Большинство дуговых печей имеет основную футеровку, состоящую из материалов на основе MgO. Футеровка печи создает ванну для металла и играет роль теп- лоизолирующего слоя, уменьшающего потери тепла. Основные части футеровки – подина печи, стены, свод. Температура в зоне электрических дуг достигает нескольких тысяч градусов. Хотя футеровка электропечи отделена от дуг, она все же должна выдерживать нагрев до температуры 1700°С. В связи с этим применяемые для футеровки материалы должны обладать высокой огнеупорностью, механической прочностью, термо- и химической устойчивостью. Подину сталеплавильной печи набирают в следующем порядке. На стальной кожух укладывают листовой асбест, на асбест—слой шамотного порошка, два слоя шамотного кирпича и основной слой из магнезитового кирпича. На магнезитовой кирпичной подине набивают рабочий слой из магнезитового порошка со смолой и пеком — продуктом нефтепереработки. Толщина набивного слоя составляет 200 мм. Общая толщина подины равна примерно глубине ванны и может достигать 1 м для крупных печей. Стены печи выкладывают после соответствующей прокладки асбеста и шамотного кирпича из крупноразмерного безобжигового магнезитохромитового кирпича длиной до 430 мм. Кладка стен может выполняться из кирпичей в железных кассетах, которые обеспечивают сваривание кирпичей в один монолитный блок. Стойкость стен достигает 100—150 плавок. Стойкость подины составляет один-два года. В трудных условиях работает футеровка свода печи. Она выдерживает большие тепловые нагрузки от горящих дуг и тепла, отражаемого шлаком. Своды крупных печей набирают из магнезитохромитового кирпича. При наборе свода используют нормальный и фасонный кирпич. В поперечном сечении свод имеет форму арки, что обеспечивает плотное сцепление кирпичей между собой. Стойкость свода составляет 50 – 100 плавок. Она зависит от электрического режима плавки, от длительности пребывания в печи жидкого металла, состава выплавляемых стали, шлака. В настоящее время широкое распространение получают водоохлаждаемые своды и стеновые панели. Эти элементы облегчают службу футеровки. Ток в плавильное пространство печи подается через электроды, собранные из секций, каждая из которых представляет собой круглую заготовку диаметром от 100 до 610 мм и длиной до 1500 мм. В малых электропечах используют угольные электроды, в крупных – графитированные. Графитированные электроды изготавливают из малозольных углеродистых материалов: нефтяного кокса, смолы, пека. Электродную массу смешивают и прессуют, после чего сырая заготовка обжигается в газовых печах при 1300 градусах и подвергается дополнительному графитирующему обжигу при температуре 2600 – 2800 градусах в электрических печах сопротивления. В процессе эксплуатации в результате окисления печными газами и распыления при горении дуги электроды сгорают. По мере укорачивания электрод опускают в печь. При этом электрододержатель приближается к своду. Наступает момент, когда электрод становится настолько коротким, что не может поддерживать дугу, и его необходимо наращивать. Для наращивания электродов в концах секций сделаны отверстия с резьбой, куда ввинчивается переходник-ниппель, при помощи которого соединяются отдельные секции. Расход электродов составляет 5—9 кг на тонну выплавляемой стали. Большинство дуговых печей имеет основную футеровку, состоящую из материалов на основе MgO. Футеровка печи создает ванну для металла и играет роль теп- лоизолирующего слоя, уменьшающего потери тепла. Основные части футеровки – подина печи, стены, свод. Температура в зоне электрических дуг достигает нескольких тысяч градусов. Хотя Футеровка электропечи отделена от дуг, она все же должна выдерживать нагрев до температуры 1700°С. В связи с этим применяемые для футеровки материалы должны обладать высокой огнеупорностью, механической прочностью, термо- и химической устойчивостью. Подину сталеплавильной печи набирают в следующем порядке. На стальной кожух укладывают листовой асбест, на асбест—слой шамотного порошка, два слоя шамотного кирпича и основной слой из магнезитового кирпича. На магнезитовой кирпичной подине набивают рабочий слой из магнезитового порошка со смолой и пеком — продуктом нефтепереработки. Толщина набивного слоя составляет 200 мм. Общая толщина подины равна примерно глубине ванны и может достигать 1 м для крупных печей. Стены печи выкладывают после соответствующей прокладки асбеста и шамотного кирпича из крупноразмерного безобжигового магнезитохромитового кирпича длиной до 430 мм. Кладка стен может выполняться из кирпичей в железных кассетах, которые обеспечивают сваривание кирпичей в один монолитный блок. Стойкость стен достигает 100—150 плавок. Стойкость подины составляет один-два года. В трудных условиях работает Футеровка свода печи. Она выдерживает большие тепловые нагрузки от горящих дуг и тепла, отражаемого шлаком. Своды крупных печей набирают из магнезитохромитового кирпича. При наборе свода используют нормальный и фасонный кирпич. В поперечном сечении свод имеет форму арки, что обеспечивает плотное сцепление кирпичей между собой. Стойкость свода составляет 50 – 100 плавок. Она зависит от электрического режима плавки, от длительности пребывания в печи жидкого металла, состава выплавляемых стали, шлака. В настоящее время широкое распространение получают водоохлаждаемые своды и стеновые панели. Эти элементы облегчают службу футеровки. Ток в плавильное пространство печи подается через электроды, собранные из секций, каждая из которых представляет собой круглую заготовку диаметром от 100 до 610 мм и длиной до 1500 мм. В малых электропечах используют угольные электроды, в крупных – графитированные. Графитированные электроды изготавливают из малозольных углеродистых материалов: нефтяного кокса, смолы, пека. Электродную массу смешивают и прессуют, после чего сырая заготовка обжигается в газовых печах при 1300 градусах и подвергается дополнительному графитирующему обжигу при температуре 2600 – 2800 градусах в электрических печах сопротивления. В процессе эксплуатации в результате окисления печными газами и распыления при горении дуги электроды сгорают. По мере укорачивания электрод опускают в печь. При этом электрододержатель приближается к своду. Наступает момент, когда электрод становится настолько коротким, что не может поддерживать дугу, и его необходимо наращивать. Для наращивания электродов в концах секций сделаны отверстия с резьбой, куда ввинчивается переходник-ниппель, при помощи которого соединяются отдельные секции. Расход электродов составляет 5—9 кг на тонну выплавляемой стали.
markmet.ru
В процессе электроплавки можно точно регулировать температуру металла и его состав, выплавлять сплавы почти любого состава.
Электрические печи обладают существенными преимуществами по сравнению с другими сталеплавильными агрегатами, поэтому высоколегированные инструментальные сплавы, нержавеющие шарикоподшипниковые, жаростойкие и жаропрочные, а также многие конструкционные стали выплавляют только в этих печах.
Мощные электропечи успешно применяют для получения низколегированных и высокоуглеродистых сталей мартеновского сортамента. Кроме того, в электропечах получают различные ферросплавы, представляющие собой сплавы железа с элементами, которые необходимо выводить в сталь для легирования и раскисления.
Устройство дуговых электропечей.
Первая дуговая электропечь в России была установлена в 1910 г. на Обуховском заводе. За годы пятилеток были построены сотни различных печей. Вместимость наиболее крупной печи в СССР 200 т. Печь состоит из железного кожуха цилиндрической формы со сферическим днищем. Внутри кожух имеет огнеупорную футеровку. Плавильное пространство печи закрывается съемным сводом.
Печь имеет рабочее окно и выпускное отверстие со сливным желобом. Питание печи осуществляется трехфазным переменным током. Нагрев и плавление металла осуществляются электрическими мощными дугами, горящими между концами трех электродов и металлом, находящимся в печи. Печь опирается на два опорных сектора, перекатывающихся по станине. Наклон печи в сторону выпуска и рабочего окна осуществляется при помощи реечного механизма. Перед загрузклй печи свод, подвешенный на цепях, поднимают к порталу, затем портал со сводом и электродами отворачивается в сторону сливного желоба и печь загружают бадьей.
Механическое оборудование дуговой печи.
Кожух печи должен выдерживать нагрузку от массы огнеупоров и металла. Его делают сварным из листового железа толщиной 16–50 мм в зависимости от размеров печи. Форма кожуха определяет профиль рабочего пространства дуговой электропечи. Наиболее распространенным в настоящее время является кожух конической формы. Нижняя часть кожуха имеет форму цилиндра, верхняя часть—конусообразная с расширением кверху. Такая форма кожуха облегчает заправку печи огнеупорным материалом, наклонные стены увеличивают стойкость кладки, так как она дальше расположена от электрических дуг. Используют также кожухи цилиндрической формы с водоохлаждаемыми панелями. Для сохранения правильной цилиндрической формы кожух усиливается ребрами и кольцами жесткости. Днище кожуха обычно выполняется сферическим, что обеспечивает наибольшую прочность кожуха и минимальную массу кладки. Днище выполняют из немагнитной стали для установки под печью электромагнитного перемешивающего устройства.
www.coolreferat.com
Производство стали в электрических печах.
