PL86237B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest równiez piec lu¬ kowy, posiadajacy trzon, sciany i sklepienie. Przez otwory w sklepieniu wprowadza sie do przestrze¬ ni roboczej pieoa jedna lub kilka ruchomych ka¬ tod weglowych, wyposazonych w urzadzenie na¬ pedowe. Katody sa polaczone do biegunów ujem¬ nych generatorów pradu stalego za posrednictwem wylaczników.

Przez otwory umieszczone powyzej progoi okna wsadowego pieca, do przestrzeni roboczej pieca sa wprowadzone jedna lub kilka ruchomych anod stapiajacych, wyposazonych w urzadzenie do ich dociskania do wsadu metalowego. Anody te sa polaczone do biegunów dodatnich generatorów pra¬ du stalego za posrednictwem wylaczników.

Anody stapiajace stanowia wykonane w znany sposób elektrody weglowe, .elektrody metalowe chlodzone woda lub elektrody metalowe chlodzone woda z odpowiednimi koncami przewodzacymi prad. Anody metalowe chlodzone sa woda i pola¬ czone sa z biegunami dodatnimi generatorów pra¬ du stalego. Anody metalowe sa nieruchome i u- mieszczome w scianach pieca, w ten sposób, aby 4 ich czesc przednia znajdowala sie na poziomie po¬ nizej progu okna wsadowego, podczas gdy ich czesc chlodzona znajduje sie w scianach.

Piec lukowy moze byc zaopatrzony w ruchome anody 'metalowe chlodzone woda. Anody te sa wprowadzone do przestrzeni roiboczej pieca przez otwory umieszczone ponad iprogiem okna wsado¬ wego i maja mechanizm napedzajacy, umozliwia¬ jacy ich ruch do przodu w ten sposób, aby ich koniec przedni doszedl az do poziomu ponizej pro¬ gu. Anody moga sie równiez poruszac do tylu, az do chwili gdy ich koniec przedni schowa sie w otworze sciany pieca. Ruchome anody stapiajace i anody metalowe chlodzone woda sa odizolowane elektrycznie w stosunku do korpusu pieca, wzgled¬ nie sa polaczone równolegle i polaczone elektrycz¬ nie z korpusem pieca. Ruchome katody weglowe, jak równiez ruchome anody stapiajace, wykonane z tworzywa weglowego, maja powloke ochronna, w celu ochrony ich powierzchni bocznych przed utlenianiem.

W sposobie wedlug wynalazku, zuzycie elektrod jest znacznie mniejsze, poniewaz zuzycie materia- lu weglowego katody jest znacznie mniejsze od zuzycia materialu weglowego elektrody w przy¬ padku luku pradu zmiennego i kilkakrotnie mniej¬ sze od zuzycia materialu weglowego anody. Poza tym, dzieki wchlonieciu wiekszej czesci ciepla przez kapiel, temperatura ogniotrwalego obmurza pieca oraz sklepienia jest znacznie mniejsza od tempera¬ tury metalu, co przyczynia sie do zwiekszenia ich trwalosci, a tym samym do zmniejszenia zuzycia materialów ogniotrwalych. Rozprowadzenie ciepla, znacznie korzystniejsze w przypadku luku elektry¬ cznego pradu stalego, wyrównuje straty elektrycz¬ ne w prostownikach pradu i umozliwia uzyskanie oszczednosci na energii elektrycznej.

