1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) B (11) 29681
(51) H05B 7/152 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
(21) 2013/1628.1
(22) 31.01.2012
(45) 16.03.2015, бюл. №3
(31) 10 2011 003 468.4
(32) 01.02.2011
(33) DE
(85) 27.08.2013
(86) PCT/EP2012/051610, 31.01.2012
(72) КЕНИГ, Роланд (DE); РОЗЕ, Лутц (DE);
ШТРИДЕР, Детлеф (DE); КЛАЙЕР, Тим (DE)
(73) СМС ЗИМАГ АГ (DE)
(74) Русакова Нина Васильевна; Жукова Галина
Алексеевна; Ляджин Владимир Алексеевич
(56) US 3042731 A, 03.07.1962
FR 707595 A, 09.07.1931
SU 864598 A1, 15.09.1981
CN 201550313 U, 11.08.2010
(54) МЕХАНИЗМ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ
ЭЛЕКТРОДОВ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ
ЭЛЕКТРОПЕЧИ
(57) Предложен механизм для регулирования
электродов восстановительной руднотермической
электропечи, содержащий вертикально
установленный электрод (4), выполненный с
возможностью опускания в резервуар (1) сверху,
причем электрод (4) скреплен с противовесом (12)
через несущий канат (7), и причем несущий канат
(7) может приводиться в движение электромотором
(10), причем противовес (12) выполнен с
возможностью изменения его массы.
(19)KZ(13)B(11)29681
2. 29681
2
Изобретение касается механизма для
регулирования электродов восстановительной
электропечи согласно ограничительной части
пункта 1 формулы изобретения.
DE 1083952 описывает схему регулирования для
электродов восстановительной руднотермической
печи без противовесов, при которой электрод
закреплен на несущем канате, который связан с
приводным мотором.
Кроме того, в последние годы известно
использование больших электродов в
восстановительных руднотермических печах,
причем крепление и движение больших электродов
производится посредством гидравлических
цилиндров, чтобы достаточно быстро и надежно
перемещать большие массы.
Задача изобретения - представить механизм для
регулирования электродов восстановительной
электропечи, который простым образом
обеспечивает быстрое и надежное перемещение
электродов.
Эта задача решается с помощью упомянутого
выше механизма согласно изобретению с
отличительными признаками по п.1 формулы
изобретения. Посредством возможности изменения
массы противовеса адаптация к весу электрода при
необходимости может производиться так, что
результирующее усилие, воздействующее на
электромотор, может устанавливаться и
подстраиваться. Это делает возможным особенно
эффективное регулирование высоты электродов, в
том числе в случае особенно больших и тяжелых
электродов.
Следовательно, с помощью изобретения, в
частности, создается возможность перемещать
также большие и тяжелые электроды посредством
приводимого в движение несущего каната так, что
можно будет отказаться от гидравлических
цилиндров для подъема электродов.
При предпочтительном усовершенствовании
изобретения предусмотрено, что масса противовеса
может изменяться посредством текучего весового
материала, предпочтительно жидкости. Таким
образом, становится возможной, в частности,
автоматизированная и точная адаптация
противовеса. В случае с жидкостью, простейшим
вариантом может быть вода. Однако, в качестве
альтернативы, речь также может идти не о жидком,
а, например, о сыпучем весовом материале,
например песке, металлическом порошке или
аналогичном.
При особенно предпочтительном
усовершенствованном варианте изобретения
противовес может подключаться к устройству
заполнения с возможностью разъема через
предпочтительно автоматическую муфту. Так может
производиться дальнейшая автоматизация
изменения массы противовеса. Присоединение
может выполняться, например, в верхнем
положении электрода, в котором, в частности, через
электрод не протекает ток. В качестве альтернативы,
может быть предусмотрено изменение массы
противовеса также и во время работы электрода.
При одном возможном варианте осуществления
изобретения электрод выполнен в виде
самонесущего монолитного электрода из углерода
диаметром более 0,4 м, в частности более 0,6 м. Для
электродов такого диаметра и соответствующего
веса, посредством отличительных признаков
согласно изобретению, делается возможной
комбинация с креплением посредством несущего
каната. При альтернативном варианте
осуществления изобретения электрод с таким же
назначением образован электродом Зодерберга
диаметром более 0,7 м, в частности более 1,0 м.
В общем, ход электрода посредством несущего
каната предпочтительно составляет более 10 м, в
частности более 12 м. Такой большой ход
обеспечивается возможным экономичным и
простым способом крепления электрода согласно
изобретению.
В механизме согласно изобретению особенно
предпочтительно предусмотрено, что серединная
часть крышки восстановительной печи выполнена с
возможностью замены при верхнем регулировочном
положении электрода, закрепленного на несущем
канате. На восстановительных электропечах типа
DC-SAF такая регулярная замена предусмотрена и
хорошо реализуема посредством крепления
электродов согласно изобретению.