В электоропечи можно получать легированную сталь с низким содержанием серы и фосфора, неметаллических включений, при этом потери легирующих элементов значительно меньше.В процессе электроплавки можно точно регулировать температуру металла и его состав, выплавлять сплавы почти любого состава.
Электрические печи обладают существенными преимуществами по сравнению с другими сталеплавильными агрегатами, поэтому высоколегированные инструментальные сплавы, нержавеющие шарикоподшипниковые, жаростойкие и жаропрочные, а также многие конструкционные стали выплавляют только в этих печах.
Мощные электропечи успешно применяют для получения низколегированных и высокоуглеродистых сталей мартеновского сортамента. Кроме того, в электропечах получают различные ферросплавы, представляющие собой сплавы железа с элементами, которые необходимо выводить в сталь для легирования и раскисления.
Устройство дуговых электропечей.
Первая дуговая электропечь в России была установлена в 1910 г. наОбуховском заводе. За годы пятилеток были построены сотни различных печей.Вместимость наиболее крупной печи в СССР 200 т. Печь состоит из железного кожуха цилиндрической формы со сферическим днищем. Внутри кожух имеет огнеупорную футеровку. Плавильное пространство печи закрывается съемным сводом.Печь имеет рабочее окно и выпускное отверстие со сливным желобом. Питание печи осуществляется трехфазным переменным током. Нагрев и плавление металла осуществляются электрическими мощными дугами, горящими между концами трех электродов и металлом, находящимся в печи. Печь опирается на два опорных сектора, перекатывающихся по станине. Наклон печи в сторону выпуска и рабочего окна осуществляется при помощи реечного механизма. Перед загрузклй печи свод, подвешенный на цепях, поднимают к порталу, затем портал со сводом и электродами отворачивается в сторону сливного желоба и печь загружают бадьей.
Механическое оборудование дуговой печи.
Кожух печи должен выдерживать нагрузку от массы огнеупоров и металла.Его делают сварным из листового железа толщиной 16–50 мм в зависимости от размеров печи. Форма кожуха определяет профиль рабочего пространства дуговой электропечи. Наиболее распространенным в настоящее время является кожух конической формы. Нижняя часть кожуха имеет форму цилиндра, верхняя часть—конусообразная с расширением кверху. Такая форма кожуха облегчает заправку печи огнеупорным материалом, наклонные стены увеличивают стойкость кладки, так как она дальше расположена от электрических дуг. Используют также кожухи цилиндрической формы с водоохлаждаемыми панелями. Для сохранения правильной цилиндрической формы кожух усиливается ребрами и кольцами жесткости. Днище кожуха обычно выполняется сферическим, что обеспечивает наибольшую прочность кожуха и минимальную массу кладки. Днище выполняют из немагнитной стали для установки под печью электромагнитного перемешивающего устройства.
Сверху печь закрыта сводом. Свод набирают из огнеупорного кирпича в металлическом водоохлаждаемом сводовом кольце, которое выдерживает распирающие усилия арочного сферического свода В нижней части кольца имеется выступ – нож, который входит в песчаный затвор кожуха печи. В кирпичной кладке свода оставляют три отверстия для электродов. Диаметр отверстий больше диаметра электрода, поэтому во время плавки в зазор устремляются горячие газы, которые разрушают электрод и выносят тепло из печи. Для предотвращения этого на своде устанавливают холодильники или экономайзеры, служащие для уплотнения электродных отверстий и для охлаждения кладки свода. Газодинамические экономайзеры обеспечивают уплотнение с помощью воздушной завесы вокруг электрода. В своде имеется также отверстие для отсоса запыленных газов и отверстие для кислородной фурмы.
Для загрузки шихты в печи небольшой емкости и подгрузки легирующих и флюсов в крупные, печи скачивания шлака, осмотра, заправки и ремонта печи имеется загрузочное окно, обрамленное литой рамой. К раме крепятся направляющие, по которым скользит заслонка. Заслонку футеруют огнеупорным кирпичом. Для подъема заслонки используют пневматический, гидравлический или электромеханический привод.
С противоположной стороны кожух имеет окно для выпуска стали из печи.К окну приварен сливной желоб. Отверстие для выпуска стали может быть круглым диаметром 120—150 мм или квадратным 150 на 250 мм. Сливной желоб имеет корытообразное сечение и приварен к кожуху под углом 10—12° к горизонтали. Изнутри желоб футеруют шамотным кирпичом, длина его составляет1—2 м.
Электрододержатели служат для подвода тока к электродам и для зажима электродов. Головки электрододер-жателей делают из бронзы или стали и охлаждают водой, так как они сильно нагреваются как теплом из печи, так и контактными токами. Электрододержатель должен плотно зажимать электрод и иметь небольшое контактное сопротивление. Наиболее распространенным в настоящее время является пружинно-пневматический электрододержатель. Зажим электрода осуществляется при помощи неподвижного кольца и зажимной плиты, которая прижимается к электроду пружиной. Ог-жатие плиты от электрода и сжатие пружины происходят при помощи сжатого воздуха. Электрододержатель крепится на металлическом рукаве – консоли, который скрепляется с Г- образной подвижной стойкой в одну жесткую конструкцию. Стойка может перемещаться вверх или вниз внутри неподвижной коробчатой стойки. Три неподвижные стойки жестко связаны в одну общую конструкцию, которая покоится на платформе опорной люльки печи. Перемещение подвижных телескопических стоек происходит или с помощью системы тросов и противовесов, приводимых в движение электродвигателями, или с помощью гидравлических устройств. Механизмы перемещения электродов должны обеспечить быстрый подъем электродов в случае обвала шихты в процессе плавления, а также плавное опускание электродов во избежание их погружения в металл или ударов о нерасплавившиеся куски шихты. Скорость подъема электродов составляет 2,5—6,0 м/мин, скорость опускания 1,0— 2,0 м/мин.
Механизм наклона печи должен плавно наклонять печь в сторону выпускного отверстия на угол 40—45° для выпуска стали и на угол 10—15 градусов в сторону рабочего окна для спуска шлака. Станина печи, или люлька, на которой установлен корпус, опирается на два – четыре опорных сектора, которые перекатываются по горизонтальным направляющим. В секторах имеются отверстия, а в направляющих – зубцы, при помощи которых предотвращается проскальзывание секторов при наклоне печи. Наклон печи осуществляется при помощи рейки и зубчатого механизма или гидравлическим приводом. Два цилиндра укреплены на неподвижных опорах фундамента, а штоки шарнирно связаны с опорными секторами люльки печи.
Система загрузки печи бывает двух видов: через завалочное окно мульдозавалочной машиной и через верх при помощи бадьи. Загрузку через окно применяют только на небольших печах.
При загрузке печи сверху в один-два приема в течение 5 мин меньше охлаждается футеровка, сокращается время плавки; уменьшается расход электроэнергии; эффективнее используется объем печи. Для загрузки печи свод приподнимают на 150—200 мм над кожухом печи и поворачивают в сторону вместе с электродами, полностью открывая рабочее пространство печи для введения бадьи с шихтой. Свод печи подвешен к раме. Она соединена с неподвижными стойками электрододержателей в одну жесткую конструкцию, покоящуюся на поворотной консоли, которая укреплена на опорном подшипнике. Крупные печи имеют поворотную башню, в которой сосредоточены все механизмы отворота свода. Башня вращается вокруг шарнира на катках по дугообразному рельсу.Бадья представляет собой стальной цилиндр, диаметр которого меньше диаметра рабочего пространства печи. Снизу цилиндра имеются подвижные гибкие сектора, концы которых стягиваются через кольца тросом. Взвешивание и загрузка шихты производятся на шихтовом дворе электросталеплавильного цеха.Бадья на тележке подается в цех, поднимается краном и опускается в печь.При помощи вспомогательного подъема крана трос выдергивают из проушин секторов и при подъеме бадьи сектора раскрываются и шихта вываливается в печь в том порядке, в каком она была уложена в бадье.
При использовании в качестве шихты металлизован-ных окатышей загрузка может производиться непрерывно по трубопроводу, который проходит в отверстие в своде печи.
