RU2797968C1 - Method of mixing liquid metal in electric arc furnace - Google Patents
Method of mixing liquid metal in electric arc furnace Download PDFInfo
- Publication number
- RU2797968C1 RU2797968C1 RU2022109598A RU2022109598A RU2797968C1 RU 2797968 C1 RU2797968 C1 RU 2797968C1 RU 2022109598 A RU2022109598 A RU 2022109598A RU 2022109598 A RU2022109598 A RU 2022109598A RU 2797968 C1 RU2797968 C1 RU 2797968C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electromagnetic
- liquid metal
- electric arc
- arc furnace
- stage
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Настоящее изобретение относится к способу электромагнитного перемешивания жидкого металла в электродуговой печи, пригодному для использования в процессах плавления металлического материала по существу с непрерывной загрузкой.The present invention relates to a method for electromagnetically stirring liquid metal in an electric arc furnace suitable for use in substantially continuous-feed processes for melting metallic material.
Уровень техникиState of the art
Известны установки для плавления металлического материала с непрерывной загрузкой, которые содержат электродуговую печь, снабженную по меньшей мере одним корпусом, или кожухом, внутри которого плавят металлическую шихту.Plants for the melting of metallic material with continuous loading are known, which contain an electric arc furnace equipped with at least one housing, or casing, inside which the metal charge is melted.
Электродуговая печь также содержит покрывающий свод, имеющий отверстия для прохода электродов, которые входят в кожух, чтобы обеспечивать возникновение электрической дуги, обеспечивающей плавление металлической шихты. Свод также имеет отверстия для удаления отходящих газов, тогда как в дне или в боковой части кожуха обычно есть средства для выпуска жидкого металла.The electric arc furnace also includes a roof dome having holes for the passage of electrodes that enter the casing to allow an electric arc to be generated to melt the metal charge. The dome also has openings for the removal of exhaust gases, while there are usually means in the bottom or side of the casing for the release of liquid metal.
Электродуговая печь связана со средствами подачи металлического материала, которые могут быть системами непрерывной загрузки.The electric arc furnace is associated with metal material supply means, which may be continuous loading systems.
В решениях с непрерывной загрузкой для выполнения первой пусковой загрузки с выключенной печью обычно используют систему загрузки с корзиной, чтобы создать на дне печи массу металлического материала, подлежащего плавлению в начале цикла. Обычно, когда эта масса будет полностью расплавлена, запускают процесс непрерывной загрузки скрапа (металлолома) в печь.In continuous loading solutions, to perform the first start-up with the furnace turned off, a basket loading system is typically used to create a mass of metallic material at the bottom of the furnace to be melted at the beginning of the cycle. Usually, when this mass is completely melted, the process of continuous loading of scrap (scrap metal) into the furnace is started.
В наиболее распространенных решениях электродуговая печь имеет децентрированное сливное отверстие в дне кожуха, называемое «Эксцентриковый нижний слив» (ЕВТ, от англ. Eccentric Bottom Tapping), или, альтернативно, сливной желоб для выпуска расплавленного металла из кожуха на этапе слива.In the most common solutions, the electric arc furnace has a decentered drain hole in the bottom of the shell, called "Eccentric Bottom Tapping" (EBT), or alternatively, a drain chute to drain the molten metal from the shell during the drain stage.
Этап слива следует за этапом рафинирования, во время которого в расплавленный металл вводят определенные элементы для улучшения его качества или для придания ему требуемых свойств, в зависимости от состава получаемой стали.The draining step follows the refining step, during which certain elements are introduced into the molten metal to improve its quality or to give it the required properties, depending on the composition of the resulting steel.
Одним из наиболее распространенных недостатков в этом типе процессов плавления является выравнивание температуры расплавленного металла внутри кожуха.One of the most common drawbacks in this type of melting process is the temperature equalization of the molten metal within the shell.
Отсутствие равномерности температуры массы расплавленного металла может привести к таким проблемам, как нежелательные концентрации некоторых элементов, неправильные измерения параметров процесса, локализованные температурные пики, преждевременный износ компонентов или другие проблемы, известные в данной области.Lack of temperature uniformity in the body of molten metal can lead to problems such as undesirable concentrations of certain elements, incorrect measurements of process parameters, localized temperature peaks, premature wear of components, or other problems known in the art.
Для решения этих проблем известно использование электромагнитных мешалок, обычно расположенных под дном печи или, как максимум, связанных с ее боковыми стенками.To solve these problems, it is known to use electromagnetic stirrers, usually located under the bottom of the furnace or, at most, associated with its side walls.
Например, в документе WO 2018/145754 раскрывается электродуговая печь, которая имеет электромагнитную мешалку, расположенную по существу в центральном положении под дном кожуха и имеющую ось электромагнитного перемешивания, которая пересекает центральную вертикальную плоскость, проходящую через центр кожуха и сливное отверстие, или сливной желоб.For example, WO 2018/145754 discloses an electric arc furnace that has an electromagnetic stirrer located at a substantially central position under the bottom of the casing and having an electromagnetic stirring axis that intersects a central vertical plane passing through the center of the casing and a drain hole or chute.
