Результат интеллектуальной деятельности: Способ плавления металла в электродуговой печи с перемещающимся графитовым электродом

Способ относится к области электротехнологии и предназначен для управления процессом горения дуги в электрической дуговой печи с перемещающимся графитовым электродом, в частности при электродуговой плавке металлов.

Наиболее близким является способ плавления металла в дуговой электрической печи, при котором в футерованный огнеупором кожух с расплавляемой шихтой опускают с помощью привода электрод, подключенный к источнику питания, зажигая дугу и осуществляя плавление шихты (см. «Электрические печи: Дуговые печи и установки спецнагрева». Учебник для вузов/А.Д. Свенчанский и др. Под ред. А.Д. Свенчанского. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1981, с. 51-70).

Недостатком данного способа является то, что особенно при первом после загрузки печи зажигании дуги, которое осуществляется путем перемещения электрода вниз до соударения с шихтой и последующего подъема, часто происходит поломка электрода, вызванная его изгибом, обусловленным попаданием торца на наклонный по отношению к оси электрода твердый кусок шихты.

Техническая задача, решаемая предлагаемым способом, состоит в обеспечении более «мягкого» соударения электрода с шихтой во избежание поломки электрода.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе плавления металла в электродуговой печи с перемещающимся графитовым электродом, при котором загружают шихту в футерованный огнеупором кожух и с помощью привода опускают в него графитовый электрод, подключенный к источнику питания, согласно изобретению между шихтой и торцом электрода устанавливают упругий токопроводящий элемент, опускают электрод до касания с шихтой, вызывая технологическое короткое замыкание, с помощью системы управления обеспечивают подъем электрода, вызывая формирование электрической дуги сначала между электродом и упругим элементом, а затем между электродом и шихтой.

Кроме того, в предлагаемом способе плавления металла в электродуговой печи с перемещающимся графитовым электродом упругий элемент выполняют в виде корзины с профилированным под электрод дном, обращенным к торцу электрода, а краем - к шихте, при этом края корзины выполняют зубчатыми.

Предлагаемый способ поясняется рисунками:

на фиг. 1 приведена функциональная схема печи в разрезе;

на фиг. 2 приведен вид сбоку на упругий элемент в виде упругой корзины;

на фиг. 3 приведен вид сбоку на упругий элемент в виде упругой корзины, край которой выполнен зубчатым.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит размещенные в футерованном корпусе 1 шихту 2 и вертикально перемещаемый электрод 3, кинематически связанный через редуктор 4 и преобразователь 5 вращательного движения в поступательное с электродвигателем 6. На поверхности шихты 2 размещен токопроводящий упругий элемент 7. Кроме того, упругий элемент может быть выполнен в виде упругой корзины 8, дно которой обращено к торцу электрода 3, а край - к шихте 2. Край корзины 9 может быть снабжен зубцами 10.

Предлагаемый упругий элемент может быть реализован как в виде проволочной плетеной корзины, так и отштампованной из металлического листа, с невысоким бортиком, как показано на фиг. 2, с профилированным под электрод дном. Край упругой корзины 9 может быть снабжен зубцами 10, как это показано на фиг. 3.

Способ осуществляют следующим образом. Перед началом плавки на загруженную в печь шихту 2 устанавливают корзину 8 или 9 таким образом, чтобы дно было обращено к электроду 3, край лежал на шихте 2 (см. фиг. 2 и фиг. 3). Использование зубчатой корзины 9 может быть более предпочтительно, поскольку зубцы, погруженные в шихту, обеспечивают лучший электрический контакт между шихтой и электродом. При подаче напряжения на печь система управления (на чертеже не показана) обеспечивает опускание электрода до соударения с упругой корзиной 8 или 9. Упругий элемент между электродом и шихтой смягчает удар, устраняя тем самым причину возникновения поломки электрода. После соприкосновения электрода с упругим элементом, наличие которого заменяет «жесткий» удар, происходящий в известных устройствах, на «упругий» удар, безопасный для целостности электрода. При соприкосновении электрода с упругим элементом 7 возникает технологическое короткое замыкание, вызывающее увеличение тока. Увеличение тока, протекающего через электрод, воспринимается системой управления, которая обеспечивает подъем электрода. При подъеме электрода зажигается электрическая дуга сначала между электродом и упругим элементом, а затем и между электродом и шихтой. Упругий элемент расплавляется горящей дугой, обеспечивая надежный электрический контакт между электродом и шихтой.

В дуговых печах при плавке из-за кускового характера шихты часто возникают технологические короткие замыкания и обрывы дуги, что приводит к необходимости повторного автоматического зажигания дуги в процессе плавки. Однако последующие (после первого) зажигания дуги практически не сопровождаются поломками электрода, поскольку куски шихты расплавились и расплавленный металл выполняет функции упругого элемента. Самым опасным с точки зрения целости электрода является зажигание дуги на «холодную» шихту. Введение упругого токопроводящего элемента между электродом и «холодной» шихтой позволяет предотвратить поломки электрода.