Во время плавления электроды прорезают в шихте три колодца, на дне которых накапливается жидкий металл. Для ускорения расплавления печи оборудуются поворотным устройством, которое поворачивает корпус в одну и другую сторону на угол в 80°. При этом электроды прорезают в шихте уже девять колодцев. Для поворота корпуса приподнимают свод, поднимают электроды выше уровня шихты и поворачивают корпус при помощи зубчатого венца, прикрепленного к корпусу, и шестерен. Корпус печи опирается на ролики.
Очистка отходящих газов.
Современные крупные сталеплавильные дуговые печи во время работы выделяют в атмосферу большое количество запыленных газов. Применение кислорода и порошкообразных материалов еще более способствует этому.Содержание пыли в газах электродуговых печей достигает 10 г/м^3 и значительно превышает норму. Для улавливания пыли производят отсос газов из рабочего пространства печей мощным вентилятором. Для этого в своде печи делают четвертое отверстие с патрубком для газоотсоса. Патрубок через зазор, позволяющий наклонять или вращать печь, подходит к стационарному трубопроводу. По пути газы разбавляются воздухом, необходимым для дожиганияСО. Затем газы охлаждаются водяными форсунками в теплообменнике и направляются в систему труб Вентури, в которых пыль задерживается в результате увлажнения. Применяют также тканевые фильтры, дезинтеграторы и электрофильтры. Используют системы газоочистки, включающие полностью весь электросталеплавильный цех, с установкой зонтов дымоотсоса под крышей цеха над электропечами.
Футеровка печей.Большинство дуговых печей имеет основную футеровку, состоящую из материалов на основе MgO. Футеровка печи создает ванну для металла и играет роль теп- лоизолирующего слоя, уменьшающего потери тепла. Основные части футеровки – подина печи, стены, свод. Температура в зоне электрических дуг достигает нескольких тысяч градусов. Хотя футеровка электропечи отделена от дуг, она все же должна выдерживать нагрев до температуры 1700°С. В связи с этим применяемые для футеровки материалы должны обладать высокой огнеупорностью, механической прочностью, термо- и химической устойчивостью. Подину сталеплавильной печи набирают в следующем порядке. На стальной кожух укладывают листовой асбест, на асбест—слой шамотного порошка, два слоя шамотного кирпича и основной слой из магнезитового кирпича. На магнезитовой кирпичной подине набивают рабочий слой из магнезитового порошка со смолой и пеком — продуктом нефтепереработки. Толщина набивного слоя составляет 200 мм. Общая толщина подины равна примерно глубине ванны и может достигать 1 м для крупных печей. Стены печи выкладывают после соответствующей прокладки асбеста и шамотного кирпича из крупноразмерного безобжигового магнезитохромитового кирпича длиной до 430 мм. Кладка стен может выполняться из кирпичей в железных кассетах, которые обеспечивают сваривание кирпичей в один монолитный блок. Стойкость стен достигает100—150 плавок. Стойкость подины составляет один-два года. В трудных условиях работает футеровка свода печи. Она выдерживает большие тепловые нагрузки от горящих дуг и тепла, отражаемого шлаком. Своды крупных печей набирают из магнезитохромитового кирпича. При наборе свода используют нормальный и фасонный кирпич. В поперечном сечении свод имеет форму арки, что обеспечивает плотное сцепление кирпичей между собой. Стойкость свода составляет 50 – 100 плавок. Она зависит от электрического режима плавки, от длительности пребывания в печи жидкого металла, состава выплавляемых стали, шлака. В настоящее время широкое распространение получают водоохлаждаемые своды и стеновые панели. Эти элементы облегчают службу футеровки.
Ток в плавильное пространство печи подается через электроды, собранные из секций, каждая из которых представляет собой круглую заготовку диаметром от 100 до 610 мм и длиной до 1500 мм. В малых электропечах используют угольные электроды, в крупных – графитированные. Графитированные электроды изготавливают из малозольных углеродистых материалов: нефтяного кокса, смолы, пека. Электродную массу смешивают и прессуют, после чего сырая заготовка обжигается в газовых печах при 1300 градусах и подвергается дополнительному графитирующему обжигу при температуре 2600 – 2800 градусах в электрических печах сопротивления. В процессе эксплуатации в результате окисления печными газами и распыления при горении дуги электроды сгорают.По мере укорачивания электрод опускают в печь. При этом электрододержатель приближается к своду. Наступает момент, когда электрод становится настолько коротким, что не может поддерживать дугу, и его необходимо наращивать. Для наращивания электродов в концах секций сделаны отверстия с резьбой, куда ввинчивается переходник-ниппель, при помощи которого соединяются отдельные секции. Расход электродов составляет 5—9 кг на тонну выплавляемой стали.
Электрическая дуга—один из видов электрического разряда, при котором ток проходит через ионизированные газы, пары металлов. При кратковременном сближении электродов с шихтой или друг с другом возникает короткое замыкание. Идет ток большой силы. Концы электродов раскаляются добела. При раздвигании электродов между ними возникает электрическая дуга. С раскаленного катода происходит термоэлектронная эмиссия электронов, которые, направляясь к аноду, сталкиваются с нейтральными молекулами газа и ионизируют их. Отрицательные ионы направляются к аноду, положительные к катоду. Пространство между анодом и катодом становится ионизированным, токопроводящим. Бомбардировка анода электронами и ионами вызывает сильный его разогрев. Температура анода может достигать 4000 градусов. Дуга может гореть на постоянном и на переменном токе. Электродуговые печи работают на переменном токе. В последнее время в ФРГ построена электродуговая печь на постоянном токе.
В первую половину периода, когда катодом является электрод, дуга горит. При перемене полярности, когда катодом становится шихта — металл, дуга гаснет, так как в начальный период плавки металл еще не нагрет и его температура недостаточна для эмиссии электронов. Поэтому в начальный период плавки дуга горит неспокойно, прерывисто. После того как ванна покрывается слоем шлака, дуга стабилизируется и горит более ровно.
Электрооборудование.
Рабочее напряжение электродуговых печей составляет 100 – 800 В, а сила тока измеряется десятками тысяч ампер. Мощность отдельной установки может достигать 50 – 140 МВ*А. К подстанции электросталеплавильного цеха подают ток напряжением до 110 кВ. Высоким напряжением питаются первичные обмотки печных трансформаторов. На показана упрощенная схема электрического питания печи. В электрическое оборудование дуговой печи входят производства ремонтных работ на печи. следующие приборы:
1. Воздушный разъединитель, предназначен для отключения всей электропечной установки от линии высокого напряжения во время
2. Главный автоматический выключатель, служит для отключения под нагрузкой электрической цепи, по которой протекает ток высокого напряжения.При неплотной укладке шихты в печи в начале плавки, когда шихта еще холодная, дуги горят неустойчиво, происходят обва лы шихты и возникают короткие замыкания между электродами. При этом си ла тока резко возрастает.Это приводит к большим перегрузкам трансформатора, который может выйти из строя. Когда сила тока превысит установленный предел, выключатель авто матически отключает установку, для чего имеется реле максимальной силы тока.
3. Печной трансформатор необходим для преобразования высокого напряжения в низкое (с 6—10 кВ до 100—800 В). Обмотки высокого и низкого напряжения и магнитопроводы, на которых они помещены, располагаются в баке с маслом, служащим для охлаждения обмоток. Охлаждение создается принудительным перекачиванием масла из трансформаторного кожуха в бак теплообменника, в котором масло охлаждается водой. Трансформатор устанавливают рядом с электропечью в специальном помещении. Он имеет устройство, позволяющее переключать обмотки по ступеням и таким образом ступенчато регулировать подаваемое в печь напряжение. Так, например, трансформатор для 200-т отечественной печи мощностью 65 МВ*А имеет 23 ступени напряжения, которые переключаются под нагрузкой, без отключения печи.
Участок электрической сети от трансформатора до электродов называется короткой сетью. Выходящие из стены трансформаторной подстанции фидеры при помощи гибких, водоохлаждаемых кабелей подают напряжение на электрододержатель. Длина гибкого участка должна позволять производить нужный наклон печи и отворачивать свод для загрузки. Гибкие кабели соединяются с медными водоохлаждаемыми шинами, установленными на рукавах электрододержателей. Трубошины непосредственно присоединены к головке электрододер-жателя, зажимающей электрод. Помимо указанных основных узлов электрической сети в нее входит различная измерительная аппаратура, подсоединяемая к линиям тока через трансформаторы тока или напряжения, а также приборы автоматического регулирования процесса плавки.
Автоматическое регулирование.