W piecu lukowym pradu stalego unika sie asy- 40 metrii elektromagnetycznej ukladu elektrycznego, znamiennej dla pieców Heroulta na trójfazowy prad zmienny. W piecach lukowych stosujacych sposób wedlug wynalazku pirzy zastosowaniu jednej ka¬ tody uzyskano calkowicie symetryczne obciazenie 45 cieplne obmurza ogniotrwalego. Duza zaleta jest równiez fakt, ze elektryczne warunki palenia sie luku pradu stalego sa o wiele spokojniejsze, a sa¬ mo palenie sie luku pradu stalego przebiega z wy¬ dzielaniem znacznie mniejszego halasu. so Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia piec lukowy z ruchoma anoda stapia¬ jaca, wprowadzona do przestrzeni roboczej pieca przez otwór w sklepieniu pieca w czasie stapiania 55 wsadu metalowego, w przekroju pionowym wzdluz linii A—A, fig. 2 — piec z fig. 1, w przekroju po¬ ziomym wzdluz linii B—B, fig. 3 — piec z fig. 1 po stopieniu wsadu metalowego w czasie (trwania prooesu w przekroju pionowym wzdluz linii A—A, 60 fig. 4 — piec lukowy z dwiema ruchomymi ano¬ dami stapiajacymi, wprowadzonymi do przestrze¬ ni roboczej pieca przez otwory znajdujace sie w scianach pieca, i czterema metalowymi anodami chlodzonymi woda, 'umieszczonymi poziomo w scia- 63 mach pieca w przekroju pionowym wzdluz linii5 86237 6 A—A, fig. 5 — piec z fig. 4 w »czasie stapiania, w widoku z góry, fig. 6 — piec w fig. 4 w czasie trwania procesu, w przekroju pianowym wzdluz linii A—A, fig. 7 — piec lukowy z trzema rucho¬ mymi anodami stapiajacymi i trzema metalowy¬ mi anodami chlodzonymi woda, w przekroju wzdluz linii A-^A, fig. 8 — piec z fig. 7 — w widoku z góry, fig. 9 — pdec w fig. 7 w czasie trwania procesu, w przekroju pionowym wzdluz linii A—A, fig. 10 — piec lukowy z trzema ruchomymi ka¬ todami weglowymi, wprowadzonymi przez skle¬ pienie pieca i trzema ruchomymi metalowymi ano¬ dami chlodzonymi woda, w czaisie trwania procer su, fig. 11 — piec z fig. 10 w widoku z góry, fig- 12 — schemat polaczen katod a anod z generato¬ rami pradu stalego.

Na fig. 1 piec lukowy ma ruchoma katode we¬ glowa 3 wprowadzona do roboczej przestrzeni 7 pieca przez sklepienie 6. Ruchoma elektroda we¬ glowa 3 moze sie poruszac do góry i na dól za pomoca napedowego urzadzenia 19. Do roboczej przestrzeni pieca, przez sklepienie 6 jest równiez wprowadzona stapiajaca anoda 2, polaczona z urza¬ dzeniem 12 nadajacym jej ruch do. góry i na dól oraz dociskajacym ja do wsadu stalego 13 z sila o wielkosci stalej. W scianach 5 pieca znajduja sie anody 1 chlodzone woda, umieszczone pod pew¬ nym katem w stosunku do plaszczyzny poziomej, przy iczym ich koniec przedni znajduje sie ma po¬ ziomie ponizej progu 8 okna wsadowego i powy¬ zej trzonu 4 pieca. Zewnetrzna czesc anod 1, umie¬ szczona w scianach 5 pieca, jest chlodzona woda.

Poza tym przy wejsciu anod 1 w korpus pieca sa umieszczone zbiorniki 15 z woda chlodzaca.

Biegun ujemny generatora 10 pradu stalego jest polaczony z ruchoma weglowa katoda 3 za pomo¬ ca wylacznika 18, podczais gdy do bieguna dodat¬ niego generatora 10 pradu stalego sa polaczone: za pomoca wylacznika 16 — ruchoma stapiajaca anoda 2, a za pomoca wylacznika 17 — trzy me¬ talowe anody 1 chlodzone woda, przy czym sa one rozmieszczone co 120° (fig. 2).

Proces wytopu przebiega w sposób nastepujacy.

Piec zostaje izaladiowainy wsadem metaHiowym 13.

Zamyka sie Jstyki wylaczników 16, 18, podczas gdy styki wylacznika 17 pozostaja otwarte. Stapiajaca anoda 2 przesuwa sie do dolu za pomoca napedo¬ wego urzadzenia 12 i zostaje docisnieta ze stala sila do wsadu stalego 13. Wówczas katoda weglo¬ wa 3 zostaje przesunieta do dolu, az do chwili osiagniecia wsadu 13 i zapalenia sie luku elektry¬ cznego 9. Topienie przeprowadza sie zwykle jed¬ nym ze znanych sposobów. Ruchoma katoda we¬ glowa 3 drazy wneke we wsadzie 13 i zostaje do- sunieta az do trzonu 4 pieca. W miedzyczasie pod katoda tworzy sie lustro stopionego metalu 14.

W czasie topienia ilosc sitolpionego metalu 14 wzrasta, podczas gdy wsad staly 13 opada stopnio¬ wo w dól.

Ruchoma anoda stapiajaca 2 podaza za ruchem wsadu stalego 13 dzieki napedowemu urzadzeniu 12 i stale utrzymuje z nim kontakt elektryczny.

