yandex.metrica
Электрометаллургия

Устройство для электромагнитного перемешивания металла

В печах большой емкости (100 т и более) глубина металличе­ской ванны превышает 1,2м, а диаметр на уровне раздела металл—шлак 5м. Большая глубина ванны затрудняет протекание диффу­зионных процессов между металлом и шлаком, а большой диаметр печи очень усложняет скачивание шлака. В большегрузных печах наблюдается очень слабое поверхностное перемешивание металла дугами. Так, если в печи емкостью 0,5т дугами перемешивается около 30% объема металла, то в 30-т печи — лишь около 3%. По­ этому в печах большой емкости может происходить перепад температур по глубине ванны, Достигающий 100°С и более, а химический состав металла может быть неравномерным.

Перемешивание металла вручную металлическими гребками в большегрузных печах малоэффективно, требует значительного времени и является очень тяжелой операцией.

В 1928г. Л. И. Морозенский предложил использовать для пере­мешивания жидкого металла вращающееся электромагнитное поле. Этот метод перемешивания металла, усовершенствованный другими исследователями, в последнее время используется все шире, особенно при производ­стве стали в крупных дуговых электропечах.

Сущность электромагнитного перемешивания заключается в том, что при помощи распо­лагаемого под днищем печи устройства в ванне жидкого ме­талла наводятся индукционные токи. Взаимодействие токов с электромагнитным полем, со­здаваемым устройством, вызы­вает появление электродинами­ческих эффектов, приводящих нижние слои металла в движе­ние, происходящее в определен­ном направлении. Верхние слои металла, естественно, двигаются в обратном направлении.

Известны два способа элек­тромагнитного перемешивания металла: при помощи поля, со­здаваемого вращающимся элек­тромагнитом (ротором), и при помощи «бегущего» поля, созда­ваемого неподвижным электро­магнитом (статором). Вращаю­щийся электромагнит вызывает неупорядоченное движение металла и поэтому не находит широкого применения.

Для перемешивания металла с целью выравнивания химического состава и температуры по объему ванны и для облегчения скачива­ния шлака используют «бегущее» поле, создаваемое статическим электромагнитом. Статор выполняют в виде вытянутого сердечника, изогнутого по форме днища печи. Обмотки статора питаются двух­ фазным током низкой частоты (0,5—2 Гц) с углом сдвига фаз 90°. Целесообразность использования токов низкой частоты диктуется тем, что с понижением частоты возрастает перемешивающее усилие (эти две величины связаны обратной зависимостью), а двухфазный электромагнит со сдвигом фаз на 90° создает «бегущее» поле — пло­ское поле, перемещающееся в заданном направлении.

Схема движения металла и шлака при работе электромагнитного перемешивания
Рисунок 1 – Схема движения металла и шлака при работе электромагнитного перемешивания а — в режиме скачивания, б — в режиме пере­мешивания, в — схема установки, 1 — статор, 2 — выводы обмоток статора, 3 — ванна

Переключением полюсов катушек можно изменить направление движения металла на обратное. Переключение полюсов одной из катушек вызывает встречное движение потоков металла вдоль оси статора, что может быть использовано для транспортировки шла­кообразующих и легирующих добавок в горючую зону печи под электроды (рисунок 1).