Также известен документ ЕР 2616560 В1, в котором раскрывается электродуговая печь, снабженная двумя электромагнитными мешалками, расположенными напротив друг друга относительно центральной оси печи.Also known is EP 2616560 B1, which discloses an electric arc furnace equipped with two electromagnetic stirrers located opposite each other relative to the central axis of the furnace.
Также известен документ US 3,409,726, который обобщенно указывает, что направление движения расплавленного металла может быть легко инвертировано путем инвертирования полярности постоянного тока, проходящего через расплавленный металл, или тока возбуждения электромагнита. В US'726 раскрывается использование магнитного полюса на одной оси с центром дна кожуха или, в дополнение к этому центральному магнитному полюсу, трех магнитных полюсов, расположенных радиально и равноудаленных по окружности электрической печи.Also known is US 3,409,726, which generally states that the direction of movement of the molten metal can be easily reversed by reversing the polarity of the direct current through the molten metal, or the excitation current of the electromagnet. US'726 discloses the use of a magnetic pole coaxial with the center of the bottom of the casing or, in addition to this central magnetic pole, three magnetic poles arranged radially and equidistant around the circumference of the electric furnace.
В документе JP 62-73591 раскрывается магнитное перемешивающее устройство для электродуговых печей. Это устройство содержит электромагнитную мешалку, которая может перемещаться под печью, принимая переменные положения по отношению к различным этапам цикла плавления.JP 62-73591 discloses a magnetic stirrer for electric arc furnaces. This device contains an electromagnetic stirrer that can move under the furnace, taking on variable positions in relation to the various stages of the melting cycle.
Решения, в которых используются мешалки для перемешивания расплавленного металла внутри печи, обычно не обеспечивают корреляции между действием самих мешалок и этапами цикла плавления.Solutions that use stirrers to stir the molten metal inside the furnace usually do not provide a correlation between the action of the stirrers themselves and the steps in the melt cycle.
Это может повлечь за собой чрезмерный износ внутренних стенок кожуха, где жидкий металл имеет более высокую скорость, и образование мертвых зон, где жидкий металл имеет тенденцию к застою, не объединяясь оптимально с окружающим жидким металлом.This can entail excessive wear on the inner walls of the casing where the liquid metal has a higher velocity and the formation of dead zones where the liquid metal tends to stagnate without optimally combining with the surrounding liquid metal.
Таким образом, необходимо усовершенствовать способ электромагнитного перемешивания жидкого металла в электродуговой печи, который может преодолеть недостатки уровня техники.Thus, it is necessary to improve the method of electromagnetic stirring of liquid metal in an electric arc furnace, which can overcome the shortcomings of the prior art.
В частности, одной из целей настоящего изобретения является совершенствование способа электромагнитного перемешивания жидкого металла в электродуговой печи, который предотвращает проблемы дифференцированного износа на стенках и дне печи, делает температуру равномерной по всей массе жидкого металла и повышает эффективность этапов плавления и рафинирования внутри печи.In particular, one of the objectives of the present invention is to improve the method of electromagnetic stirring of liquid metal in an electric arc furnace, which prevents problems of differential wear on the walls and bottom of the furnace, makes the temperature uniform throughout the body of the liquid metal, and improves the efficiency of the melting and refining steps inside the furnace.
Заявитель разработал, испытал и внедрил настоящее изобретение для преодоления недостатков уровня техники и достижения этих и других целей и преимуществ.The applicant has developed, tested and implemented the present invention to overcome the shortcomings of the prior art and achieve these and other objects and advantages.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Настоящее изобретение изложено и охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения раскрывают другие признаки настоящего изобретения или варианты основной изобретательской идеи.The present invention is set forth and characterized in an independent claim. The dependent claims disclose other features of the present invention or variants of the main inventive idea.
В соответствии с вышеуказанной целью, настоящее изобретение относится к способу электромагнитного перемешивания жидкого металла в сочетании с циклом плавления в электродуговой печи, который обеспечивает по меньшей мере один этап загрузки, на котором металлическая шихта вводится в печь, этап плавления и этап рафинирования жидкого металла в электродуговой печи.In accordance with the above object, the present invention relates to a method for electromagnetic stirring of liquid metal in combination with a melting cycle in an electric arc furnace, which provides at least one charging step in which a metal charge is introduced into the furnace, a melting step and a liquid metal refining step in an electric arc furnace. ovens.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, такое электромагнитное перемешивание применяют в электродуговой печи с непрерывной загрузкой, в которой посредством по меньшей мере двух электромагнитных мешалок, расположенных под подом или дном печи, создается по меньшей мере одно первое электромагнитное поле вдоль первой оси электромагнитного перемешивания и по меньшей мере одно второе электромагнитное поле вдоль второй оси электромагнитного перемешивания.In accordance with one aspect of the present invention, such electromagnetic stirring is applied to a continuous electric arc furnace in which at least one first electromagnetic field is generated along the first axis of electromagnetic stirring by at least two electromagnetic stirrers located under the hearth or bottom of the furnace and at least one second electromagnetic field along the second electromagnetic mixing axis.