По ходу плавки в электродуговую печь требуется подавать различное количество энергии. Менять подачу мощности можно изменением напряжения или силы тока дуги. Регулирование напряжения производится переключением обмоток трансформатора. Регулирование силы тока осуществляется изменением расстояния между электродом и шихтой путем подъема или опускания электродов. При этом напряжение дуги не изменяется. Опускание или подъем электродов производятся автоматически при помощи автоматических регуляторов, установленных на каждой фазе печи. В современных печах заданная программа электрического режима может быть установлена на весь период плавки.
Устройство для электромагнитного перемешивания металла.
Для перемешивания металла в крупных дуговых печах, для ускорения и облегчения проведения технологических операций скачивания шлака под днищем печи в коробке устанавливается электрическая обмотка, которая охлаждается водой или сжатым воздухом. Обмотки статора питаются от двухфазного генератора током низкой частоты, что создает бегущее магнитное поле, которое захватывает ванну жидкого металла и вызывает движение нижних слоев металла вдоль подины печи в направлении движения поля. Верхние слои металла вместе с прилегающим к нему шлаком движутся в обратную сторону. Таким образом можно направить движение либо в сторону рабочего окна, что будет облегчать выход шлака из печи, либо в сторону сливного отверстия, что будет благоприятствовать равномерному распределению легирующих и раскислителей и усреднению состава металла и его температуры. Этот метод в последнее время имеет ограниченное применение, так как в сверхмощных печах металл активно перемешивается дугами.
Плавка стали в основной дуговой электропечи.
Сырые материалы.
Основным материалом для электроплавки является стальной лом. Лом не должен быть сильно окисленным, так как наличие большого количества ржавчины вносит в сталь значительное количество водорода. В зависимости от химического состава лом необходимо рассортировать на соответствующие группы. Основное количество лома, предназначенное для плавки в электропечах, должно быть компактным и тяжеловесным. При малой насыпной массе лома вся порция для плавки не помещается в печь. Приходится прерывать процесс плавки и подгружать шихту. Это увеличивает продолжительность плавки, приводит к повышенному расходу электроэнергии, снижает производительность электропечей. В последнее время в электропечах используют металлизованные окатыши, полученные методом прямого восстановления. Достоинством этого вида сырья, содержащего 85— 93 % железа, является то, что оно не загрязнено медью и другими примесями. Окатыши целесообразно применять для выплавки высо-копрочных конструкционных легированных сталей, электротехнических, шарикоподшипниковых сталей.
Легированные отходы образуются в электросталеплавильном цехе в виде недолитых слитков, литников; в обдирочном отделении в виде стружки, в прокатных цехах в виде обрези и брака и т, д.; кроме того много легированного лома поступает от машиностроительных заводов. Использование легированных металлоотходов позволяет экономить ценные легирующие, повышает экономическую эффективность электроплавок.
Мягкое железо специально выплавляют в мартеновских печах и конвертерах и применяют для регулирования содержания углерода в процессе электроплавки.В железе содержится 0,01—0,15 % С и
www.neuch.ru
Вэлекторопечи можно получать легированную сталь с низким содержанием серы ифосфора, неметаллических включений, при этом потери легирующих элементовзначительно меньше.
В процессе электроплавки можно точно регулироватьтемпературу металла и его состав, выплавлять сплавы почти любого состава.
Электрическиепечи обладают существенными преимуществами по сравнению с другими сталеплавильными агрегатами, поэтомувысоколегированные инструментальные сплавы, нержавеющие шарикоподшипниковые,жаростойкие и жаропрочные, а также многие конструкционные стали выплавляюттолько в этих печах.
Мощныеэлектропечи успешно применяют для получения низколегированных ивысокоуглеродистых сталей мартеновского сортамента. Кроме того, в электропечахполучают различные ферросплавы, представляющие собой сплавы железа сэлементами, которые необходимо выводить в сталь для легирования и раскисления.
Устройстводуговых электропечей.
Первая дуговая электропечь вРоссии была установлена в 1910 г. на Обуховском заводе. За годы пятилеток былипостроены сотни различных печей. Вместимость наиболее крупной печи в СССР 200т. Печь состоит из железного кожуха цилиндрической формы со сферическим днищем.Внутри кожух имеет огнеупорную футеровку. Плавильное пространство печизакрывается съемным сводом.
Печь имеетрабочее окно и выпускное отверстие со сливным желобом. Питание печиосуществляется трехфазным переменным током. Нагрев и плавление металлаосуществляются электрическими мощными дугами, горящими между концами трехэлектродов и металлом, находящимся в печи. Печь опирается на два опорныхсектора, перекатывающихся по станине. Наклон печи в сторону выпуска и рабочего окна осуществляется при помощиреечного механизма. Перед загрузклй печи свод, подвешенный на цепях, поднимаютк порталу, затем портал со сводом и электродами отворачивается в сторонусливного желоба и печь загружают бадьей.
Механическоеоборудование дуговой печи.
Кожух печи должен выдерживать нагрузку от массыогнеупоров и металла. Его делают сварным из листового железа толщиной 16–50 ммв зависимости от размеров печи. Форма кожуха определяет профиль рабочегопространства дуговой электропечи. Наиболее распространенным в настоящее времяявляется кожух коническойформы. Нижняя часть кожуха имеет формуцилиндра, верхняя часть—конусообразная срасширением кверху. Такая форма кожуха облегчает заправку печи огнеупорнымматериалом, наклонные стены увеличивают стойкость кладки, так как она дальше расположена отэлектрических дуг. Используют также кожухи цилиндрической формы с водоохлаждаемыми панелями. Для сохранения правильнойцилиндрической формы кожух усиливается ребрами и кольцами жесткости. Днищекожуха обычно выполняется сферическим, что обеспечивает наибольшую прочностькожуха и минимальную массу кладки. Днище выполняют из немагнитной стали дляустановки под печью электромагнитного перемешивающего устройства. Сверху печьзакрыта сводом. Свод набирают из огнеупорного кирпича в металлическом водоохлаждаемом сводовом кольце, которое выдерживаетраспирающие усилия арочного сферического свода В нижнейчастикольца имеется выступ –нож, который входит в песчаныйзатвор кожуха печи. В кирпичной кладке свода оставляют три отверстия для электродов.Диаметр отверстий больше диаметра электрода, поэтому во время плавки в зазорустремляются горячие газы, которые разрушаютэлектрод и выносят тепло из печи. Для предотвращенияэтого на своде устанавливают холодильники или экономайзеры, служащие для уплотнения электродных отверстий и для охлаждения кладки свода. Газодинамические экономайзеры обеспечивают уплотнение с помощью воздушной завесы вокруг электрода. Всводе имеется также отверстие для отсоса запыленных газов и отверстие длякислородной фурмы. Для загрузки шихты в печи небольшой емкости и подгрузкилегирующих и флюсов в крупные, печи скачивания шлака, осмотра, заправки и ремонта печиимеется загрузочное окно, обрамленное литой рамой.К раме крепятся направляющие, по которым скользит заслонка. Заслонку футеруютогнеупорным кирпичом. Для подъема заслонки используют пневматический, гидравлический или электромеханический привод.Спротивоположной стороны кожух имеет окно для выпускастали из печи. К окну приварен сливной желоб.Отверстие для выпуска стали может быть круглым диаметром120—150 мм или квадратным150 на 250 мм. Сливнойжелоб имеет корытообразное сечение и приварен к кожуху под углом10—12° к горизонтали. Изнутри желоб футеруютшамотным кирпичом, длина его составляет1—2м.Электрододержатели служат дляподвода тока к электродам и для зажима электродов. Головки электрододер-жателей делают из бронзы или стали иохлаждают водой, так как они сильно нагреваются как теплом из печи, так иконтактными токами. Электрододержатель долженплотно зажимать электрод и иметь небольшое контактное сопротивление. Наиболеераспространенным в настоящее время является пружинно-пневматическийэлектрододержатель. Зажим электрода осуществляетсяпри помощи неподвижного кольца и зажимной плиты, которая прижимается кэлектроду пружиной. Ог-жатие плиты от электрода исжатие пружины происходят при помощи сжатого воздуха. Электрододержателькрепится на металлическом рукаве – консоли, который скрепляется с Г-образной подвижной стойкой в одну жесткуюконструкцию. Стойка может перемещаться вверх или вниз внутри неподвижнойкоробчатой стойки. Три неподвижные стойки жестко связаны в одну общую конструкцию,которая покоится на платформе опорной люльки печи. Перемещение подвижныхтелескопических стоек происходит или с помощью системы тросов и противовесов,приводимых в движение электродвигателями, или с помощью гидравлическихустройств. Механизмы перемещения электродов должны обеспечить быстрый подъемэлектродов в случае обвала шихты в процессе плавления, а также плавноеопускание электродов во избежание их погружения в металл или ударов о нерасплавившиесякуски шихты. Скорость подъема электродов составляет2,5—6,0 м/мин, скорость опускания1,0— 2,0 м/мин.