Устройства для электромагнитного перемешивания металла

В большегрузных печах большая глубина ванны затрудняет протекание диффузионных процессов между металлом и шлаком, а большой диаметр печи очень усложняет скачивание шлака. В этих печах наблюдается очень слабое поверхностное перемешивание металла дугами. Так, если в печи вместимостью 0,5 т дугами перемешивается около 30 % объема металла, то в печи вместимостью 30 т – лишь около 3 %. Поэтому 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.

Для этого применяют электромагнитное перемешивание. 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 в определенном направлении. Верхние слои металла, естественно, двигаются в обратном направлении (рис.37).

Рис. 37. 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

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 двухфазным 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.

Переключением полюсов катушек можно изменить направление движения металла на обратное. Переключение полюсов однойиз катушек вызывает встречное движение потоков металла вдоль оси статора, что может бытьиспользовано для транспортировки шлакообразующих и легирующих добавок в горючую зону печи под электроды.

Реальное размещение электротехнического оборудования, трансформаторное помещение и пульт управления показаны на (рис. 38).

Рис. 38. Планы и разрез установки дсп - 100:

1 – дуговая сталеплавильная печь; 2 – гибкие водоохлаждаемые кабели; 3 – шинопровод короткой сети; 4 – печной трансформатор; 5 – контур заземления; 6 – шина стороны высокого напряжения; 7 – сетчатое ограждение; 8 – сливной кювет для трансформаторного масла 9 – агрегат электромашинного усилителя автоматического регулятора печи 10 – пультовое помещение; 11 – ввод высоковольтного кабеля; 12 – агрегат питания статора устройства электромагнитного перемешивания металла; 13 – маслонапорная установка; 14 – токоподвод к статору; 15 – шлаковня