203181. lajstromszámú szabadalom • Plazmaíves indukciós olvasztóberendezés
1 HU 203 181 B 2 A találmány tárgya plazmaíves indukciós olvasztóberendezés. Az olvasztott fémek minőségével és következésképpen az olvasztási folyamat megvalósítására szolgáló berendezésekkel szemben napjainkban szigorú követelményeket támasztanak. A kohászatban elterjedtek az indukciós olvasztóberendezések. Az aktív kohászati folyamatok elvégzésének lehetőségei ezen indukciós olvasztóberendezésekben viszont a salak alacsony hőmérséklete miatt korlátozottak (a salak hőmérséklete nem lehet nagyobb, mint az olvadék hőmérséklete, ami a fémsalak határon végbemenő fizikai-kémiai folyamatok intenzitását lényegesen csökkenti). Többszörösen ötvözött (kettőnél több ötvözőelemet tartalmazó) acélok vagy ötvözetek olvasztása esetén védő (fedő) folyósítószerek alkalmazása szükséges. Az indukciós olvasztóberendezések teljesítménye nemkívánt elektrodinamikus jelenségek, így pl. rendkívül nagy meniszkusz és az olvadék nagy cirkulációs sebessége miatt behatárolt fajlagos teljesítménynek megfelelően korlátozott. A fentiekben említett hátrányokat a plazmaíves indukciós olvasztóberendezések küszöbölték ki, amelyekben kétféle felmelegítési módszert alkalmaznak, éspedig az indukciós és a plazmaíves felmelegítést. Ilyen jellegű berendezések alkalmazásával lényegesen csökkenthető az olvasztás időtartama, az előállított fém egy tonnára számított energiafelhasználása, továbbá lényegesen javítható az olvasztott fém minősége a gáztartalom, valamint a nemfémes zárványok és káros adalékanyagok csökkentése révén. Ezen berendezések lehetővé teszik a fém aktív technológiai kezelését az erősen felmelegített salak jelenlétének köszönhetően, továbbá előnyös feltételeket biztosítanak az érc- szén pelletek átolvasztásához és redukálásához tiszta fémeknek kokszmentes kohászati eljárásokkal történő előállítása céljából. A plazmaíves indukciós olvasztóberendezések továbbá a fentiekben említett, teljesítményre vonatkozó korlátokat is megszüntetik. A „Korszerű olvasztási eljárások idomöntéshez” (1978, Kijev) című szakkönyv 5-13. oldalán ismertetnek olyan plazmaíves indukciós olvasztóberendezést acél olvasztására, amely berendezésnek induktorral ellátott tégelye, az áramot a fémhez vezető fenékelektródja, plazmaégője, valamint két, külön-külön vezérelt áramforrása van, ahol az egyik áramforrás az induktorhoz, a másik pedig a plazmaégőhöz van társítva. A két áramforrás alkalmazása miatt a berendezés mérete és helyigénye növekszik, a berendezés kezelése pedig bonyolulttá válik, lényegesen növekszik továbbá a berendezés ára. Ezenfelül ebben az esetben növekszik a berendezés villamos összteljesítménye az olvasztási folyamat során elért viszonylag kis kihasználási tényező mellett. Az említett hátrányokat olyan plazmaíves indukciós olvasztóberendezés küszöböli ki, amelyben az induktort és plazmaégőt közös áramforrással táplálják. A 46 23 20 lajstromszámú SU-beli szerzői tanúsítványból (a „Felfedezések, találmányok, ipari minták és védjegyek” című közlöny 1975. 8. számában került nyilvánosságra) ismert olyan plazmaíves indukciós olvasztóberendezés, amelynek kondenzátortelepre és váltóáramforrásra csatlakoztatott induktorban elhelyezett, betét olvasztásához alkalmazott tartálya és legalább egy plazmaégője van, amely az induktorral villamosán össze van kötve, éspedig vele sorba van kötve. Ebben a berendezésben a plazmaív véletlen megszakítása vagy a plazmaégőnek a technológiai előírásoknak megfelelőén történő bekapcsolása esetén az induktor áramköre megszakadt, ami az induktomak az áramforrástól való lekapcsolásához vezet és ennek következtében a kondenzátortelepen túlfeszültség lép fel, amely a kondenzátortelep kiesését okozhatja. Ezenkívül nincs lehetőség az induktor és a plazmaégő üzemmódjainak külön-külön történő vezérlésére, amelynek segítségével az olvasztási folyamat során a teljesítmény köztük átcsoportosítható ill. újra felosztható lenne, ezen átcsoportosítás, ill. újrafelosztás az ismert berendezésben az olvasztandó betétanyag jellemzőitől függően spontán történik. Az ismertetett berendezésben a plazmaégő csak akkor működik, ha váltóárammal táplálják. Ez az olvasztási folyamat befejező szakaszában és az olvadék frissítésének szakaszában előnyös, míg a betétanyag olvasztásának szakaszában - amikor a betétben „aknát” kell gyorsan kiolvasztani - energetikai szempontból előnyösebb, ha a plazmaégőt egyenárammal táplálják. Ezenfelül ezen berendezésben a plazmaégő és az induktor üzemmódjai egymással mereven vannak összekapcsolva (a két szerkezeti egységen ugyanazon áram folyik). A plazmaégőn levő feszültség értéke - amely annak üzemmódját határozza meg - egyenlő a váltóáram-forrás feszültsége és az induktoron levő feszültség közötti különbséggel és semmilyen körülmények között ezen érték fölé nem emelkedhet. Egyes esetekben viszont (pl. a főív gyújtása során) szükséges, hogy ezt a feszültséget növeljük vagy csak a plazmaégőt üzemeltessük (pl. lekapcsolt induktor esetén). A találmány feladata, hogy olyan plazmaíves indukciós olvasztóberendezést hozzunk létre, amelynél a plazmaégő és az induktor közötti villamos csatolás megakadályozza, hogy az induktor a plazmaív megszakadása esetén a váltóáram-forrásról lekapcsolódik, és amely berendezés továbbá az olvasztási folyamat során az induktor és a plazmaégő közötti előírt teljesítmény felosztás betartását biztosítja. A feladat megoldására olyan plazmaíves indukciós olvasztóberendezést hoztunk létre, amelynek kondenzátortelepre és váltóáram-forrásra csatlakoztatott induktorban elrendezett, betét olvasztásához alkalmazott tartálya és legalább egy plazmaégője van, ahol a találmány szerint a plazmaégő az induktor tekercsmeneteinek egy részével párhuzamosan van kapcsolva. Célszerű olyan kiviteli alak, amelynek legalább két plazmaégőt tartalmazó plazmaégőcsoportja van, amely az induktor tekercsmeneteinek részével párhuzamosan van kapcsolva. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