Механизм наклона печи должен плавнонаклонять печь в сторону выпускного отверстия на угол40—45° для выпуска стали и на угол10—15 градусов в сторону рабочего окна для спуска шлака. Станина печи,или люлька, на которой установлен корпус, опирается на два – четыре опорныхсектора, которые перекатываются по горизонтальным направляющим. В секторахимеются отверстия, а в направляющих – зубцы, при помощи которых предотвращаетсяпроскальзывание секторов при наклоне печи. Наклонпечи осуществляется при помощи рейки и зубчатого механизма или гидравлическимприводом. Два цилиндраукреплены на неподвижных опорах фундамента, а штоки шарнирно связаны с опорнымисекторами люльки печи.Система загрузки печи бывает двухвидов: через завалочное окно мульдозавалочноймашиной и через верх при помощи бадьи. Загрузку через окно применяют только нанебольших печах.При загрузкепечи сверху в один-два приема в течение5 мин меньше охлаждается футеровка, сокращаетсявремя плавки; уменьшается расход электроэнергии; эффективнее используется объемпечи. Для загрузки печи свод приподнимают на150—200 мм над кожухом печи и поворачивают в сторону вместе сэлектродами, полностьюоткрывая рабочее пространство печи для введения бадьи с шихтой. Свод печиподвешен к раме. Она соединена с неподвижными стойками электрододержателей в одну жесткую конструкцию,покоящуюся на поворотной консоли, которая укреплена на опорном подшипнике.Крупные печи имеют поворотную башню, в которой сосредоточены все механизмыотворота свода. Башня вращается вокруг шарнира накатках по дугообразному рельсу. Бадья представляет собой стальной цилиндр, диаметркоторого меньше диаметра рабочего пространства печи. Снизу цилиндра имеютсяподвижные гибкие сектора, концы которых стягиваются через кольца тросом.Взвешивание и загрузка шихты производятся на шихтовом двореэлектросталеплавильного цеха. Бадья на тележке подается в цех, поднимаетсякраном и опускается в печь. При помощи вспомогательного подъема крана тросвыдергивают из проушин секторов и при подъеме бадьисектора раскрываются и шихта вываливается в печь в том порядке, в каком онабыла уложена в бадье. Прииспользовании в качестве шихты металлизован-ныхокатышей загрузка может производиться непрерывно по трубопроводу, которыйпроходит в отверстие в своде печи.Во времяплавления электроды прорезают в шихте три колодца, на дне которых накапливаетсяжидкий металл. Для ускорения расплавления печиоборудуются поворотным устройством, которое поворачивает корпус в одну и другуюсторону на угол в80°.При этом электроды прорезают в шихте уже девять колодцев. Для поворотакорпуса приподнимают свод, поднимают электроды выше уровня шихты иповорачивают корпус при помощи зубчатого венца, прикрепленного к корпусу, ишестерен. Корпус печи опирается на ролики.Очистка отходящихгазов.
Современныекрупные сталеплавильные дуговые печи во время работы выделяют в атмосферубольшое количество запыленных газов. Применение кислорода и порошкообразныхматериалов еще более способствует этому. Содержание пыли в газахэлектродуговых печей достигает10 г/м^3 и значительно превышает норму. Для улавливания пылипроизводят отсос газов из рабочего пространства печей мощным вентилятором. Дляэтого в своде печи делают четвертое отверстие с патрубком для газоотсоса.Патрубок через зазор, позволяющий наклонять или вращать печь, подходит кстационарному трубопроводу. По пути газы разбавляются воздухом, необходимымдля дожигания СО. Затем газы охлаждаются водяными форсунками в теплообменнике инаправляются в систему труб Вентури, в которыхпыль задерживается в результате увлажнения. Применяют также тканевые фильтры,дезинтеграторы и электрофильтры. Используют системы газоочистки, включающиеполностью весь электросталеплавильный цех, с установкой зонтов дымоотсоса под крышей цеха над электропечами.Футеровка печей.
Большинство дуговых печей имеет основную футеровку, состоящуюиз материалов на основе MgO.Футеровка печи создает ванну для металла и играет роль теп-лоизолирующего слоя, уменьшающего потери тепла. Основные части футеровки– подина печи, стены, свод. Температура в зоне электрических дугдостигает нескольких тысяч градусов. Хотя футеровка электропечи отделена отдуг, она все же должна выдерживать нагрев до температуры 1700°С. В связи с этим применяемые дляфутеровки материалы должны обладатьвысокой огнеупорностью, механической прочностью, термо-и химической устойчивостью. Подину сталеплавильной печи набирают в следующемпорядке. На стальной кожух укладывают листовой асбест, на асбест—слой шамотного порошка, два слоя шамотногокирпича и основной слой из магнезитового кирпича. На магнезитовой кирпичной подиненабивают рабочий слой из магнезитового порошка со смолой и пеком—продуктом нефтепереработки. Толщина набивного слоя составляет200 мм. Общая толщина подины равна примерноглубине ванны и может достигать1 м для крупных печей. Стены печи выкладывают послесоответствующей прокладки асбеста и шамотного кирпича из крупноразмерногобезобжигового магнезитохромитового кирпича длинойдо430 мм.Кладка стен может выполняться из кирпичей в железных кассетах,которые обеспечивают сваривание кирпичей в один монолитный блок. Стойкостьстен достигает100—150 плавок. Стойкостьподины составляет один-два года. В трудных условияхработает футеровка свода печи. Она выдерживает большие тепловые нагрузки отгорящих дуг и тепла, отражаемого шлаком. Своды крупных печей набирают измагнезитохромитового кирпича. При наборе свода используют нормальный и фасонный кирпич. В поперечном сечении свод имеет формуарки, что обеспечивает плотное сцепление кирпичей между собой. Стойкость сводасоставляет50 – 100 плавок. Она зависитот электрического режима плавки, от длительности пребывания в печи жидкогометалла, состава выплавляемых стали, шлака. В настоящее время широкоераспространение получают водоохлаждаемые своды истеновые панели. Эти элементы облегчают службу футеровки.
Ток в плавильноепространство печи подается через электроды, собранные из секций, каждая изкоторых представляет собой круглую заготовку диаметром от 100 до610мм и длиной до1500 мм. В малых электропечахиспользуют угольные электроды, в крупных–графитированные. Графитированныеэлектроды изготавливают из малозольных углеродистых материалов: нефтяногококса, смолы, пека. Электродную массу смешивают ипрессуют, после чего сырая заготовка обжигается в газовых печах при1300 градусах и подвергается дополнительному графитирующему обжигу при температуре 2600– 2800 градусахв электрических печах сопротивления. В процессе эксплуатации в результатеокисления печными газами и распыления при горениидуги электроды сгорают. По мере укорачивания электрод опускают в печь. При этомэлектрододержатель приближается к своду. Наступаетмомент, когда электрод становится настолько коротким, что не может поддерживатьдугу, и его необходимо наращивать. Для наращивания электродов в концах секцийсделаны отверстия с резьбой, куда ввинчивается переходник-ниппель, при помощикоторого соединяются отдельные секции. Расход электродов составляет5—9 кг на тонну выплавляемой стали.
Электрическая дуга—один из видовэлектрического разряда, при котором ток проходит через ионизированные газы,пары металлов. При кратковременном сближении электродов с шихтой или друг сдругом возникает короткое замыкание. Идет ток большой силы. Концы электродовраскаляются добела. При раздвигании электродовмежду ними возникает электрическая дуга. С раскаленного катода происходиттермоэлектронная эмиссия электронов, которые, направляясь к аноду, сталкиваютсяс нейтральными молекулами газа и ионизируют их. Отрицательные ионы направляютсяк аноду, положительные к катоду. Пространство между анодом и катодомстановится ионизированным, токопроводящим. Бомбардировкаанода электронами и ионами вызывает сильный его разогрев. Температура анодаможет достигать4000 градусов. Дугаможет гореть на постоянном и на переменном токе. Электродуговые печи работаютна переменном токе. В последнее время в ФРГ построена электродуговая печь напостоянном токе.
В первую половину периода, когдакатодом является электрод, дуга горит. При перемене полярности, когда катодомстановится шихта— металл, дуга гаснет, таккак в начальный период плавки металл еще не нагрет и его температуранедостаточна для эмиссии электронов. Поэтому в начальный период плавки дугагорит неспокойно, прерывисто. После того как ванна покрывается слоем шлака,дуга стабилизируется и горит более ровно.
Электрооборудование.