Согласно одному аспекту изобретения, по меньшей мере на первом этапе цикла печи первое электромагнитное поле и второе электромагнитное поле создают действующие на жидкий металл перемешивающие силы, имеющие несогласованную ориентацию относительно друг друга, а по меньшей мере на втором этапе цикла печи электромагнитные поля создают действующие на жидкий металл силы, имеющие согласованную ориентацию относительно друг друга.According to one aspect of the invention, at least in the first stage of the furnace cycle, the first electromagnetic field and the second electromagnetic field create mixing forces acting on the liquid metal having a mismatched orientation relative to each other, and at least in the second stage of the furnace cycle, electromagnetic fields create the mixing forces acting on the liquid metal. metal forces having a consistent orientation relative to each other.
Термин «несогласованный», здесь и далее в описании, указывает, что ось перемешивающих сил, создаваемых первой электромагнитной мешалкой, имеет противоположную ориентацию относительно оси перемешивающих сил, создаваемых второй электромагнитной мешалкой; термин «согласованный», напротив, указывает, что оси перемешивающих сил, создаваемых обеими электромагнитными мешалками, имеют одинаковую ориентацию, то есть они имеют одинаковое направление.The term "inconsistent", hereinafter in the description, indicates that the axis of the mixing forces generated by the first electromagnetic stirrer has the opposite orientation relative to the axis of the mixing forces generated by the second electromagnetic stirrer; the term "matched", on the contrary, indicates that the axes of the mixing forces generated by both electromagnetic stirrers have the same orientation, that is, they have the same direction.
Таким образом, когда ориентации осей сил несогласованы, или противоположны, происходит перемешивание стали, преобладающее по всей периферии кожуха, по существу с круговым и тангенциальным движением стали относительно жаростойкой стенки кожуха.Thus, when the orientations of the axes of the forces are inconsistent, or opposite, there is a mixing of the steel, which prevails over the entire periphery of the casing, with a substantially circular and tangential movement of the steel relative to the heat-resistant wall of the casing.
Когда, напротив, оси электромагнитных сил имеют согласованную ориентацию, обе мешалки способствуют движению стали к одной и той же периферийной зоне печи, а сталь отскакивает по периметру и возвращается к центру.When, on the other hand, the axes of the electromagnetic forces have a consistent orientation, both agitators contribute to the movement of the steel towards the same peripheral zone of the furnace, and the steel bounces around the perimeter and returns to the center.
Дифференциация перемешивающего действия в отношении этапов процесса плавления позволяет, помимо получения жидкого металла, обладающего очень равномерными теплофизическими характеристиками и характеристиками химического состава, также оптимизировать общее энергопотребление электродуговой печи и сократить общее время цикла.Differentiating the mixing action with respect to the steps of the melting process makes it possible, in addition to obtaining a liquid metal having very uniform thermal and chemical characteristics, also to optimize the overall energy consumption of the electric arc furnace and reduce the overall cycle time.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Эти и другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего раскрытия некоторых вариантов осуществления, приведенных в качестве неограничительного примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:These and other aspects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following disclosure of some embodiments, given as a non-limiting example with reference to the accompanying drawings, in which:
- на фиг. 1 схематически представлена в разрезе электродуговая печь, в которой применим способ электромагнитного перемешивания согласно настоящему изобретению;- in Fig. 1 is a schematic sectional view of an electric arc furnace in which the electromagnetic stirring method of the present invention is applicable;
- на фиг. 2 и фиг. 3, соответственно, схематически представлен способ перемешивания согласно настоящему изобретению.- in Fig. 2 and FIG. 3, respectively, is a schematic representation of the mixing method according to the present invention.
- на фиг. 4а-4f схематически представлены возможные альтернативные расположения электромагнитных мешалок в электродуговой печи, в которой применим способ электромагнитного перемешивания согласно настоящему изобретению.- in Fig. 4a-4f are schematic representations of possible alternative arrangements of electromagnetic stirrers in an electric arc furnace in which the electromagnetic stirring method of the present invention is applicable.
Для облегчения понимания, где это возможно, использовались одни и те же ссылочные номера для обозначения идентичных общих элементов на чертежах. Понятно, что элементы и признаки одного варианта осуществления могут быть без затруднений включены в другие варианты осуществления без дальнейших пояснений.For ease of understanding, where possible, the same reference numbers have been used to refer to identical common elements throughout the drawings. It is clear that the elements and features of one embodiment can be easily included in other embodiments without further explanation.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Теперь мы подробно рассмотрим возможные варианты осуществления изобретения, один или более примеров которых представлены на прилагаемых чертежах. Каждый пример приводится в качестве иллюстрации изобретения и не должен пониматься как его ограничение. Например, признаки, показанные или раскрытые в той мере, в какой они являются признаками одного варианта осуществления, могут быть изменены или приняты в других вариантах осуществления, или в сочетании с ними, для получения других вариантов осуществления. Подразумевается, что настоящее изобретение должно включать все такие модификации и варианты.We will now consider in detail possible embodiments of the invention, one or more examples of which are shown in the accompanying drawings. Each example is given as an illustration of the invention and should not be understood as limiting it. For example, features shown or disclosed insofar as they are features of one embodiment may be modified or adopted in, or in combination with, other embodiments to provide other embodiments. The present invention is intended to include all such modifications and variations.
