бершицкий; Анатолий Всеволодович Протасов; Борис Александрович Сивак; Александр Маркович Якиманский
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2018-05-15

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to the field of metallurgy, and specifically to the extra-furnace liquid steel processing in steel-teeming ladle. Device comprises a ladle with a lid in which an upper electrode is mounted to heat the metal melt with a direct-current arc, a bottom electrode with a current lead and a current source. Current lead is made in the form of a spiral that covers the ladle. Upper and bottom electrodes are designed with a possibility to switch them on alternately. Invention allows to stir the metal bath intensively due to the interaction of the internal electromagnetic field, generated by a current of dozens of kA, flowing through a liquid metal, with an electromagnetic field of several thousand ampere-turns, generated by a current, flowing in the current lead, that covers the ladle from the outside. When these forces interact, intense vertical and horizontal movement of the melt occurs, it helps to equalize the temperature and chemical composition of the metal throughout.

EFFECT: invention makes it possible to stir the metal bath intensively.

1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, а конкретно к внепечной обработке жидкой стали в сталеразливочном ковше.The present invention relates to the field of metallurgy, and specifically to out-of-furnace treatment of liquid steel in a steel pouring ladle.

Известно устройство для внепечной обработки жидкой стали в агрегате ковш-печь с нагревом металла дугой постоянного тока, с использованием верхнего электрода и подового электрода, установленного в нижней части ковша /Г.Н. Окороков, А.И. Донец, Ал. Г. Шалимов и др. Нагрев стали разрядом постоянного тока на установках внепечной обработки // «Сталь», №5, 1994 г., С. 36-40/.A device is known for out-of-furnace treatment of liquid steel in a ladle-furnace assembly with metal heating by a DC arc, using the upper electrode and the hearth electrode installed in the lower part of the ladle / G.N. Okorokov, A.I. Donets, Al. G. Shalimov et al. Heating became a direct current discharge in out-of-furnace processing plants // Steel, No. 5, 1994, pp. 36-40 /.

Ток дуги, проходя через расплав от подового электрода к верхнему, взаимодействует с собственным магнитным полем и вызывает перемешивание ванны. Однако интенсивность перемешивания недостаточна, что отрицательно сказывается на однородности готового металла или увеличивает продолжительность обработки.The arc current, passing through the melt from the bottom electrode to the top, interacts with its own magnetic field and causes the bath to mix. However, the intensity of mixing is insufficient, which adversely affects the uniformity of the finished metal or increases the processing time.

Для интенсификации перемешивания применяют дополнительные средства, например продувку ванны инертным газом, что снижает интенсивность нагрева и удорожает обработку металла.To intensify the mixing, additional means are used, for example, purging the bath with an inert gas, which reduces the intensity of heating and increases the cost of metal processing.

Из известных, наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемым результатам является устройство для обработки металла в ковше дугой постоянного тока, содержащее верхний и подовый электроды, а также токоподвод к подовому электроду /Протасов А.В., Бершицкий И.М. Разработка и исследования агрегатов внепечной обработки стали с электрическим нагревом металла дугой постоянного тока // Электрометаллургия. №1, 2012, - С. 2-7, рис. 3/.Of the known, the closest to the proposed technical essence and the achieved results is a device for processing metal in a ladle with a DC arc, containing the top and bottom electrodes, as well as the current supply to the bottom electrode / Protasov A.V., Bershitsky I.M. Development and research of out-of-furnace steel processing units with electric heating of metal by a DC arc // Electrometallurgy. No. 1, 2012, - S. 2-7, fig. 3 /.

К его недостаткам относится повышенная сложность конструкции, недостаточная интенсивность перемешивания металла и увеличенные эксплуатационные затраты.Its disadvantages include increased design complexity, insufficient intensity of mixing of the metal and increased operating costs.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в повышении эффективности обработки и уменьшении эксплуатационных затрат.The technical result of the proposed technical solution is to increase processing efficiency and reduce operating costs.

Данный технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве, содержащем верхний и подовый электроды, а также токоподвод к подовому электроду, токоподвод выполнен в виде спирали, охватывающей ковш и содержащей по крайней мере один виток.This technical result is achieved by the fact that in the proposed device containing the top and bottom electrodes, as well as the current lead to the bottom electrode, the current lead is made in the form of a spiral covering the bucket and containing at least one turn.

Устройство может быть оснащено по крайней мере одним подовым электродом с собственным спиральным токоподводом.The device can be equipped with at least one bottom electrode with its own spiral current supply.

В результате взаимодействия внутреннего электромагнитного поля, создаваемого током в десятки кА, протекающим по жидкому металлу с электромагнитным полем в несколько тысяч ампер-витков, создаваемым током, протекающим в токоподводе, охватывающем ковш снаружи, обеспечивается интенсивное перемешивание ванны.As a result of the interaction of the internal electromagnetic field created by a current of tens of kA, flowing through the liquid metal with an electromagnetic field of several thousand ampere-turns, created by the current flowing in the current supply, covering the bucket from the outside, intensive mixing of the bath is ensured.