Рабочее напряжение электродуговыхпечей составляет100 – 800 В, а силатока измеряется десятками тысяч ампер. Мощность отдельной установки можетдостигать 50 – 140 МВ*А. К подстанции электросталеплавильного цеха подаютток напряжением до110 кВ. Высоким напряжением питаются первичные обмоткипечных трансформаторов. На показана упрощенная схема электрического питанияпечи. В электрическое оборудование дуговой печи входят производства ремонтныхработ на печи. следующие приборы:
1.Воздушный разъединитель, предназначен для отключения всей электропечнойустановки от линии высокого напряжения во время
2.Главный автоматический выключатель, служит для отключения под нагрузкойэлектрической цепи, по которой протекает ток высокого напряжения. Принеплотной укладке шихты в печи в начале плавки, когда шихта еще холодная, дугигорят неустойчиво, происходят обва лы шихты и возникают короткиезамыкания между электродами. При этом си ла тока резко возрастает. Это приводит к большимперегрузкам трансформатора, который может выйти изстроя. Когда сила тока превысит установленный предел, выключатель авто матически отключает установку, для чего имеется релемаксимальной силы тока.
3.Печной трансформатор необходим для преобразования высокого напряжения в низкое (с6—10кВ до100—800 В). Обмотки высокого и низкого напряжения и магнитопроводы, накоторых они помещены, располагаются в баке с маслом, служащим для охлажденияобмоток. Охлаждение создается принудительным перекачиванием масла из трансформаторного кожуха в бак теплообменника, в котороммасло охлаждается водой. Трансформатор устанавливают рядом с электропечью вспециальном помещении. Он имеет устройство, позволяющее переключать обмотки по ступеням и таким образомступенчато регулировать подаваемое в печь напряжение. Так, например,трансформатор для 200-т отечественной печимощностью65 МВ*Аимеет23 ступени напряжения, которыепереключаются под нагрузкой, безотключения печи.
Участок электрической сети от трансформатора доэлектродов называется короткой сетью. Выходящие из стены трансформаторнойподстанции фидеры при помощи гибких, водоохлаждаемыхкабелей подают напряжение на электрододержатель. Длина гибкого участка должнапозволять производить нужный наклон печи и отворачивать свод для загрузки.Гибкие кабели соединяются с медными водоохлаждаемымишинами, установленными на рукавах электрододержателей.Трубошины непосредственно присоединены к головке электрододер-жателя,зажимающей электрод. Помимо указанных основных узлов электрической сети в нее входит различнаяизмерительная аппаратура, подсоединяемая к линиям тока через трансформаторытока или напряжения, а также приборы автоматического регулирования процессаплавки.
Автоматическоерегулирование.
По ходу плавки в электродуговую печь требуется подаватьразличное количество энергии. Менять подачу мощности можно изменениемнапряжения или силы тока дуги. Регулирование напряжения производится переключениемобмоток трансформатора. Регулирование силы тока осуществляется изменениемрасстояния между электродом и шихтой путем подъема или опускания электродов.При этом напряжение дуги не изменяется. Опускание или подъем электродовпроизводятся автоматически при помощи автоматических регуляторов, установленныхна каждой фазе печи. В современных печах заданная программа электрическогорежима может быть установлена на весь период плавки.
Устройство для электромагнитного перемешивания металла.
Для перемешивания металла в крупных дуговых печах, дляускорения и облегчения проведения технологических операций скачивания шлака под днищем печи в коробкеустанавливается электрическая обмотка, которая охлаждается водой или сжатымвоздухом. Обмотки статора питаются от двухфазного генератора током низкойчастоты, что создает бегущее магнитное поле, которое захватывает ванну жидкогометалла и вызывает движение нижних слоев металла вдоль подины печи в направлениидвижения поля. Верхние слои металла вместе с прилегающим к нему шлаком движутсяв обратную сторону. Таким образом можно направить движение либо в сторонурабочего окна, что будет облегчать выход шлака из печи, либо в сторону сливногоотверстия, что будет благоприятствовать равномерному распределению легирующих ираскислителей и усреднению состава металла и еготемпературы. Этот метод в последнее время имеет ограниченное применение, таккак в сверхмощных печах металл активно перемешивается дугами.Плавкастали в основной дуговой электропечи.Сырые материалы.Основным материалом для электроплавки является стальной лом.Лом не должен быть сильно окисленным, так как наличие большого количестваржавчины вносит в сталь значительное количество водорода. В зависимости отхимического состава лом необходимо рассортировать на соответствующие группы.Основное количество лома, предназначенное для плавки в электропечах, должнобыть компактным и тяжеловесным. При малой насыпной массе лома вся порция для плавки не помещается в печь. Приходитсяпрерывать процесс плавки и подгружать шихту. Это увеличивает продолжительностьплавки, приводит к повышенному расходу электроэнергии, снижаетпроизводительность электропечей. В последнее время в электропечах используют металлизованные окатыши, полученные методом прямоговосстановления. Достоинством этого вида сырья, содержащего85— 93 % железа, является то, что оно незагрязнено медью и другими примесями. Окатыши целесообразно применять длявыплавки высо-копрочных конструкционныхлегированных сталей, электротехнических, шарикоподшипниковых сталей.Легированные отходы образуются в электросталеплавильномцехев виде недолитых слитков, литников; в обдирочном отделении в виде стружки, впрокатных цехах в виде обрези и брака и т, д.; кроме того много легированного лома поступает отмашиностроительных заводов. Использование легированных металлоотходов позволяет экономить ценные легирующие,повышает экономическую эффективность электроплавок.Мягкое железо специально выплавляют в мартеновских печах иконвертерах и применяют для регулирования содержания углерода в процессеэлектроплавки. В железе содержится0,01—0,15 %С иwww.ronl.ru
Вэлекторопечи можно получать легированную сталь с низким содержанием серы ифосфора, неметаллических включений, при этом потери легирующих элементовзначительно меньше.
В процессе электроплавки можно точно регулироватьтемпературу металла и его состав, выплавлять сплавы почти любого состава.
Электрическиепечи обладают существенными преимуществами по сравнению с другими сталеплавильными агрегатами, поэтомувысоколегированные инструментальные сплавы, нержавеющие шарикоподшипниковые,жаростойкие и жаропрочные, а также многие конструкционные стали выплавляюттолько в этих печах.
Мощныеэлектропечи успешно применяют для получения низколегированных ивысокоуглеродистых сталей мартеновского сортамента. Кроме того, в электропечахполучают различные ферросплавы, представляющие собой сплавы железа сэлементами, которые необходимо выводить в сталь для легирования и раскисления.
Устройстводуговых электропечей.
Первая дуговая электропечь вРоссии была установлена в 1910 г. на Обуховском заводе. За годы пятилеток былипостроены сотни различных печей. Вместимость наиболее крупной печи в СССР 200т. Печь состоит из железного кожуха цилиндрической формы со сферическим днищем.Внутри кожух имеет огнеупорную футеровку. Плавильное пространство печизакрывается съемным сводом.
Печь имеетрабочее окно и выпускное отверстие со сливным желобом. Питание печиосуществляется трехфазным переменным током. Нагрев и плавление металлаосуществляются электрическими мощными дугами, горящими между концами трехэлектродов и металлом, находящимся в печи. Печь опирается на два опорныхсектора, перекатывающихся по станине. Наклон печи в сторону выпуска и рабочего окна осуществляется при помощиреечного механизма. Перед загрузклй печи свод, подвешенный на цепях, поднимаютк порталу, затем портал со сводом и электродами отворачивается в сторонусливного желоба и печь загружают бадьей.
Механическоеоборудование дуговой печи.