Poza tym, zaklada sie, ze palenie sie luku elek- •fcrycznego mie jest ciagle. Pod wplywem dzialania sil .elektromagnetycznych luk zostaje odchylany w kierunku przeciwnym do miejsca zetkniecia sie anody stapiajacej z wsadem. Jak to pokazano na fig. 1 i 2, wieksza czesc wsadu 13 jest stopiona w sasiedztwie okna wsadowego, a mniejsza jego czesc — w sasiedztwie anody stapiajacej 2. W za¬ leznosci od warunków konkretnych piec moze byc zaladowany wsadem metalowym 13 jednorazowo lub z dosadzka.

Topienie odbywa sie w sposób opisany az do chwili gdy poziom stopionego 'metalu jest wyzszy od przedniej czesci stykowej anod 1. Wówczas przerywa sie doplyw pradu pomiedzy biegunem dodatnim generatora 10 pradu stalego i anoda stapiajaca 2, za pomoca urzadzenia napedowego 12 wyciaga sie anode stapiajaca 2 ponad sklepienie 6 pieca, a otwór w isklepieniu zamyka sie w dowol¬ ny sposób (fig. 3).

Za pomoca styków wylacznika 17 laczy sie bie¬ gun dodatni generatora 10 pradu stalego z trzema anodami 1, które sa polaczone równolegle. Ze wzgledu na symetryczne rozmieszczenie anod 1, czynny luk 9 pali sie prostopadle do plaszczyzny kapieli 14, oo powoduje równomierny doplyw cie¬ pla do scian 5.

Po zakonczeniu procesu wytopu z chwila uzy¬ skania zadanego skladu chemicznego oraz niezbed¬ nej temperatury stali 14, wylacza sie prad elek¬ tryczny i dokonuje spustu stali 14.

Piec pokazany na fig. 4 jest wyposazony w diwie ruchome stapiajace anody 2, wprowadzone do ro¬ boczej przestrzeni 7 pieca przez otwory umiesz¬ czone w jego scianach na poziomie wyzszym od poziomu progu okna wsadowiegio. Stapiajace ano¬ dy 2 maja napedowe urzadzenie 12 do przesuwa¬ nia ich do wnetrza pieca i na zewnatrz, oraz do uzyskania stalego nacisku na wsad staly 13. Piec zaopatrzony jest ponadto w cztery metalowe ano¬ dy 1 chlodzone woda, umieszczone poziomo w scia¬ nach 5 pieca.

Dwie stapiajace anody 2 sa umieszczone syme¬ trycznie pod katem 180° i równoczesnie pochylone (fig. 5). Anody te, umieszczone sa na poziomie powyzej progu okna wsadowego 8 {fig. 9). Anody 1 sa umieszczone symetrycznie pod katem 90°.

Kazda stapiajaca anoda 2 jest polaczona do bie¬ guna dodatniego generatora 10 pradu stalego za pomoca wylacznika 16, a kazda anoda 1 za pomo¬ ca wylacznika 17.

Proces wytopu przebiega w nastepujacy sposób.

W czasie topienia, do generatora pradu stalego sa polaczone, ruchoma katoda weglowa 3 i dwie ru¬ chome anody stapiajace 2. W tym etapie cztery ano¬ dy procesu 1 nie sa polaczone z generatorem 10 pradu stalego. Przy koncu topienia, za pomoca wylaczników 16 rozlacza sie doplyw pradu do anod stapiajacych 2 i wycofuje sie je co najmniej na tyle, aby zostaly calkowicie schowane w scianach pieca. Nastepnie laczy sie cztery anody 1 z bie¬ gunem dodatnim generatora 10 pradu stalego za pomoca wylaczników 17 i prowadzi sie proces wy¬ tapiania.

Wszyistkie anody 1 i 2 maja indywidualne wy¬ laczniki 16 i 17, co umozliwia skierowlanie luku 40 45 50 55 607 86237 8 elektrycznego 9 w pozadanym kierunku przez wla¬ czanie lub wylaczanie okreslonych anod. Kierunek ten jest przeciwny do kierunku doprowadzenia z bieguna dodatniego generatora 10 pradu stalego do wsadu stalego 13 lub do kapieli metalowej 14.

