Патент на изобретение №2305915

(54) КОРОТКАЯ СЕТЬ ТРЕХФАЗНОЙ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к электрометаллургии, а именно к трехфазным дуговым плавильным и ковшевым электропечам. Техническим результатом применения заявляемого изобретения является снижение асимметрии электрических сопротивлений фаз короткой сети трехфазной электропечи, обеспечивающее выравнивание мощностей дуг и равномерный расход графитированных электродов. Короткая сеть состоит из шинного моста (шинопровода), соединенного через компенсаторы с выводами низкого напряжения печного трансформатора, гибких кабелей и трубошин в количестве для каждой фазы, кратном двум, и контактных головок электрододержателей, передающих ток на графитированные электроды. Между токоведущими трубошинами каждой фазы установлены токоведущие шунтирующие перемычки, положение которых по длине трубошины может регулироваться. Шунтирующие перемычки выполнены в виде разъемных струбцин, контакт которых с трубошинами обеспечивается посредством болтовых соединений. Для уменьшения нагрева контактного соединения перемычки имеют водяное охлаждение. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электрометаллургии, а именно к трехфазным дуговым плавильным и ковшевым электропечам.

Известна конструкция короткой сети, применяемая в трехфазных дуговых плавильных печах. Она состоит из соединенного через гибкие компенсаторы с выводами печного трансформатора шинного моста (шинопровода), гибких водоохлаждаемых кабелей и закрепленных на трех рукавах электрододержателей трубошин, подводящих ток к головкам электрододержателя, в которых закреплены графитированные электроды (см. Электрические печи сопротивления и дуговые печи /Под ред. М.Б.Гутмана – М.: Энергоатомиздат, 1983, 360 с. с ил., стр.185-186, рис.2.19).

Известна также принятая за прототип заявленного изобретения конструкция короткой сети, состоящая из вышеперечисленных элементов, в которой все трубошины электрододержателей с контактными головками и электродами расположены и перемещаются совместно на одной траверсе (см. Патент РФ №2202861).

Недостатком обеих известных конструкций короткой сети является отсутствие элемента токоподвода, обеспечивающего эффективное устранение асимметрии электрического сопротивления фаз, обусловливающей различные длины дуг и разный уровень выделяемых в них мощностей. Вышеуказанные явления являются причиной неравномерности распределения мощности, выделяемой в ванне печи (ковша), что снижает эффективность нагрева металла, вызывает неравномерный расход графитированных электродов, а также повышенную облученность стен печи (ковша) и повышенный расход футеровки при выходе дуг на поверхность ванны. Особенно отрицательно эти эффекты проявляются в трехфазных ковшевых печах с перемещением всех трех электродов на одной общей траверсе. Для обеспечения одинаковых длин дуг при работе этих печей требуется периодическая корректировка и выравнивание длины электродов путем их перепуска. Эта дополнительная процедура снижает производительность печи и не устраняет первопричину разбаланса в расходе электродов – асимметрию сопротивления фаз короткой сети.

Исходя из вышесказанного, основной задачей предлагаемого изобретения является устранение асимметрии электрического сопротивления фаз короткой сети электропечи. Для ее решения предлагается конструкция короткой сети, выполненной по схеме «треугольник на электродах», состоящей из традиционных элементов: шинопровода, гибких кабелей и трубошин электрододержателя в количестве, кратном двум, для каждой фазы, в которой трубошины каждой фазы имеют токопроводящие шунтирующие перемычки. Положение перемычек может регулироваться по длине трубошин. При этом при изменении положения перемычки изменяется положение вершины треугольника в схеме «треугольник на электродах» и активное и индуктивное сопротивления трубошин и токоподвода в целом. Изменяя положение перемычек в каждой фазе, можно регулировать ее сопротивление и добиться выравнивания сопротивлений фаз (снижения коэффициента асимметрии короткой сети). В результате этого устраняются отрицательные явления, присущие электропечи с короткой сетью известной конструкции.

При исследовании отличительных признаков заявляемой короткой сети не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся уменьшения коэффициента асимметрии короткой сети трехфазных электродуговых печей.

