203009. lajstromszámú szabadalom • Plazmaíves indukciós olvasztóberendezés
1 HU 203009 B 2 A találmány tárgya plazmaives indukciós olvasztóberendezés. Az iparnak, különösen a gépiparnak komplexötvözött és nemesacélok, valamint ötvözetek iránti szükségletének növekedése az olvasztóberendezésekkel és a technológiai fémmegmunkálással szemben magas követelményeket támaszt. Az öntödei üzemekben és a kohászatban elterjedtek az indukciós olvasztóberendezések, amelyek az olvadék intenzív elektrodinamikus átkeverésével egyenletes hőmérséklet-eloszlású és homogén vegyi összetételű fémek előállítását teszi lehetővé. Ezen berendezések a betétek (beleértve a hulladékanyagokat is) átolvasztására, valamint az olvadék túlhevitésére és ülepitésére alkalmasak. A képződő aktív salak (folyósító anyag) alacsony hőmérséklete miatt viszont gyakorlatilag nem lehetséges, hogy az indukciós olvasztóberendezésben a fémek aktiv kohászati kezelését biztosítsuk. Az olvadék minőségének jelentős javítását plazmaives indukciós olvasztóberendezések alkalmazáséval érték el, amelyek egy gépegységen belül két különböző hőforrást (indukciós és plazmaives hőforrás) alkalmaznak és mind a két melegítési módszer előnyeit hasznosítják. Ezen berendezések a jelenlevő .melegsalak' révén a fém aktív technológiai kezelését teszik lehetővé, lényegesen csökkentik a késztermékekben levő gázok, nemfémes zárványok és káros adalékanyagok tartalmát, továbbá lényegesen csökkentik az olvasztási időt és az egy tonna fém előállításéhoz szükséges energiamennyiséget. Ezekkel a berendezésekkel előnyös feltételeket biztosítottak az érc- és tüzelóanyag-pelletek étolvasztásához és redukálásához. A két hevitési módszer kombinálása lehetővé tette a berendezés fajlagos teljetményének és kapacitásának lényeges növelését. A 462 320 lajstromszámú SU szerzői tanúsítványból (.Felfedezések, találmányok, ipari minták, árujelzők' 1975/8 sz. közlöny) ismert olyan plazmaives indukciós olvasztóberendezés, amelynek kondenzátortelepre és váltóáramforrásra csatlakoztatott induktorban elrendezett betétolvasztó edénye és legalább egy plazmaégője van, amely az induktorral villamosán össze van kötve, előnyösen vele sorba van kapcsolva. Ezen berendezésnek hátránya, hogy aránylag kis kapacitású és az olvadék minősége nem megfelelő, mivel az induktor áramkörének megszakadása elkerülhetetlen, ha a plazmaív véletlenül elalszik, pl. nem megfelelő minőségű betét miatt, vagy ha a plazmaégőt a technológiai folyamat követelményeinek megfelelően ki kell kapcsolni, ez az induktornak a forrástól való lekapcsolását és a technológiai olvasztófolyamat megszakítását vonja maga után. Az ismert berendezés gyakorlatilag nem ad lehetőséget az induktor és a plazmaégő villamos üzemi állapotának egymástól függetlenül történő szabályozására. Ezáltal nincs lehetőség arra, hogy célirányosan befolyásolják a technológiai folyamat lefutását és az olvadék minőségét. A 86/00048 számú SU PCT-bejelentésből (1986. 05. 29.) ismert továbbá olyan plazmaives indukciós olvasztóberendezés, amelynek kondenzátortelepre és váltóáramforrásra csatlakoztatott induktorban elrendezett betétolvasztó edénye, plazmaégője vagy villamosán egymással összekötött plazmáégőket tartalmazó plazmaégő csoportja van, amely az induktor tekercsmeneteinek egy részével párhuzamosan van kapcsolva. Ennél a berendezésnél az induktor áramköre a plazmaiv esetleges megszakadása esetén vagy a plazmaégő kikapcsolása esetén nem szakad meg. Lehetőség van arra, hogy az olvasztási folyamat alatt a teljesítményt az induktor és a plazmaégő között újrafelosztják. Ezáltal növelhető a berendezés kapacitása (termelékenysége), és a feltételek a fém minőségének javításához is biztosíthatók. Ennél a berendezésnél a plazmaégő teljesítmény szabályozása a plazmaégő által áthidalt tekercsrészének speciális kapcsolóelemmel történő kommutálásával történik. Ezáltal a szabályozás lehetőségei korlátozottak, mivel a gyakorlatban megvalósítható berendezés esetén elegendő átkapcsolható tekercsszámot nehezen lehet biztosítani, járulékos erősáramú kapcsolóeszközök válnak szükségessé és azok elrendezésére további helyigény lép fel, az induktor leágaztatásaiban járulékos villamos veszteségek keletkeznek, ami végül is a hatásfok csökkenéséhez, a váltóáramforrás teljesítményének nem teljes mértékű kihasználásához és a berendezés teljesítményének csökkenéséhez vezet. A plazmaégő teljesítményének korlátozott szabályozási lehetősége, a plazmaégő és induktor üzemi állapotainak egymástól való függősége, valamint ezeknek a betétanyag tulajdonságaitól és állapotától való függősége - amely az induktor áramköre és a plazmaégő áramköre közötti .merev' villamos kapcsolatból adódik - nem teBzi lehetővé, hogy a berendezés technológia lehetőségeit - az olvadék minőségének javítására vonatkozóan - teljes mértékben hasznosítsák. A találmány révén megoldandó feladat abban áll, hogy olyan plazmaives indukciós olvasztóberendezést hozzunk létre, amelynek induktorának kialakítása és váltóáramforráshoz, valamint plazmaégőhöz vagy plazmaégő csoporthoz való csatlakoztatása lehetővé teszi, hogy a plazmaégő vagy plazmaégő csoport teljesítmény szabályozásának tartományát kiszélesítsük. A feladat megoldáséra olyan plazmaives indukciós olvasztóberendezést hoztunk létre, amely kondenzátortelepre és váltóáramforrásra csatlakoztatott induktorban elrendezett betétolvasztó edénnyel, valamint az induktor 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