До раскрытия этих вариантов осуществления, мы должны также уточнить, что настоящее описание не ограничивается в своем применении деталями конструкции и расположения компонентов, как раскрыто в нижеследующем описании с использованием прилагаемых чертежей. Настоящее описание может предусматривать другие варианты осуществления и может быть получено или выполнено различными другими способами. Мы должны также уточнить, что фразеология и терминология, используемые здесь, предназначены только для целей описания и не могут рассматриваться как ограничительные.Prior to the disclosure of these embodiments, we should also clarify that the present description is not limited in its application to the details of construction and arrangement of components as disclosed in the following description using the accompanying drawings. The present description may provide for other embodiments and may be obtained or performed in various other ways. We should also clarify that the phraseology and terminology used here is for descriptive purposes only and should not be considered restrictive.
Варианты осуществления, раскрываемые на прилагаемых чертежах, относятся к электродуговой печи, обозначенной в целом ссылочным номером 10, внутри которой жидкий металл L перемешивают в соответствии со способом электромагнитного перемешивания согласно настоящему изобретению.The embodiments disclosed in the accompanying drawings relate to an electric arc furnace, indicated generally with
Электродуговая печь 10 может быть приводимой в действие переменным током АС, отличающейся наличием трех или более электродов 14, между которыми зажигается электрическая дуга для запуска и/или продолжения процесса плавления, или постоянным током DC, отличающейся наличием одного или двух электродов 14, расположенных по центру, которые выполняют функцию катода, взаимодействующего с анодами, расположенными на дне электродуговой печи 10, для создания электрической дуги.The
Хотя на приведенных здесь чертежах мы рассматриваем электродуговую печь 10 переменного тока АС, очевидно, что концепции, раскрываемые ниже, также применимы к электродуговой печи 10 постоянного тока DC.Although we refer to the AC
В соответствии с вариантом осуществления, показанным на фиг. 1, электродуговая печь 10 содержит, среди своих главных частей, корпус, или кожух 11, и покрывающий элемент, или свод 12, расположенный сверху и покрывающий кожух 11.According to the embodiment shown in FIG. 1, the
С электродуговой печью 10 связаны средства 13 для непрерывной подачи металлической шихты 25, которая может включать в себя, например, скрап S.Associated with the
Средства 13 подачи способны перемещать металлическую шихту 25 в соответствии с заданной осью Z подачи.The feed means 13 are capable of moving the
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, средства 13 подачи могут быть расположены сбоку, см. фиг. 1-3, для введения металлической шихты 25 через боковую сторону электродуговой печи 10, или сверху, для введения металлической шихты 25 через отверстие, выполненное в своде 12.According to some embodiments, the feed means 13 may be positioned laterally, see FIG. 1-3, to introduce the
Металлическая шихта 25 располагается известным образом на средствах 13 подачи и может иметь заданные размеры, которые могут быть даже сильно изменяющимися.The
В своде 12 выполнено отверстие (выполнены отверстия) для размещения и/или позиционирования электродов 14, способных создавать электрическую дугу для плавления металлической шихты, присутствующей в кожухе 11.
Свод 12 и электроды 14 связаны с подъемными и поворотными устройствами, которые способны поднимать свод 12 и электроды 14 даже независимо друг от друга.
Кожух 11 снабжен дном, или подом 15, и боковой стенкой 16, выполненной по меньшей мере частично из жаростойкого материала, чтобы выдерживать высокие температуры, достигаемые на этапе плавления, и высокореакционноспособную среду.The
Дно 15 может быть снабжено децентрированным сливным отверстием 17, также называемым «эксцентрическим нижним сливом» (ЕВТ), или, альтернативно или дополнительно, сливным желобом для извлечения расплавленного металла из кожуха 11 на этапе слива.The
Кожух 11 установлен на опорах, которые не видны на чертежах, при этом обычно предусмотрены исполнительные средства для поворота самого кожуха 11 вокруг заданной оси поворота.The
Печь 10 также содержит футеровку 18, имеющую нижний край 19, расположенный с опиранием на верхний край кожуха 11.The
Футеровка 18, обычно состоящая из охлаждаемых панелей, располагается по существу в продолжение стенок кожуха 11, и над ней расположен свод 12, обеспечивающий закрытие последнего.
