Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Электромагнитное перемешивание металла




 

В восстановительный период плавки скорости процессов раскис­ления и десульфурации металла за­висят от скорости диффузии про­дуктов раскисления сернистого же­леза в шлак, которая в свою очередь является функцией среднего пути частиц окислов и сернистого железа до поверхности шлака., т. е. глубины ванны, а сле­довательно, и емкости печи. Эти скорости можно существенно повы­сить, заставив металл в ванне цир­кулировать так, чтобы нижние слои металла перемещались к слою шла­ка. Такая вертикальная циркуляция желательна и для выравнивания температур жидкого металла в ван­не. Так как тепло выделяется дуга­ми у поверхности ванны, верхние слои металла перегреваются по сравнению с нижними тем больше,чем глубже ванна. В крупных печах температурный перепад по глубине ванны может превышать 100°С. На­конец, направленная циркуляция металла облегчает равномерное рас­пределение легирующих в его тол­ще, что особенно важно при вып­лавке высоколегированных сталей.

Естественное перемешивание металла, вызванное «кипом», ослабевает к концу окислительного периода и прекращается в период восстановления. Теплового переме­шивания в ванне практически нет, так как горячие слои металла находятся наверху у ее поверхности. Поэтому в малых печах металл перемешивают вручную. В печах емкостью 20 т и более ручное перемешива­ние требует слишком много усилий и време­ни и часто не дает нужного результата. Поэтому предпринимались многочисленные попытки организовать искусственное перемешивание жидкого металла ванны: мешал­ками, переливом металла в ковш и обратно в печь, продувкой металла газами, введе­нием в ванну металлического кальция, па­ры которого, выделяясь, перемешивают ме­талл, и, наконец, электромагнитным пере­мешиванием. Все эти способы оказались непрактичными и экономически невыгодны­ми, и лишь последний из них получил распространение.

Электромагнитное перемешивание ван­ны в дуговой печи в целях ускорения реак­ций было впервые предложено в СССР в 1928 г. Л.И.Морозенским, установившим по окружности кожуха печи три (или шесть) катушки, питаемые трехфазным то­ком промышленной частоты и создающие в горизонтальной плоскости вращающееся магнитное поле. Это поле наводит в жид­кой ванне токи, взаимодействие которых с полем вызывает механические силы, приво­дящие металл во вращение в направлении движения поля, аналогично тому, как это имеет место в асинхронном двигателе с массивным ротором. Помимо основного вра­щения металла в горизонтальной плоскости, по идее автора, должны были возникать вихревые движения (в частности, в резуль­тате воздействия растекающихся в металле токов дуг), обеспечивающие и вертикаль­ное перемещение металла.

Расчеты автора были подтверждены экспериментально на опытной печи емко­стью 0,5 т, на которой было достигнуто ус­корение обезуглероживания, дефосфорации и десульфуризации металла. Однако при переносе опытов на большие промышлен­ные печи этого эффекта получить не уда­лось, несмотря на то, что мощность кату­шек доводилась до 20 % мощности печи. Причина заключалась в неудачном выборе направления движения металла (в горизон­тальной плоскости) и в неправильном вы­боре частоты. На частоте 50 Гц, применен­ной Л. И. Морозенским, глубина проникно­вения тока в металле равна всего 7–8 см.

Чтобы возникающие силы были достаточно велики, необходимо, что­бы глубина проникновения тока в металл приближалась к половине глубины ванны. В крупных печах она равна около 1 м, и частота тока питания устройства здесь должна быть равной 1,5–0,5 Гц, исходя из выражения для глубины проникновения тока в металл .

Применение пониженной частоты для питания перемешивателя метал­ла в дуговой сталеплавильной печи было впервые предложено фирмой ASEA (Швеция) в 1939 г. Был раз­работан двухфазный статор, пред­ставляющий собой плоский магнитопровод, устанавливаемый под днищем печи, выполненным из не­магнитной стали. Закрепленные в магнитопроводе катушки питаются двухфазным током пониженной час­тоты и создают бегущее поле, кото­рое наводит токи в металле. Взаи­модействие этих токов с полем вы­зывает движение металла. Катушки выполняются в виде наружной и внутренней; наружная состоит из двух частей, которые можно включать согласно или встречно. При согласном включении половин внеш­ней катушки образуется бегущее поле (рис. 1.19, а), вызывающее движение металла в нижней части от рабочего окна к летке (рис. 1.20, а); в результате верхние слои ме­талла будут двигаться от летки к рабочему окну, увлекая за собой шлак. Это используется для скачи­вания шлака; при наклоне печи в сторону рабочего окна шлак подхо­дит к окну и сам перетекает через порог в шлаковницу, избавляя пер­сонал от тяжелого ручного труда. При встречном включении катушек (рис. 1.19, б) образуется так назы­ваемое расходящееся поле, вызы­вающее интенсивное перемешивание металла (рис. 1.20, б).

Электромагнитные перемешиватели устанавливаются на отечест­венных печах емкостью 25 т и выше и питаются от электромашинных ис­точников пониженной частоты, сос­тоящих из нескольких машин (два генератора пониженной частоты, приводной синхронный двигатель с возбудителем, генератор постоянно­го тока), весьма громоздких и до­рогих. В настоящее время ведутся работы по созданию тиристорных преобразователей частоты, пригод­ных для питания перемешивателей. Неясной пока остается целесо­образность применения перемешивателей на тех печах сверхвысокой мощности, у которых процесс рафи­нирования выносится из печи, так как в этом случае на долю перемешивателя остается лишь функция облегчения скачивания шлака.

  Рис. 1.19. Схемы включения обмоток двух­фазного перемешивателя:   а — «бегущее» магнитное поле; б — «расходящее­ся» магнитное поле  
а б
  Рис. 1.20. Движение металла и шлака в дуговой печи при разных режимах работы перемешивателя:   а — в режиме скачивания шлака; б — в режиме перемешивания;   1 — шлак; 2 — статор

 







Дата добавления: 2015-10-19; просмотров: 1296. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.002 сек.) русская версия | украинская версия