Кожух печи должен выдерживать нагрузку от массыогнеупоров и металла. Его делают сварным из листового железа толщиной 16–50 ммв зависимости от размеров печи. Форма кожуха определяет профиль рабочегопространства дуговой электропечи. Наиболее распространенным в настоящее времяявляется кожух коническойформы. Нижняя часть кожуха имеет формуцилиндра, верхняя часть—конусообразная срасширением кверху. Такая форма кожуха облегчает заправку печи огнеупорнымматериалом, наклонные стены увеличивают стойкость кладки, так как она дальше расположена отэлектрических дуг. Используют также кожухи цилиндрической формы с водоохлаждаемыми панелями. Для сохранения правильнойцилиндрической формы кожух усиливается ребрами и кольцами жесткости. Днищекожуха обычно выполняется сферическим, что обеспечивает наибольшую прочностькожуха и минимальную массу кладки. Днище выполняют из немагнитной стали дляустановки под печью электромагнитного перемешивающего устройства. Сверху печьзакрыта сводом. Свод набирают из огнеупорного кирпича в металлическом водоохлаждаемом сводовом кольце, которое выдерживаетраспирающие усилия арочного сферического свода В нижнейчастикольца имеется выступ –нож, который входит в песчаныйзатвор кожуха печи. В кирпичной кладке свода оставляют три отверстия для электродов.Диаметр отверстий больше диаметра электрода, поэтому во время плавки в зазорустремляются горячие газы, которые разрушаютэлектрод и выносят тепло из печи. Для предотвращенияэтого на своде устанавливают холодильники или экономайзеры, служащие для уплотнения электродных отверстий и для охлаждения кладки свода. Газодинамические экономайзеры обеспечивают уплотнение с помощью воздушной завесы вокруг электрода. Всводе имеется также отверстие для отсоса запыленных газов и отверстие длякислородной фурмы. Для загрузки шихты в печи небольшой емкости и подгрузкилегирующих и флюсов в крупные, печи скачивания шлака, осмотра, заправки и ремонта печиимеется загрузочное окно, обрамленное литой рамой.К раме крепятся направляющие, по которым скользит заслонка. Заслонку футеруютогнеупорным кирпичом. Для подъема заслонки используют пневматический, гидравлический или электромеханический привод.Спротивоположной стороны кожух имеет окно для выпускастали из печи. К окну приварен сливной желоб.Отверстие для выпуска стали может быть круглым диаметром120—150 мм или квадратным150 на 250 мм. Сливнойжелоб имеет корытообразное сечение и приварен к кожуху под углом10—12° к горизонтали. Изнутри желоб футеруютшамотным кирпичом, длина его составляет1—2м.Электрододержатели служат дляподвода тока к электродам и для зажима электродов. Головки электрододер-жателей делают из бронзы или стали иохлаждают водой, так как они сильно нагреваются как теплом из печи, так иконтактными токами. Электрододержатель долженплотно зажимать электрод и иметь небольшое контактное сопротивление. Наиболеераспространенным в настоящее время является пружинно-пневматическийэлектрододержатель. Зажим электрода осуществляетсяпри помощи неподвижного кольца и зажимной плиты, которая прижимается кэлектроду пружиной. Ог-жатие плиты от электрода исжатие пружины происходят при помощи сжатого воздуха. Электрододержателькрепится на металлическом рукаве – консоли, который скрепляется с Г-образной подвижной стойкой в одну жесткуюконструкцию. Стойка может перемещаться вверх или вниз внутри неподвижнойкоробчатой стойки. Три неподвижные стойки жестко связаны в одну общую конструкцию,которая покоится на платформе опорной люльки печи. Перемещение подвижныхтелескопических стоек происходит или с помощью системы тросов и противовесов,приводимых в движение электродвигателями, или с помощью гидравлическихустройств. Механизмы перемещения электродов должны обеспечить быстрый подъемэлектродов в случае обвала шихты в процессе плавления, а также плавноеопускание электродов во избежание их погружения в металл или ударов о нерасплавившиесякуски шихты. Скорость подъема электродов составляет2,5—6,0 м/мин, скорость опускания1,0— 2,0 м/мин.Механизм наклона печи должен плавнонаклонять печь в сторону выпускного отверстия на угол40—45° для выпуска стали и на угол10—15 градусов в сторону рабочего окна для спуска шлака. Станина печи,или люлька, на которой установлен корпус, опирается на два – четыре опорныхсектора, которые перекатываются по горизонтальным направляющим. В секторахимеются отверстия, а в направляющих – зубцы, при помощи которых предотвращаетсяпроскальзывание секторов при наклоне печи. Наклонпечи осуществляется при помощи рейки и зубчатого механизма или гидравлическимприводом. Два цилиндраукреплены на неподвижных опорах фундамента, а штоки шарнирно связаны с опорнымисекторами люльки печи.Система загрузки печи бывает двухвидов: через завалочное окно мульдозавалочноймашиной и через верх при помощи бадьи. Загрузку через окно применяют только нанебольших печах.При загрузкепечи сверху в один-два приема в течение5 мин меньше охлаждается футеровка, сокращаетсявремя плавки; уменьшается расход электроэнергии; эффективнее используется объемпечи. Для загрузки печи свод приподнимают на150—200 мм над кожухом печи и поворачивают в сторону вместе сэлектродами, полностьюоткрывая рабочее пространство печи для введения бадьи с шихтой. Свод печиподвешен к раме. Она соединена с неподвижными стойками электрододержателей в одну жесткую конструкцию,покоящуюся на поворотной консоли, которая укреплена на опорном подшипнике.Крупные печи имеют поворотную башню, в которой сосредоточены все механизмыотворота свода. Башня вращается вокруг шарнира накатках по дугообразному рельсу. Бадья представляет собой стальной цилиндр, диаметркоторого меньше диаметра рабочего пространства печи. Снизу цилиндра имеютсяподвижные гибкие сектора, концы которых стягиваются через кольца тросом.Взвешивание и загрузка шихты производятся на шихтовом двореэлектросталеплавильного цеха. Бадья на тележке подается в цех, поднимаетсякраном и опускается в печь. При помощи вспомогательного подъема крана тросвыдергивают из проушин секторов и при подъеме бадьисектора раскрываются и шихта вываливается в печь в том порядке, в каком онабыла уложена в бадье. Прииспользовании в качестве шихты металлизован-ныхокатышей загрузка может производиться непрерывно по трубопроводу, которыйпроходит в отверстие в своде печи.Во времяплавления электроды прорезают в шихте три колодца, на дне которых накапливаетсяжидкий металл. Для ускорения расплавления печиоборудуются поворотным устройством, которое поворачивает корпус в одну и другуюсторону на угол в80°.При этом электроды прорезают в шихте уже девять колодцев. Для поворотакорпуса приподнимают свод, поднимают электроды выше уровня шихты иповорачивают корпус при помощи зубчатого венца, прикрепленного к корпусу, ишестерен. Корпус печи опирается на ролики.Очистка отходящихгазов.
Современныекрупные сталеплавильные дуговые печи во время работы выделяют в атмосферубольшое количество запыленных газов. Применение кислорода и порошкообразныхматериалов еще более способствует этому. Содержание пыли в газахэлектродуговых печей достигает10 г/м^3 и значительно превышает норму. Для улавливания пылипроизводят отсос газов из рабочего пространства печей мощным вентилятором. Дляэтого в своде печи делают четвертое отверстие с патрубком для газоотсоса.Патрубок через зазор, позволяющий наклонять или вращать печь, подходит кстационарному трубопроводу. По пути газы разбавляются воздухом, необходимымдля дожигания СО. Затем газы охлаждаются водяными форсунками в теплообменнике инаправляются в систему труб Вентури, в которыхпыль задерживается в результате увлажнения. Применяют также тканевые фильтры,дезинтеграторы и электрофильтры. Используют системы газоочистки, включающиеполностью весь электросталеплавильный цех, с установкой зонтов дымоотсоса под крышей цеха над электропечами.Футеровка печей.
Большинство дуговых печей имеет основную футеровку, состоящуюиз материалов на основе MgO.Футеровка печи создает ванну для металла и играет роль теп-лоизолирующего слоя, уменьшающего потери тепла. Основные части футеровки– подина печи, стены, свод. Температура в зоне электрических дугдостигает нескольких тысяч градусов. Хотя футеровка электропечи отделена отдуг, она все же должна выдерживать нагрев до температуры 1700°С. В связи с этим применяемые дляфутеровки материалы должны обладатьвысокой огнеупорностью, механической прочностью, термо-и химической устойчивостью. Подину сталеплавильной печи набирают в следующемпорядке. На стальной кожух укладывают листовой асбест, на асбест—слой шамотного порошка, два слоя шамотногокирпича и основной слой из магнезитового кирпича. На магнезитовой кирпичной подиненабивают рабочий слой из магнезитового порошка со смолой и пеком—продуктом нефтепереработки. Толщина набивного слоя составляет200 мм. Общая толщина подины равна примерноглубине ванны и может достигать1 м для крупных печей. Стены печи выкладывают послесоответствующей прокладки асбеста и шамотного кирпича из крупноразмерногобезобжигового магнезитохромитового кирпича длинойдо430 мм.Кладка стен может выполняться из кирпичей в железных кассетах,которые обеспечивают сваривание кирпичей в один монолитный блок. Стойкостьстен достигает100—150 плавок. Стойкостьподины составляет один-два года. В трудных условияхработает футеровка свода печи. Она выдерживает большие тепловые нагрузки отгорящих дуг и тепла, отражаемого шлаком. Своды крупных печей набирают измагнезитохромитового кирпича. При наборе свода используют нормальный и фасонный кирпич. В поперечном сечении свод имеет формуарки, что обеспечивает плотное сцепление кирпичей между собой. Стойкость сводасоставляет50 – 100 плавок. Она зависитот электрического режима плавки, от длительности пребывания в печи жидкогометалла, состава выплавляемых стали, шлака. В настоящее время широкоераспространение получают водоохлаждаемые своды истеновые панели. Эти элементы облегчают службу футеровки.