Футеровка 18 снабжена первым отверстием 20, через которое позиционируют средства 13 подачи для подачи металлической шихты 25, и вторым отверстием, через которое можно выполнять операции по выпуску шлака.The lining 18 is provided with a
Внутри кожуха 11, под первым отверстием 20, находится зона 28 загрузки, где накапливается вновь введенная металлическая шихта 25.Inside the
Зона 28 загрузки расположена в периферийном положении относительно центральной зоны электродуговой печи 10, где присутствуют электроды 14.The
Второе отверстие можно выборочно делать доступным/недоступным с помощью дверцы 22 для выпуска шлака, которая, как правило, расположена в противоположном положении относительно сливного отверстия 17, см. фиг. 2-3.The second opening can be selectively rendered accessible/inaccessible by means of the
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, показанными на фиг. 2 и 3, электродуговая печь 10 под кожухом 11 оснащена двумя электромагнитными мешалками 23, 24, выполненными с возможностью создания перемешивающих сил F1, F2 в жидком металле L, присутствующем внутри кожуха 11 во время процесса плавления.In accordance with some embodiments shown in FIG. 2 and 3, the
Как показано на чертежах, электромагнитные мешалки 23, 24 могут быть расположены противоположным и зеркальным образом, с целью создания пары электромагнитных мешалок относительно центральной плоскости Р.As shown in the drawings, the
Электродуговая печь 10 содержит устройство 26 электропитания, выполненное с возможностью питания электромагнитных мешалок 23, 24, и блок 27 управления, функционально соединенный с устройством 26 электропитания с целью управления приводом электромагнитных мешалок 23, 24.The
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления каждая электромагнитная мешалка 23, 24 содержит корпус, изготовленный из магнитного материала, вокруг которого намотаны катушки электропроводящего материала. Катушки выполнены с возможностью их питания электрическим током от устройства 26 электропитания, с созданием магнитного поля в направлении оси электромагнитного перемешивания электромагнитной мешалки 23, 24.In accordance with some embodiments, each
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, с блоком 27 управления также могут быть функционально связаны средства 13 электропитания и электроды 14.In accordance with some embodiments, power supply means 13 and
Первая электромагнитная мешалка 23 получает электропитание так, чтобы создавалось первое электромагнитное поле вдоль первой оси Х1 электромагнитного перемешивания.The first
Вторая электромагнитная мешалка 24 получает электропитание так, чтобы создавалось второе электромагнитное поле сил вдоль второй оси Х2 электромагнитного перемешивания.The second
Согласно следующим вариантам осуществления, показанным на фиг. 4, число электромагнитных мешалок 123, 124 может быть больше двух, чтобы создавать вдоль оси X электромагнитного перемешивания соответствующее число электромагнитных полей.According to the following embodiments shown in FIG. 4, the number of
Согласно некоторым вариантам осуществления, электромагнитные мешалки 123, 124 могут быть расположены с образованием пар электромагнитных мешалок, например, двух пар (фиг. 4а, 4d) или более, например, трех пар (фиг. 4е).In some embodiments, the
Альтернативные варианты осуществления могут предусматривать, что пары противоположных электромагнитных мешалок 123 расположены со смещением (фиг. 4d) или выровнены (фиг. 4е) относительно центральной плоскости Р.Alternative embodiments may provide that pairs of opposing
Согласно другим вариантам осуществления, электромагнитные мешалки 123, 124 одной пары могут быть расположены так, чтобы иметь различные расстояния относительно центральной плоскости P (фиг. 4d).According to other embodiments,
В других вариантах осуществления различные пары электромагнитных мешалок 123, 124 могут иметь различные расстояния от центральной плоскости P (фиг. 4а).In other embodiments, different pairs of
Следующие варианты осуществления могут предусматривать нечетное число электромагнитных мешалок 123, 124, например - 3 или 5 (фиг. 4b, 4с).The following embodiments may include an odd number of
В вариантах осуществления, предусматривающих нечетное число электромагнитных мешалок 123, 124, можно расположить по меньшей мере две мешалками в виде пары, противостоящей относительно центральной плоскости P (фиг. 4b).In embodiments having an odd number of
Согласно некоторым вариантам осуществления, можно расположить одну или более электромагнитных мешалок 123, 124 по существу в соответствии с центральной плоскостью P (фиг. 4b, 4с).In some embodiments, one or more
Некоторые варианты осуществления могут предусматривать, что центральная плоскость P делит число электромагнитных мешалок 123, 124 асимметрично (фиг. 4с).Some embodiments may provide that the central plane P divides the number of
В других вариантах осуществления электромагнитные мешалки 123, 124 могут быть расположены так, чтобы их ось X перемешивания проходила под углом относительно центральной плоскости Р, например, ортогонально (фиг. 4f).In other embodiments, the
Согласно следующим вариантам осуществления, которые здесь не показаны, электродуговая печь 10 может быть снабжена электромагнитными мешалками 123, 124 с осями X перемешивания, ориентированными по-разному относительно друг друга.According to further embodiments, which are not shown here, the
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, электромагнитные мешалки 123, 124 могут иметь подходящие размеры относительно размера кожуха 11 и/или требуемого расположения.According to some embodiments, the
Некоторые варианты осуществления, не показанные здесь, могут предусматривать электродуговую печь 10, снабженную электромагнитными мешалками 123, 124 различных размеров относительно друг друга.Some embodiments, not shown here, may include an
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления первая ось Х1 электромагнитного перемешивания и вторая ось Х2 электромагнитного перемешивания параллельны друг другу и относительно центральной плоскости Р.In accordance with some embodiments, the first electromagnetic stirring axis X1 and the second electromagnetic stirring axis X2 are parallel to each other and about the center plane P.
