2.7.4.4 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 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.

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