В общем, предпочтительно, если электромотор
выполнен с возможностью управления посредством
автоматизированной системы управления с тем,
чтобы оптимизировать сопровождение электрода
при работе восстановительной печи.
В одной предпочтительной компоновке
предусмотрено, что электрод закреплен по меньшей
мере на двух несущих канатах, каждый из которых
имеет противовес. Таким образом, отдельные
несущие канаты могут быть проложены ниже, а это
дает дополнительную надежность в работе.
Для дальнейшей автоматизации предусмотрено,
что несущий канат установлен через по меньшей
мере один тензодатчик, чтобы измерять весовое
нагружение электродом. Таким образом,
достигается не только оптимальная адаптация
противовеса, но и наряду с этим регулярно и часто
контролируется износ электрода при работе.
В общем, предпочтительно, если противовес
установлен так, что результирующее усилие
воздействует на электрод в направлении подъема.
Таким образом, электрод в случае исчезновения
тока не может опуститься в расплав, другими
словами, может уйти в верхнее положение
посредством силы тяжести.
Дальнейшие преимущества и отличительные
признаки изобретения вытекают из описанного
далее примера осуществления, а также из зависимых
пунктов формулы изобретения.
Далее описывается один предпочтительный
вариант осуществления механизма согласно
изобретению и объясняется подробнее с помощью
приложенных изображений.
На фиг.1 показан общий вид механизма согласно
изобретению частично в разрезе, в самом нижнем
рабочем положении электрода.
3. 29681
3
На фиг.2 показан механизм по фиг.1 в самом
верхнем рабочем положении электрода.
На фиг.3 показан механизм по фиг.1 в
максимально верхнем положении электрода.
Механизм, показанный на фиг.1, представляет
собой в общем DC-SAF (DC = постоянный ток, SAF
= печь с погруженной дугой). В восстановительных
печах такого типа электрод по меньшей мере
частично погружается в шлак, плавающий на
расплаве металла.
Восстановительная руднотермическая печь
содержит резервуар 1 с крышкой 2, в которой
расположена серединная часть 3 крышки.
Серединная часть 3 крышки имеет центральное
отверстие 3а, через которое проходит электрод 4, в
данном случае массивный графитовый электрод
диаметром 0,75 м.
Электрод 4 закреплен в удерживающем элементе
5, который расположен над крышкой 2, между
неподвижными вертикальными направляющими 6.
Кроме того, удерживающий элемент 5 имеет
боковые опорные ролики 5а, воздействующие на
направляющие 6.
Удерживающий элемент 5, захватывающий
электрод, удерживается в данном случае двумя
несущими канатами 7 в вертикальном направлении,
другими словами, в направлении действия силы
тяжести. Несущие канаты в зависимости от
требований могут быть из стальных тросов,
стальных лент или из другого материала, например,
из полиуретановых лент.
Несущие канаты идут вверх к платформе 8, где
они в каждом случае заведены в первый
отклоняющий блок 9 и отклоняются на 90°. Далее
несущие канаты 7 в каждом случае проходят через
приводной механизм 10 с электромотором, который
управляется компьютером электронно. За
приводным механизмом 10 следует отклоняющий
блок 11, которым несущий канат направляется на
90° вниз в направлении противовеса 12. На
противовесе 12 несущий канат 7 на отклоняющих
блоках 13 отклонен на 180° и проведен к
последнему зафиксированному ролику 14, и
направляется снова вверх.
Противовес 12 по бокам опирается на
вертикальные направляющие 15 через опорные
ролики 12а. Он соединен с электродом 4 через
систему наподобие полиспаста так, что
определенный ход противовеса 12 в каждом случае
соответствует двойному ходу электрода.
В каждом случае по меньшей мере один, в
частности, любой из блоков 9, 11, 14 является
тензометрическим датчиком для того, чтобы
измерять силу тяжести противовеса 12 и электрода
4, другими словами, определять между ними
разницу.
Если эти силы отличаются от заданных
расчетных величин, противовесы 12 могут быть
изменены посредством воды в качестве весовой
жидкости. Кроме того, на каждой из систем 12, 15
противовеса предусмотрен напорный резервуар 16 с
водой. Напорный резервуар 16 соединен через
трубопровод 17 с элементом 18 автоматической
муфты, которая в нижнем положении противовеса
12, другими словами, в верхнем положении
электрода 4 (см. фиг.3) соединяется с ответным
элементом 19 муфты на противовесе 12. Ответный
элемент 19 муфты расположен в нижней зоне
противовеса 12. В противовесе 12 предусмотрена
полость, которая посредством напорного резервуара
16 в соединенном положении может быть заполнена
определенным количеством воды в качестве весовой
жидкости. Кроме того, могут быть заданы
соотношения весов электрода 4 и противовеса 12
после установки нового электрода и в случае
остановки работы электрода. В частности, отгорание
или прочее изменение веса электрода могут быть
скомпенсированы в режиме реального времени.