Центральная плоскость P является вертикальной и проходит через центр дна 15 кожуха 11 и через сливное отверстие 17 или, альтернативно, через сливной желоб.The central plane P is vertical and passes through the center of the bottom 15 of the
Центральная плоскость P может быть плоскостью симметрии по меньшей мере для кожуха 11.The central plane P may be a plane of symmetry for at least the
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, кожух 11 имеет верхнее сечение в плане, которое может иметь криволинейную форму, например, образованную соединением одной или более кривых, соответствующим образом выбранных из группы, содержащей окружность, параболу, эллипс, линию.In accordance with some embodiments, the
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, кожух 11 имеет вытянутую криволинейную форму в направлении сливного отверстия 17, которое, как следствие, расположено на большом удалении от центра кожуха 11.In accordance with some embodiments, the
В качестве примера на фиг. 2-3 раскрывается способ электромагнитного перемешивания жидкого металла L в электродуговой печи 10.As an example, in FIG. 2-3 disclose a method for electromagnetic stirring of liquid metal L in an
Внутри электродуговой печи 10 проходит процесс плавления, который содержит по меньшей мере один этап загрузки, на котором вводится и плавится металлическая шихта 25, которую добавляют к жидкому металлу L, уже предварительно расплавленному, за которым следует этап рафинирования жидкого металла L в электродуговой печи 10.Inside the
В способе электромагнитного перемешивания жидкого металла в электродуговой печи 10 с непрерывной загрузкой согласно изобретению создается первое электромагнитное поле вдоль первой оси Х1 электромагнитного перемешивания и второе электромагнитное поле вдоль второй оси Х2 электромагнитного перемешивания.In the method of electromagnetic stirring of liquid metal in the continuous
Согласно одному аспекту изобретения, на первом этапе указанное первое электромагнитное поле и указанное второе электромагнитное поле создают действующие на жидкий металл L перемешивающие силы F1, F2, имеющие несогласованную ориентацию относительно друг друга, а на втором этапе указанные электромагнитные поля создают действующие на жидкий металл L силы F1, F2, имеющие согласованную ориентацию относительно друг друга.According to one aspect of the invention, at the first stage, said first electromagnetic field and said second electromagnetic field create mixing forces F1, F2 acting on the liquid metal L, having an inconsistent orientation relative to each other, and at the second stage, said electromagnetic fields create forces acting on the liquid metal L F1, F2, having a consistent orientation relative to each other.
В одном из предпочтительных решений указанный первый этап - это этап загрузки, а указанный второй этап - это этап рафинирования.In one preferred solution, said first step is a loading step and said second step is a refining step.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, показанными на фиг. 2-3, как во время по меньшей мере одного этапа загрузки, так и на этапе рафинирования, первая ось Х1 электромагнитного перемешивания и вторая ось Х2 электромагнитного перемешивания параллельны друг другу и относительно центральной вертикальной плоскости Р, проходящей через центр электродуговой печи 10 и через сливное отверстие 17 электродуговой печи 10.In accordance with some embodiments shown in FIG. 2-3, both during at least one loading step and the refining step, the first electromagnetic stirring axis X1 and the second electromagnetic stirring axis X2 are parallel to each other and with respect to a central vertical plane P passing through the center of the
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, во время по меньшей мере одного этапа загрузки, перемешивающие силы F1, F2 устанавливают поток жидкого металла L в периферийном направлении против часовой стрелки, см. фиг. 2.In accordance with some embodiments, during at least one loading step, agitating forces F1, F2 establish the flow of liquid metal L in a peripheral counter-clockwise direction, see FIG. 2.
Иначе говоря, на этапе загрузки, как указано выше, оси создания перемешивающих сил F1, F2, соответственно первой электромагнитной мешалки 23 и второй электромагнитной мешалки 24, направлены в противоположном, или несогласованном, направлении относительно друг друга. На фиг. 2 противоположные ориентации создания сил обозначены F3 для электромагнитной мешалки 23 и F4 для электромагнитной мешалки 24.In other words, at the loading stage, as mentioned above, the axes of generating the stirring forces F1, F2, respectively, of the first
Таким образом, происходит перемешивание стали, преобладающее по всей периферии кожуха 11, с движением жидкого металла L по существу круговым и тангенциальным относительно жаростойкой стенки кожуха 11.Thus, there is a mixing of steel, prevailing over the entire periphery of the
В других вариантах осуществления перемешивающие силы F1, F2 устанавливают поток жидкого металла L по часовой стрелке в периферическом направлении (не показано).In other embodiments, the mixing forces F1, F2 set the flow of liquid metal L in a clockwise direction in a peripheral direction (not shown).