При взаимодействии этих сил возникает интенсивное вертикальное и горизонтальное движение расплава, способствующее выравниванию температуры и химсостава металла по всему объему.When these forces interact, intense vertical and horizontal movement of the melt occurs, which helps to equalize the temperature and chemical composition of the metal throughout the volume.

Наличие дополнительного контура с токоподводом и подовым электродом не только обеспечивает возможность увеличения интенсивности электромагнитного поля, но позволяет исключить образование в объеме металла застойных зон при поочередном включении электродов и регулировании силы тока. В результате в момент переходного процесса ранее образовавшиеся вихри будут разрушаться, дробясь на более мелкие и образовываться новые, что еще больше усредняет температуру металла и химсостав по всему объему ковша.The presence of an additional circuit with a current lead and a bottom electrode not only provides the possibility of increasing the intensity of the electromagnetic field, but also eliminates the formation of stagnant zones in the metal volume when the electrodes are switched on alternately and the current strength is regulated. As a result, at the time of the transition process, previously formed vortices will collapse, crushing into smaller ones and new ones will form, which further averages the metal temperature and chemical composition over the entire volume of the bucket.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется примерами его осуществления, представленными на прилагаемых чертежах, где на:The essence of the invention is illustrated by examples of its implementation, presented on the accompanying drawings, where:

- фиг. 1 изображена схема устройства для обработки жидкого металла в ковше с одним донным электродом;- FIG. 1 shows a diagram of a device for processing liquid metal in a ladle with one bottom electrode;

- фиг. 2 изображена схема устройства для обработки жидкого металла в ковше с двумя донными электродами;- FIG. 2 shows a diagram of a device for processing liquid metal in a ladle with two bottom electrodes;

Устройство для внепечной обработки жидкого металла 1 в ковше 2 содержит верхний электрод 3, размещенный в крышке 4, и подовый электрод 5, размещенный в нижней части ковша 2. К подовому электроду 5 посредством быстроразъемного соединения 6 подсоединен спиральный токоподвод 7.A device for the out-of-furnace treatment of molten metal 1 in a ladle 2 contains an upper electrode 3 located in the lid 4 and a hearth electrode 5 located in the lower part of the bucket 2. A spiral current lead 7 is connected to the hearth electrode 5 by means of a quick disconnect connection 6.

В другом варианте устройство снабжено дополнительным токоведущим контуром, включающим подовый электрод 8, быстроразъемное соединение 9 и спиральный токоподвод 10.In another embodiment, the device is equipped with an additional current-carrying circuit, including a bottom electrode 8, a quick disconnect connection 9 and a spiral current lead 10.

Устройство работает следующим образом. В ковш 2 из сталеплавильного агрегата (на фигурах не показан) выпускают металл 1 и наводят шлак 11, затем ковш с расплавом краном перемещают на участок внепечной обработки и производят подключение токоведущих соединений 6 и 9 к источнику питания.The device operates as follows. Metal 1 is discharged into a ladle 2 from a steelmaking unit (not shown in the figures) and slag 11 is brought in, then the ladle with a melt is moved by a crane to the after-treatment section and the current-carrying connections 6 and 9 are connected to a power source.

Крышку 4 с верхним электродом 3 перемещают в рабочее положение, после чего на верхний электрод 3 и по крайней мере на один из донных электродов 5, 8 подводят рабочее напряжение. Проходящий по крайней мере по одному спиральному токоподводу 7, 10 электрический ток воздействует электромагнитным полем на жидкий металл 1 в ковше, способствуя его перемешиванию, причем сочетание и последовательность подачи напряжения и изменение мощности, подаваемой через один или более донных электродов 5, позволяет интенсивнее и полнее воздействовать на металл.The cover 4 with the upper electrode 3 is moved to the operating position, after which the operating voltage is applied to the upper electrode 3 and at least one of the bottom electrodes 5, 8. The electric current passing through at least one spiral current lead 7, 10 exerts an electromagnetic field on the liquid metal 1 in the bucket, facilitating its mixing, and the combination and sequence of supplying voltage and changing the power supplied through one or more bottom electrodes 5 allows more intense and more complete act on the metal.

Таким образом, использование данного технического решения позволяет:Thus, the use of this technical solution allows you to:

- повысить интенсивность внепечной обработки жидкого металла,- increase the intensity of out-of-furnace treatment of liquid metal,

- увеличить диапазон возможных сочетаний воздействия на жидкий металл посредством чередующихся и переменных режимов подачи электроэнергии в жидкий металл с разными интенсивностями в динамическом режиме с более полным вовлечением в процесс обработки всего объема жидкого металла в ковше.- to increase the range of possible combinations of the impact on the liquid metal by means of alternating and variable modes of supplying electricity to the liquid metal with different intensities in a dynamic mode with a more complete involvement in the processing of the entire volume of liquid metal in the ladle.

Claims

1. A device for out-of-furnace treatment of liquid metal, comprising a ladle, an upper electrode for heating the metal melt in the ladle cover with a DC arc, a hearth electrode with a current supply and a current source, characterized in that the current supply of the hearth electrode is made in the form of a spiral covering the ladle, the top and bottom electrodes are made with the possibility of their alternate inclusion.

2. The device according to p. 1, characterized in that it contains at least one additional hearth electrode with its own spiral current supply.