Технологии

Технология обработки расплава нанокомпозициями

АКОС-5 (агрегат комплексной обработки стали) — это установка внепечной обработки стали, предназначенная для получения качественных сталей с уникальными характеристиками, с использованием наномодификаторов. Для нагрева металла применен ковш специальной разработки, запатентованный плазменный узел с КПД более 96%. Дополнительный нагрев и перемешивание осуществляется посредством низкочастотного электромагнитного устройства, применена донная продувка, программируемая подача кусковых и наноматериалов посредством специальных систем подачи.

Проблема:

Как правило, в установках внепечной обработки, к которой относится и АКОС, в качестве нагревателя используется трехфазная дуговая установка, по конструкции близкая к конструкции ДСП, но меньшей, приблизительно, в 2-3 раза, мощностью, чем ДСП такого же тоннажа. Техническое решение — проверенное и широко распространенное.

Если предположить, что количество дуг в устройстве будет не три, а одна, и дуга будет гореть на оси, то количество электрододержателей уменьшится втрое, и расстояние от дуги до футеровки возрастет, что положительно скажется на ресурсе оборудования. Однако, при этом потребуется подвод тока к подовой части ковша, размещение в подине подового электрода, что усложняет конструкцию, делает ее менее надежной, снижает удобство в эксплуатации и ресурс подины.

Выходом из положения может быть плазмотрон вместо электрода, расположенный таким же образом, как один электрод, сверху по оси. Однако, без подового электрода это мог быть только струйный плазмотрон. Для АКОС плазмотрон струйного типа малопригоден из-за низкого КПД, высоких скоростей газа, относительно малого ресурса работы в указанных условиях в ковше и ряда других ограничений.

Наше решение:

Проблему решает плазмотрон конструкции ООО «ЭПОС-Инжиниринг».

Плазмотрон, упрощенно, представляет собой графитовый электрод внутри графитового электрода, с протоком газа и горящей между ними дугой (имеется 6 патентов). Как правило, в условиях горения на расплав дуга горит каскадом: внутренний электрод — расплав-внешний электрод. При наведенном шлаке энерговыделение происходит в шлаке и двух дугах. Расположение дуги на оси снижает воздействие дуги на стенки, особенная конфигурация дуг способствует движению шлака и металла под ними и перемешиванию, питание производится постоянным током. Управление полярностью резко активизирует электрохимические процессы, и способствует усвоению легирующих элементов и очистке от примесей. Особая система управления плазмотроном позволяет в широких пределах управлять формой разряда и зоной энерговыделения, распределять мощность по значительно большей площади, чем под дугой переменного тока обычного АКОС (снижение плотности мощности в пятне дуги), что снижает перегрев и потерю легирующих, обеспечивает управляемость и равномерность нагрева.

Примеры формы плазменной дуги и схема плазмотрона приведена на рисунках 1, 2

Рисунок 1, 2 Схемы плазменного источника. Управление зоной энерговыделения.

Плазменные нагреватели, в зависимости от потребностей технологии, могут работать на больших и малых напряжениях дуг, рисунок 3.

Рис. 3 Вольт-амперные характеристики плазменной дуги работающего плазмотрона. Работа коаксиального плазмотрона в режиме «над и под шихтой»

При этом нет необходимости устанавливать подовый электрод.

Любая установка внепечной обработки может быть модернизирована до качественной плазменной АКОС доработкой электрододержателей (два электрододержателя следует убрать) и заменой источника питания.

Могут быть предложены агрегаты для вакуумирования, АКП и АКОС с плазменным нагревом. Кроме конструктивных и технологических преимуществ, использование указанного плазменного узла снимет неравномерность нагрузки по фазам и пульсации.

В сравнении с существующими технологиями и агрегатами — пониженные тепловые потери, новые технологии обработки, возможность снижения технологической себестоимости на 20-50%.

edback