Положение магнитных мешалок 23, 24 и противоположное и несогласованное направление их перемешивающего действия, определяемое соответствующими осями Х1, Х2 электромагнитного перемешивания, позволяет оптимальным образом воздействовать на металлическую шихту 25, введенную и накопленную в соответствии с зоной 28 загрузки. Благодаря направлению перемешивающих сил введенная новая металлическая шихта 25 постепенно включается в предыдущую, тем самым способствуя равномерности температуры также в соответствии с зоной сливного отверстия 17, которое расположено на удалении от центра электродуговой печи 10.The position of the
Кроме того, такая конфигурация и режим приведения в действие электромагнитных мешалок 23, 24 обеспечивают получение более равномерного распределения скорости, предотвращающего завихрения и/или нестабильность в потоке жидкого металла L.In addition, such a configuration and driving mode of the
В этом случае поток жидкого металла L, поскольку он по существу круговой и тангенциальный относительно боковой стенки 16 кожуха 11, имеет уменьшенную радиальную составляющую импульса. Это помогает ограничить эрозионное воздействие на боковую стенку 16 и, следовательно, уменьшить необходимость в частом обслуживании и ремонтных вмешательствах.In this case, the flow of liquid metal L, since it is essentially circular and tangential with respect to the
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, на этапе рафинирования перемешивающие силы F1, F2 имеют согласованную ориентацию, то есть электромагнитные мешалки 23 и 24 приводятся в действие таким образом, что оси создаваемых электромагнитных сил (обозначенные на фиг. 3 стрелкой F5 для электромагнитной мешалки 23 и стрелкой F4 для электромагнитной мешалки 24) имеют одинаковое направление и ориентацию.In accordance with some embodiments, during the refining step, the mixing forces F1, F2 have a consistent orientation, that is, the
В этом случае обе мешалки 23, 24 способствуют движению жидкого металла L к одной и той же периферийной зоне печи 10, в частности - к децентрированному сливному отверстию 17, и жидкий металл L затем отскакивает по периметру и возвращается к центру, двигаясь в направлении дверцы 22 для выпуска шлака, см. фиг. 3.In this case, both
Это позволяет также выровнять температуру в центральной зоне кожуха 11, которая на этапе загрузки, на котором поток жидкого металла L движется с большей скоростью в соответствии с боковой стенкой 16 кожуха 11, едва перемешивается.This also makes it possible to equalize the temperature in the central region of the
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, во время по меньшей мере одного этапа загрузки и этапа рафинирования блок 27 управления отправляет управляющий сигнал устройству 26 электропитания, которое питает первую электромагнитную мешалку 23 первым электрическим током, а вторую электромагнитную мешалку 24 - вторым электрическим током так, чтобы создавать, соответственно, первое электромагнитное поле и второе электромагнитное поле, как указано выше, соответствующим образом направленное во взаимно несогласованной, или противоположной, ориентации, или в согласованной ориентацией, то есть с одинаковым направлением, в зависимости от одного или другого из указанных этапов.In accordance with some embodiments, during at least one loading step and a refining step, the
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления блок 27 управления может принимать сигнал загрузки от средств 13 подачи, пропорциональный количеству металлической шихты 25, введенной в электродуговую печь 10, и отправлять управляющий сигнал на устройство 26 электропитания таким образом, чтобы установить первый ток и второй ток на основании количества введенной металлической шихты 25.In accordance with some embodiments, the
Чем больше количество введенной металлической шихты 25, тем больше интенсивность электрических токов, потому что соответствующие перемешивающие силы F1, F2 должны перемешивать большее количество жидкого металла L.The greater the amount of
Это позволяет автоматически регулировать перемешивающее действие электромагнитных мешалок 23, 24, всегда получая идеальное и равномерное перемешивание жидкого металла L.This makes it possible to automatically regulate the mixing action of the
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, во время по меньшей мере одного этапа загрузки и этапа рафинирования, первый электрический ток и второй электрический ток могут иметь одинаковую интенсивность.In accordance with some embodiments, during at least one loading step and a refining step, the first electrical current and the second electrical current may have the same intensity.
В соответствии со следующими вариантами осуществления, во время по меньшей мере одного этапа загрузки и этапа рафинирования, первый электрический ток и второй электрический ток могут иметь разную интенсивность.According to the following embodiments, during at least one loading step and a refining step, the first electric current and the second electric current may have different intensity.
В частности, на этапе загрузки можно обеспечить, чтобы электрические токи имели бóльшую интенсивность, чем электрические токи на этапе рафинирования.In particular, during the loading step, it can be ensured that the electrical currents have a greater intensity than the electrical currents during the refining step.
Фактически, наличие металлической шихты 25, которая частично расплавлена и/или находится в твердом состоянии, требует перемешивающих сил F1, F2, превышающих те, которые необходимы для перемешивания жидкого металла L в конце процесса плавления и на этапе рафинирования.In fact, the presence of a
Изменение интенсивности электрических токов в отношении этапов загрузки и рафинирования, как указано выше, и/или в соответствии с количеством введенной металлической шихты 25, позволяет оптимизировать общее энергопотребление электродуговой печи 10.Changing the intensity of electric currents in relation to the stages of loading and refining, as indicated above, and/or in accordance with the amount of
Ясно, что в способ электромагнитного перемешивания жидкого металла в электродуговой печи, раскрытый выше, можно внести изменения и/или дополнения этапов, не выходя за пределы области и объема настоящего изобретения.It is clear that changes and/or additions to the steps can be made to the method of electromagnetic stirring of liquid metal in an electric arc furnace disclosed above without departing from the scope and scope of the present invention.