Ток в плавильноепространство печи подается через электроды, собранные из секций, каждая изкоторых представляет собой круглую заготовку диаметром от 100 до610мм и длиной до1500 мм. В малых электропечахиспользуют угольные электроды, в крупных–графитированные. Графитированныеэлектроды изготавливают из малозольных углеродистых материалов: нефтяногококса, смолы, пека. Электродную массу смешивают ипрессуют, после чего сырая заготовка обжигается в газовых печах при1300 градусах и подвергается дополнительному графитирующему обжигу при температуре 2600– 2800 градусахв электрических печах сопротивления. В процессе эксплуатации в результатеокисления печными газами и распыления при горениидуги электроды сгорают. По мере укорачивания электрод опускают в печь. При этомэлектрододержатель приближается к своду. Наступаетмомент, когда электрод становится настолько коротким, что не может поддерживатьдугу, и его необходимо наращивать. Для наращивания электродов в концах секцийсделаны отверстия с резьбой, куда ввинчивается переходник-ниппель, при помощикоторого соединяются отдельные секции. Расход электродов составляет5—9 кг на тонну выплавляемой стали.
Электрическая дуга—один из видовэлектрического разряда, при котором ток проходит через ионизированные газы,пары металлов. При кратковременном сближении электродов с шихтой или друг сдругом возникает короткое замыкание. Идет ток большой силы. Концы электродовраскаляются добела. При раздвигании электродовмежду ними возникает электрическая дуга. С раскаленного катода происходиттермоэлектронная эмиссия электронов, которые, направляясь к аноду, сталкиваютсяс нейтральными молекулами газа и ионизируют их. Отрицательные ионы направляютсяк аноду, положительные к катоду. Пространство между анодом и катодомстановится ионизированным, токопроводящим. Бомбардировкаанода электронами и ионами вызывает сильный его разогрев. Температура анодаможет достигать4000 градусов. Дугаможет гореть на постоянном и на переменном токе. Электродуговые печи работаютна переменном токе. В последнее время в ФРГ построена электродуговая печь напостоянном токе.
В первую половину периода, когдакатодом является электрод, дуга горит. При перемене полярности, когда катодомстановится шихта— металл, дуга гаснет, таккак в начальный период плавки металл еще не нагрет и его температуранедостаточна для эмиссии электронов. Поэтому в начальный период плавки дугагорит неспокойно, прерывисто. После того как ванна покрывается слоем шлака,дуга стабилизируется и горит более ровно.
Электрооборудование.
Рабочее напряжение электродуговыхпечей составляет100 – 800 В, а силатока измеряется десятками тысяч ампер. Мощность отдельной установки можетдостигать 50 – 140 МВ*А. К подстанции электросталеплавильного цеха подаютток напряжением до110 кВ. Высоким напряжением питаются первичные обмоткипечных трансформаторов. На показана упрощенная схема электрического питанияпечи. В электрическое оборудование дуговой печи входят производства ремонтныхработ на печи. следующие приборы:
1.Воздушный разъединитель, предназначен для отключения всей электропечнойустановки от линии высокого напряжения во время
2.Главный автоматический выключатель, служит для отключения под нагрузкойэлектрической цепи, по которой протекает ток высокого напряжения. Принеплотной укладке шихты в печи в начале плавки, когда шихта еще холодная, дугигорят неустойчиво, происходят обва лы шихты и возникают короткиезамыкания между электродами. При этом си ла тока резко возрастает. Это приводит к большимперегрузкам трансформатора, который может выйти изстроя. Когда сила тока превысит установленный предел, выключатель авто матически отключает установку, для чего имеется релемаксимальной силы тока.
3.Печной трансформатор необходим для преобразования высокого напряжения в низкое (с6—10кВ до100—800 В). Обмотки высокого и низкого напряжения и магнитопроводы, накоторых они помещены, располагаются в баке с маслом, служащим для охлажденияобмоток. Охлаждение создается принудительным перекачиванием масла из трансформаторного кожуха в бак теплообменника, в котороммасло охлаждается водой. Трансформатор устанавливают рядом с электропечью вспециальном помещении. Он имеет устройство, позволяющее переключать обмотки по ступеням и таким образомступенчато регулировать подаваемое в печь напряжение. Так, например,трансформатор для 200-т отечественной печимощностью65 МВ*Аимеет23 ступени напряжения, которыепереключаются под нагрузкой, безотключения печи.
Участок электрической сети от трансформатора доэлектродов называется короткой сетью. Выходящие из стены трансформаторнойподстанции фидеры при помощи гибких, водоохлаждаемыхкабелей подают напряжение на электрододержатель. Длина гибкого участка должнапозволять производить нужный наклон печи и отворачивать свод для загрузки.Гибкие кабели соединяются с медными водоохлаждаемымишинами, установленными на рукавах электрододержателей.Трубошины непосредственно присоединены к головке электрододер-жателя,зажимающей электрод. Помимо указанных основных узлов электрической сети в нее входит различнаяизмерительная аппаратура, подсоединяемая к линиям тока через трансформаторытока или напряжения, а также приборы автоматического регулирования процессаплавки.
Автоматическоерегулирование.
По ходу плавки в электродуговую печь требуется подаватьразличное количество энергии. Менять подачу мощности можно изменениемнапряжения или силы тока дуги. Регулирование напряжения производится переключениемобмоток трансформатора. Регулирование силы тока осуществляется изменениемрасстояния между электродом и шихтой путем подъема или опускания электродов.При этом напряжение дуги не изменяется. Опускание или подъем электродовпроизводятся автоматически при помощи автоматических регуляторов, установленныхна каждой фазе печи. В современных печах заданная программа электрическогорежима может быть установлена на весь период плавки.
Устройство для электромагнитного перемешивания металла.
Для перемешивания металла в крупных дуговых печах, дляускорения и облегчения проведения технологических операций скачивания шлака под днищем печи в коробкеустанавливается электрическая обмотка, которая охлаждается водой или сжатымвоздухом. Обмотки статора питаются от двухфазного генератора током низкойчастоты, что создает бегущее магнитное поле, которое захватывает ванну жидкогометалла и вызывает движение нижних слоев металла вдоль подины печи в направлениидвижения поля. Верхние слои металла вместе с прилегающим к нему шлаком движутсяв обратную сторону. Таким образом можно направить движение либо в сторонурабочего окна, что будет облегчать выход шлака из печи, либо в сторону сливногоотверстия, что будет благоприятствовать равномерному распределению легирующих ираскислителей и усреднению состава металла и еготемпературы. Этот метод в последнее время имеет ограниченное применение, таккак в сверхмощных печах металл активно перемешивается дугами.Плавкастали в основной дуговой электропечи.Сырые материалы.Основным материалом для электроплавки является стальной лом.Лом не должен быть сильно окисленным, так как наличие большого количестваржавчины вносит в сталь значительное количество водорода. В зависимости отхимического состава лом необходимо рассортировать на соответствующие группы.Основное количество лома, предназначенное для плавки в электропечах, должнобыть компактным и тяжеловесным. При малой насыпной массе лома вся порция для плавки не помещается в печь. Приходитсяпрерывать процесс плавки и подгружать шихту. Это увеличивает продолжительностьплавки, приводит к повышенному расходу электроэнергии, снижаетпроизводительность электропечей. В последнее время в электропечах используют металлизованные окатыши, полученные методом прямоговосстановления. Достоинством этого вида сырья, содержащего85— 93 % железа, является то, что оно незагрязнено медью и другими примесями. Окатыши целесообразно применять длявыплавки высо-копрочных конструкционныхлегированных сталей, электротехнических, шарикоподшипниковых сталей.Легированные отходы образуются в электросталеплавильномцехев виде недолитых слитков, литников; в обдирочном отделении в виде стружки, впрокатных цехах в виде обрези и брака и т, д.; кроме того много легированного лома поступает отмашиностроительных заводов. Использование легированных металлоотходов позволяет экономить ценные легирующие,повышает экономическую эффективность электроплавок.Мягкое железо специально выплавляют в мартеновских печах иконвертерах и применяют для регулирования содержания углерода в процессеэлектроплавки. В железе содержится0,01—0,15 %С иwww.ronl.ru