На фиг.1 и 2 показаны соответственно самое
нижнее и самое верхнее рабочие положения
электрода 4, другими словами, удерживающего
элемента 5. Этими положениями ограничен ход
рабочего органа, приблизительно 1,8 м. В этом
диапазоне высота электрода во время работы может
быть отслежена в зависимости от износа и с
большой скоростью отрегулирована для того, чтобы
поддерживать постоянную электрическую дугу.
На фиг.3 показано положение удерживающего
элемента 5, перемещенного максимально вверх,
другими словами, электрода 4, в котором
электрическая дуга больше не действует.
Максимальный ход удерживающего элемента 5
между самым нижним положением согласно фиг.1 и
самым верхним положением согласно фиг.3
составляет 16 м.
В положении согласно фиг.3 электрод
полностью выведен из серединной части 3 крышки
так, что она простым способом может быть
демонтирована. Кроме того, ответные элементы 19
муфт противовесов автоматически подключены к
элементам 18 муфт водяного резервуара 16 так, что
противовесы 12 могут быть изменены путем
опустошения или заполнения водой.
Резервуар 1 имеет летку для шлака на плоскости
А и летку для расплава металла на плоскости В. В
рабочем положении уровень шлака С совпадает с
плоскостью летки. На фиг.2 поверхность шлака С
находится над леткой. В обоих случаях (фиг.1 и
фиг.2) поверхность расплава D находится над
леткой для расплава В.
На фиг.3 уровни шлака С и расплава D в каждом
случае находятся над своими летками А, В.
Описанная выше схема установки электрода 4
предусмотрена, в частности, для процессов
первичного избирания, которые зависят от быстрого
изменения электрического сопротивления, а,
следовательно, тока, проходящего через электрод.
Это имеет первостепенную важность при таком
режиме работы, при котором энергия сообщается
частично с сопротивлением электрической дуги.
Поскольку электрическая дуга в своем роде
несколько нестабильна, должно непрерывно
адаптироваться либо положение электрода, либо
ток, проходящий через электрод, чтобы держать
постоянной сообщаемую мощность. С помощью
данной установки можно либо отказаться от
4. 29681
4
дорогостоящей технологии преобразования
переменного тока (в данном случае, в первую
очередь, имеется ввиду железно-никелевая печь с
погруженной дугой), либо может быть улучшено
управление посредством возможности очень
быстрого позиционирования электрода (например,
Fe-Cr- или ТiO2-печь постоянного тока с
погруженной дугой).
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Механизм для регулирования электродов
восстановительной электропечи, содержащий
вертикально установленный электрод (4),
выполненный с возможностью опускания в
резервуар (1) сверху, причем электрод (4) скреплен с
противовесом (12) через несущий канат (7), причем
несущий канат (7) может приводиться в движение
электромотором (10), отличающийся тем, что
противовес (12) выполнен с возможностью
изменения его массы.
2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что
масса противовеса (12) может изменяться
посредством текучего весового материала, в
частности жидкости.
3. Механизм по п.2, отличающийся тем, что
противовес (12) может подключаться, в частности,
через автоматическую муфту (18, 19) к устройству
(16, 17) для заполнения весовым материалом.
4. Механизм по любому из предыдущих пунктов,
отличающийся тем, что электрод (4) является
самонесущим монолитным электродом из углерода
диаметром более 0,4 м, в частности более 0,6 м.
5. Механизм по любому из п.п.1-3,
отличающийся тем, что электрод (4) образован
электродом Зодерберга диаметром более 0,7 м, в
частности более 1,0 м.
6. Механизм по любому из предыдущих пунктов,
отличающийся тем, что максимальный ход
электрода (4) посредством несущего каната (7)
составляет более 10 м, в частности более 12 м.
7. Механизм по любому из предыдущих пунктов,
отличающийся тем, что серединная часть (3)
крышки восстановительной печи выполнена с
возможностью замены при верхнем положении
электрода (4), закрепленного на несущем канате (7).
8. Механизм по любому из предыдущих пунктов,
отличающийся тем, что электромотор (10)
выполнен с возможностью управления посредством
автоматизированной системы управления.
9. Механизм по любому из предыдущих пунктов,
отличающийся тем, что электрод (4) посредством
по меньшей мере двух несущих канатов (7) в
каждом случае скреплен с противовесом (12).
10. Механизм по любому из предыдущих
пунктов, отличающийся тем, что несущий канат
(7) проведен через по меньшей мере один
тензодатчик (9, 11, 14), чтобы измерять весовое
нагружение от электрода.