Piec pokazany na fig. 7 i fig. 9 ma jedna ru¬ choma katode weglowa 3, trzy ruchome stapiajace anody 2 wyposazone w urzadzenia napedowe 12 i trzy metalowe anody 11 chlodzone woda, równiez wyposazone w napedowe urzadzenia 20. Stapiajace anody 2 i anody 11 sa wprowadzone do roboczej przestrzeni 7 pieca przez te same otwory, umie¬ szczone w scianach 5 pieca na poziomie powyzej progu 8 okna wsadowego .pieca.

Na fig. 7 i 8 pokazano polaczenia stapiajacych anod 2 z biegunem dadatnim generatora pradu stalego 10 za pomoca wylacznika 16.

Przy koncu procesu topienia przerywa sie do¬ plyw pradu, wycofuje elektrody stapiajace z kor¬ pusu pieca i przez te same otwory wprowadza sie za pomoca napedowych urzadzen 20 tirzy rucho¬ me metalowe anody 11 chlodzone woda do robo¬ czej przestrzeni 7 pieca, na tyle, aby ich przednie konce znajdowaly sie powyzej iprogu 8 okna wsa¬ dowego, pozostajac -równoczesnie dostatecznie za¬ nurzonymi w kapieli metalowej 14 (fig. 9). Na¬ stepnie laczy sie anody 11 z generatorem pradu stalego 10 za pomoca wylacznika 17 i kontynuuje sie proces wytopu.

Na fig. 10 piec ma trzy ruchome weglowe kato¬ dy 3 Wprowadzone do przestrzeni roboczej pieca przez trzy otwory znajdujace sie w sklepieniu 6.

W scianach pieca, powyzej poziomu progu 8 okna wsadowego, znajduja sie trzy otwory, przez które wsuwa sie naprzemian: ruchome stapiajace anody 2 i ruchome metalowe anody 11 chlodzone woda.

Stosuje sie trzy generatory 10 pradu stalego w ten sposób, aby kazdy generator zasilal jedna weglowa katode 3 i jedna stapiajaca anode 2, az do chwili ukonczenia procesu topienia, a nastepnie w dal¬ szych etapach procesu jedna anode 11.

Na fig. 11 pokazano polaczenia katod 3 i anod 11. Katoda 3 i anoda 11 zasilane tym samym ge¬ neratorem 10 pradu stalego', sa umieszczone na¬ przeciw siebie. W ten sposób luki elektryczne 9 sa odchylone w kiemnku srodka pieca, jak to po¬ kazano na fig. 10. Proces topienia prowadzi sie w ten sam sposób, jak to omówiono dla pieca z fig. 7.

Na fig. 12 pokazano schemat polaczen katod i anod. Piec zawiera trzy iruchome weglowe elek¬ trody 3, trzy stapiajace anody 2 i trzy anody 1,11.

Na .rysunku anody 1, 2 i 11 sa przedstawione jako jedna pozycja, poniewaz te trzy rodzaje anod nie sa uzywane równoczesnie.

Jak widac na fig. 12 kazdy biegun ujemny gene¬ ratora 10 pradu stalego moze byc polaczony z loaz- da katoda oddzielnie, lub z kilkoma na raz. Po¬ wyzsze odnosi sie rówiez do dodatnich biegunów generatorów 10 pradu stalego i anod 1, 2 i 11.

Jak widac na schemacie, istnieje kilka mozli¬ wosci skierowania jednego lub kilku luków elek¬ trycznych 9 w pozadanym kierunku. W przypad¬ ku zwyklych generatorów pradu stalego, posiada¬ jacych charakterystyke opadajaca, polaczenie kil¬ ku katod do jednego generatora pradu stalego nie jest korzystne, poniewaz taki generator pradu sta¬ lego moze utrzymac palenie sie tylko jednego lu¬ ku elektrycznego. Powyzsze nie odnosi sie do anod, tak ze wszelkie kombinacje ich schematu polacze¬ niowego sa dopuszczalne.

W przypadku niektórych typów generatorów pra¬ du stalego {av> tych z charakterystyka stala) moz¬ na polaczyc biegun ujemny generatora pradu sta¬ lego z jedna, dwiema lub kilku katodami. W celu stopienia wsadu metalowego zamyka sie styki wy¬ laczników 18a, 18e, 18i oraz wylaczniki 16a, 16b' 16i. Luki elektryczne 3a, 3b i 3c sa skierowane pionowo. Po stopieniu wsadu w srodku pieca ot¬ wiera sie styki wylaczników 16a, 16c, 16f, 16g i 16h, przez co skierowuje sie luki elektryczne w kierunku scianek pieca i przyspiesza sie topienie w tych strefach.