Также ясно, что, хотя настоящее изобретение было раскрыто с рассмотрением некоторых конкретных примеров, специалист в данной области техники, безусловно, должен быть способен получить много других эквивалентных форм способа электромагнитного перемешивания жидкого металла в электродуговой печи, имеющих признаки, изложенные в формуле изобретения, и, следовательно, все они входят в определяемую ей область охраны.It is also clear that, although the present invention has been disclosed with reference to some specific examples, a person skilled in the art should certainly be able to obtain many other equivalent forms of the method of electromagnetic stirring of liquid metal in an electric arc furnace having the features set forth in the claims, and , therefore, all of them are included in the scope of protection defined by it.
В нижеследующей формуле изобретения единственная цель ссылочных номеров в скобках состоит в том, чтобы облегчить чтение: они не должны рассматриваться в качестве ограничительных факторов в отношении области охраны, испрашиваемой в данной формуле изобретения.In the following claims, the sole purpose of the reference numbers in parentheses is to facilitate reading: they are not to be considered as limiting factors as to the scope of protection claimed in the claims.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT102019000016790 | 2019-09-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2797968C1 true RU2797968C1 (en) | 2023-06-13 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3409726A (en) * | 1965-03-23 | 1968-11-05 | Tohoku Special Steel Works Ltd | Device for stirring molten metal in an electric furnace |
RU2224966C1 (en) * | 2002-08-05 | 2004-02-27 | Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Method and device for electromagnetic agitation of conductive melt |
EP2616560B1 (en) * | 2010-09-14 | 2013-11-27 | ABB Research Ltd. | Apparatus and method for electromagnetic stirring in an electrical arc furnace |
RU2598061C2 (en) * | 2011-03-09 | 2016-09-20 | Файвс Солиос Лимитед | Installation for flow induction in fused material |
RU2610099C2 (en) * | 2015-06-02 | 2017-02-07 | Виктор Николаевич Тимофеев | Furnace mixer |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3409726A (en) * | 1965-03-23 | 1968-11-05 | Tohoku Special Steel Works Ltd | Device for stirring molten metal in an electric furnace |
RU2224966C1 (en) * | 2002-08-05 | 2004-02-27 | Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Method and device for electromagnetic agitation of conductive melt |
EP2616560B1 (en) * | 2010-09-14 | 2013-11-27 | ABB Research Ltd. | Apparatus and method for electromagnetic stirring in an electrical arc furnace |
RU2598061C2 (en) * | 2011-03-09 | 2016-09-20 | Файвс Солиос Лимитед | Installation for flow induction in fused material |
RU2610099C2 (en) * | 2015-06-02 | 2017-02-07 | Виктор Николаевич Тимофеев | Furnace mixer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4245673B2 (en) | Aluminum melting furnace with stirring device, molten aluminum stirring device, and molten aluminum stirring method | |
PL171415B1 (en) | Arc type steel-making electric furnace and steel-making process | |
JP2014519551A (en) | Method and control system for controlling a melting process | |
RU2797968C1 (en) | Method of mixing liquid metal in electric arc furnace | |
JP2004108666A (en) | Crucible-shaped induction furnace | |
JP7345643B2 (en) | Method for stirring liquid metal in an electric arc furnace | |
RU2664076C2 (en) | Electric arc furnace for material processing, installation for electric arc processing of materials and operation method of the installation | |
US20230304738A1 (en) | Agitation device and method for melting furnace and melting furnace | |
WO2015071823A1 (en) | Method for melting minerals containing iron, titanium and vanadium | |
CN208382867U (en) | Secondary aluminium alloy high-quality smelting furnace | |
RU2731947C1 (en) | Furnace device for metal production process | |
US4060409A (en) | Mechanically stirred furnace for pyrometallurgical operations and processes | |
RU2293268C1 (en) | Method of electric melting in ac arc furnace | |
RU2653957C1 (en) | Device for metal working in the ladle | |
RU126810U1 (en) | DC ELECTRIC ARC FURNACE | |
Peel et al. | The Application of ALTEK Stirring Technology to a 90MT Melting Furnace at ALCOA Moesjen, Norway | |
RU52990U1 (en) | DC ARC FURNACE | |
JP2000088462A (en) | Furnace for molten metal | |
CN205874476U (en) | Concise sealed grate of humble carbon alloy | |
SU1214999A1 (en) | Electric arc furnace | |
US3007986A (en) | Coreless induction furnace | |
WO2000020649A1 (en) | Converter process and device with electromagnetic stirrer | |
MXPA97007919A (en) | Method for the electromagnetic agitation of the liquid metal in electric arc ovens and related device | |
JPH0448189A (en) | Operating method of dc arc fu10rnace |