ДУГОВАЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
DC ARC STEEL FURNACE

Изобретение относится к черной металлургии, к области электротермической техники, а именно к устройствам дуговых сталеплавильных печей.
Известны дуговые печи постоянного тока, содержащие следующие части и механизмы: корпус, образованный металлической оболочкой с футеровкой и имеющий проем для подачи материалов плавки, расположенный над подом, и проем для слива металла, свод, установленный над корпусом, водоохлаждаемые узлы, установленные соответственно на металлической оболочке корпуса и на своде, вертикально расположенный сводовый электрод, который закреплен в корпусе электродержателя и через отверстие в центре свода введен в плавильное пространство электропечи; один подовый электрод; механизм наклона печи для слива металла и удаления шлака, механизм подъема и отворота свода или выката ванны для завалки печи шихтой. Электропитание производится от специализированного источника постоянного тока, представляющего собой комплект оборудования, включающий силовой трансформатор, преобразователь, сглаживающие реакторы, теплообменник. (RU №2048662 С22В 9/20, 1995 г.).
Прототипом изобретения является дуговая сталеплавильная печь постоянного тока (ДСППТ), содержащая корпус, образованный металлической оболочкой с футеровкой, свод и один сводовый электрод, сливной желоб, ванну, под с центральным подовым электродом и рабочее окно (Григорьев В.П., Нечкин Ю.М., Егоров А.В., Никольский Л.Е. / Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства. М.: МИСИС, 1995. - 512 с., 111-115 с.). В начале плавки стали в ДСГШТ коэффициент полезного действия дуги достаточно высок, и составляет 0,93. Поток излучения столба дуги падает на шихту и на лужу металла на поде печи, и только небольшая часть его (5 - 6% потока излучения столба дуги) выходит из колодца и попадает на свод печи. В процессе расплавленная часть стен печи освобождается от шихты и попадает под прямое излучение дуги, полезная мощность дуги, которая идет на нагрев и расплавление металла, снижается до 78%. К окончанию расплавления, вследствие того, что полезной является только часть потока излучения, падающая в нижнюю полусферу, КПД уменьшается до 0,55-0,60.
Недостатком известного устройства является нерациональность окончательного периода расплавления, так как значительная часть потока излучения дуги поступает в верхнюю полусферу (40-45%) и это потери мощности дуги, которые расходуются на нагрев и износ, оплавление футерованной части стен и свода и нагрев воды в водоохлаждаемой части стен и свода.
Задачей изобретения является увеличение излучения дуги на металл и снижение на свод и стены.
Техническим результатом является увеличение КПД дуги, снижение расхода электроэнергии, повышение производительности дуговых сталеплавильных печей.
Поставленная задача и указанный технический результат достигается тем, что в дуговой сталеплавильной печи постоянного тока, содержащей корпус, образованный металлической оболочкой с футеровкой, сливной желоб, свод и свободный электрод, под с центральным подовым электродом, расположенным на одной оси со сводовым электродом, и рабочее окно, согласно изобретению в поде печи по обе стороны от центрального подового электрода дополнительно установлены два боковых подовых электрода с возможностью поочередного или совместного их включения в конце периода расплавления шихты.
Установка в печи дополнительно двух боковых подовых электродов позволит увеличить излучение дуги на металл и снизить на свод и стены, вследствие чего повысится КПД, снизится расход электроэнергии и повысится производительность печи.
Расположение дополнительных боковых подовых электродов по обе стороны от центрального подового электрода является наиболее рациональным вследствие увеличения излучения на металл и снижения излучения на свод и стены.
Устройство поясняется чертежом, где представлен общий вид устройства.
Устройство, изображенное на чертеже, содержит корпус 1, образованный металлической оболочкой с футеровкой, рабочее окно 2, шихту 3; свод 4, установленный над корпусом 1; вертикально расположенный сводовый электрод 5; ванну 6; сливной желоб 7. На одной оси со сводовым электродом 5 расположен центральный подовый электрод 8. По обе стороны от него дополнительно установлены два боковых подовых электрода 9, 10, размещенные в поде 11 печи.
Устройство работает следующим образом. Вначале происходит завалка шихты 3 при поднятом и отодвинутом своде 4. Затем свод закрывают и сводовый электрод 5 опускают в рабочее пространство печи. После зажигания дуги сводовый электрод 5 поднимают вверх, дуга сводового электрода горит над шихтой 3, прорезая в ней колодец. В этот момент работают сводовый электрод 5 и центральный подовый электрод 8, что обеспечивает вертикальное горение дуги, формирование колодца в виде усеченного перевернутого конуса, устойчивость горения дуги, снижение количества коротких замыканий. Поток излучения дуги падает на шихту 3 и на лужу металла на поде 11 печи и только небольшая часть его (5-6% потока излучения столба дуги) выходит из колодца и попадает на свод 4 печи. При прожигании колодца растет длина дуги и напряжение на ней, сводовый электрод 5 по мере проплавления колодца опускают. В процессе расплавленная часть стен печи освобождается от шихты 3 и попадает под прямое излучение дуги, то есть она уже не экранирована шихтой 3 и интенсивно излучает на все пояса стен и свод 4. Таким образом, полезная мощность дуги уменьшается, коэффициент полезного действия составляет 0,56-0,59.
В конце периода расплавления во избежание оплавления футеровки длину дуги уменьшают. Уменьшение длины дуги приводит к уменьшению доли излучения дуги на футеровку стен и свода 4 и к увеличению доли излучения дуги на ванну 6. В этот период плавки источник питания поочередно подключают то к боковому подовому электроду 9, то к боковому подовому электроду 10, либо совместно к обоим боковым подовым электродам 9 и 10, что обеспечивает отклонение дуги на 35°-45°. При горении дуги и работе центрального подового электрода 8 путь тока вертикальный и дуга горит вертикально. При включении боковых подовых электродов 9 и 10 ток меняет направление и протекает под углом 50°-55° к оси сводового электрода, что вызывает электромагнитное усилие, выдувающее дугу к стене, в которой расположен другой электрод.
Предлагаемое устройство позволяет достичь следующих результатов: повышение КПД на 15%, повышение производительности и, как следствие, сокращение удельного расхода электроэнергии не менее чем на 5-6%. Изобретение находится на стадии технического предложения.