Przy koncu otwiera sie styki wylaczników 16b, 16d i 16g, wyciaga sie stapiajace anody 2a, 2b i 2c z pieca, a na ich miejsce zanurza sie w kapieli anody lla, llb, lic. Zamyka sie styki wylaczników 17a, 17c i 17i skrecajac luki w kierunku srodka pieca. W ten sposób mozna ochronic ogniotrwale obmurze pieca przed nadmiernym wypalaniem.

Claims (7)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania stali w piecu lukowym zasilanym pradem stalym, znamienny tym, ze za pomoca jednej lub kilku weglowych elektrod (3), polaczonych przez caly czas topienia z .biegunami ujemnymi generatorów (10) pradu stalego i jednej lub kilku ruchomych stapiajacych anod (2) po¬ laczonych z dodatnimi biegunami generatorów (10) pradu stalego i docisnietych do wsadu metalowe¬ go (13) iw postaci stalej, zapala sie luki elektrycz¬ ne pomiedzy ruchomymi weglowymi katodami (3) i wsadem metalowym (13) dzieki czemu uzyskuje sie plynny metal (14) pokrywajacy trzon plieca, po czym laczy sie bieguny dodatnie generatorów (10) pradu stalego z jedna lub kilku metalowymi ano¬ dami (1, 11) chlodzonymi woda, które stykaja sie z kapiela metalowa (14) w ten sposób, ze podczas calego procesu topienia luki elektryczne pala sie tylko pomiedzy ruchomymi weglowymii katodami (3) i kapiela metalowa (14).

2. Piec lukowy zasilany pradem stalym zawie¬ rajacy trzon, sciany i sklepienie, znamienny tym, ze w otworach sklepienia (6) pieca znajduje sie jedna lub kilka ruchomych weglowych katod (3) wyposazonych w napedowe urzadzenia (19) i po¬ laczonych za pomoca styków wylaczników (18) do ujemnych biegunów generatorów (10) pradu sta¬ lego, .natomiast w otworach umieszczonych po¬ wyzej progu '(8) okna wsadowego znajduje sie jed¬ na lub kiilka ruchomych stapiajacych anod (2), wy¬ posazonych w lurzadzenia (12) do ich dociskania do wsadu metalowego (13), przy czym anody sa po¬ laczone za pomoca styków wylaczników (16) do dodatnich biegunów generatorów (10) pradu sta¬ lego, przy czym piec posiada metalowe anody (1, 11) chlodzone woda, stykajace sie ze stopionym 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 609 86237 10 metalem <14) i polaczone za pomoca styków wy¬ laczników (17) z biegunami dodatnimi generato¬ rów 1(10) pradu stalego.

3. Piec wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze chlodzone woda metalowe anody (1) sa osadzone nieruchomo w scianach (5) pieca w ten sposób, ze ich czesc przednia znajduje sie na poziomie ponizej progu (8) okna wsadowego.

4. Piec wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze ru¬ chome chlodzone woda metalowe lanody (11) wpro¬ wadzone sa do roboczej przestrzeni (7) pieca przez otwory znajdujace sie powyzej progu (8) okna wsadowego, przy czym sa zaopatrzone w napedowe, urzadzenie (20) przemieszczajace je do przodu w ten sposób, ialby ich przedni koniec znajdowal sie na poziomie ponizej progu (8) okna wsadowego, 10 15 dub tez powodujace ich cofniecie az do chwili gdy przednie konce anod schowaja sie w otworach scian (5).

5. Piec wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze ru¬ chome .stapiajace anody (2) i chlodzone woda me¬ talowe anody (1, 11) sa odizolowane elektrycznie od korpusu pieca.

6. Piec wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze ru¬ chome stapiajace anody (2) i chlodzone woda me¬ talowe anody (1, 11) sa polaczone równolegle i zwarte z korpusem pieca.

7. Piec wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze wykonane z tworzywa weglowego ruchome sta¬ piajace anody (2) oiraz ruchome weglowe katody (3) maja otuline ochronna, zapobiegajaca utlenia¬ niu ich powierzchni bocznych. Fi0.286237 Fi6 3 AA F/o.S86237 F/G6 A —A PIO. 7 F 10. 886237 AA F 10 ,_9 A- A Fid 10 FiO. 1186237 f-^-4--^- 10c 1 r._ i ~r~ 1b 1U n •- -* I-,-^J * l G. U