Проведенный в процессе оформления заявки на предложенное изобретение поиск по научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, не позволил обнаружить аналог, характеризующийся признаками, тождественными существенным признакам данного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков позволил выявить ряд существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков в заявляемой конструкции короткой сети, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «новизна».

Дополнительный поиск известных решений для проверки соответствия заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень» не выявил признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемого устройства или вытекающие явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

На фиг.1 изображена короткая сеть электродуговой печи (вид сбоку), а на фиг.2 – то же (вид сверху).

Короткая сеть включает шинопровод (1), подключаемый через компенсаторы (2) к выводам печного трансформатора (3), гибкие кабели (4), трубошины (5) электрододержателей в количестве, кратном двум, соединенные на головках (6) электрододержателей по схеме «треугольник на электродах».

Трубошины (5) электрододержателей в каждой фазе соединены между собой токопроводящими шунтирующими перемычками (7), положение которых вдоль трубошины может меняться для пофазного выравнивания сопротивлений короткой сети. Токопроводящие шунтирующие перемычки (7) выполнены в виде разъемных струбцин, прижимаемых к трубошинам (5) электрододержателя посредством болтового соединения (8) и могут иметь водяное охлаждение. В варианте схемы короткой сети, приведенной на фиг.1 и 2, попарное сближение полуфаз а и z; b и х; с и у, соединяемых в итоге между собой посредством перемычек (7), осуществляется в узле (1′) шинопровода (1). В принципе для реализации заявляемого изобретения пространственное попарное сближение вышеуказанных полуфаз возможно на любом участке короткой сети от выводов трансформатора (21) до хвостовой части трубошин (5) в месте подсоединения к ним гибких кабелей (4).

Работа заявляемой короткой сети, имеющей токопроводящие шунтирующие перемычки, осуществляется следующим образом. В случае неравенства полных сопротивлений фаз короткой сети, определяемых измерением в режиме короткого замыкания или в рабочем режиме при эксплуатации печи, производится ослабление болтового соединения (8) перемычек и их перемещение вдоль трубошин (5) на новую позицию, где они закрепляются на трубошинах (5) посредством болтового соединения (8). При изменении позиции перемычек изменяется активное и индуктивное сопротивление трубошин, в результате перемещения вершины «треугольника» в пределах от точки, ближайшей к башмакам гибких кабелей, до точки, ближайшей к электроду. Рабочие позиции токопроводящих шунтирующих перемычек соответствуют минимальной асимметрии сопротивлений фаз печи.

При этом уравнивается значение мощностей трех дуг, что обеспечивает равномерное выделение мощности в ванне печи (ковша) и равномерный износ электродов. Последнее особенно важно в случае размещения и перемещения трех электродов на одной общей траверсе.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующих совокупных условий:

– заявленное изобретение предназначено для использования в электрометаллургии при эксплуатации электродуговых плавильных и ковшевых печей;

– подтверждена возможность осуществления заявляемого изобретения с помощью описанных в заявке средств и методов;

– преимущество изобретения состоит в возможности регулирования и ощутимого снижения асимметрии сопротивления фаз трехфазного токоподвода, повышении равномерности распределения мощности дуг в ванне печи (ковша), равномерности расхода электродов.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Формула изобретения

1. Короткая сеть трехфазной дуговой печи, выполненная по схеме “треугольник на электродах”, состоящая из шинного моста (шинопровода), соединенного через компенсаторы с выводами низкого напряжения печного трансфоматора, гибких кабелей, трубошин электрододержателя в количестве для каждой фазы кратном двум и контактных головок электрододержатедей, передающих ток на графитированные электроды, отличающаяся тем, что между токоведущими трубошинами в пределах каждой фазы установлены токопроводящие шунтирующие перемычки, положение которых по длине трубошин может регулироваться.

2. Короткая сеть по п.1, отличающаяся тем, что токопроводящие шунтирующие перемычки выполнены в виде разъемных струбцин, электрический контакт которых с трубошинами осуществляется посредством болтовых соединений.

3. Короткая сеть по п.1 или 2, отличающаяся тем, что токопроводящие шунтирующие перемычки имеют водяное охлаждение.

РИСУНКИ