Основні елементи печі

Дугові печі перемінного току

У ливарному виробництві дугові печі використовують для виплавки сталі і чавуна з металевого брухту і для перегріву рідкого чавуна, одержуваного в вагранках чи інших первинних плавильних печах. Ці печі називають печами прямої дії, тому що електрична дуга виникає безпосередньо між електродом і металом, який розплавляється.

Електричний режим роботи дугової печі залежить від режиму процесу плавки. При розплавлюванні металевого брухту піч працює на максимальній потужності. При доведенні рідкого металу до необхідного хімічного складу потужність печі порівняно невелика.

Регулювати режим печі можна, змінюючи напругу на електродах чи довжину дуги, тобто силу струму дуги. У першому випадку переключають трансформатор з однієї ступіні на іншу, у другому - опускають чи піднімають електроди за допомогою автоматичної системи. Піч підключають до трифазної мережі промислової частоти напругою 6-35 кв.

Для малих печей передбачають дві-чотири ступіні напруги трансформатора; для великих печей - до 25 ступіней, що дозволяє для кожного режиму плавки підбирати оптимальну напругу. Грубні трансформатори встановлюють на мінімальній відстані від печі, щоб зменшити втрати електроенергії.

У ланцюг високої напруги включають реактор (дросель), що обмежує силу струму при короткому замиканні електродів на метал.

Вітчизняною промисловістю освоєний випуск дугових печей місткістю 0,5; 1,5; 3; 6; 12; 25; 50; 100 і 200 т. Електрообладнання печі забезпечує передачу 600-1000 кв А на кожну тонну місткості печі.

Дугові печі складаються з наступних основних частин: каркаса, механізму нахилу, футерівки, зводу, механізму переміщення зводу, електрообладнання, електродів, електродотримачів і механізму переміщення електродотримачів, електрообладнання, системи водяного охолодження і гідравлічного приводу механізмів.

КАРКАС. Усі навантаження від футерівки і рідкого металу, а в деяких конструкціях і від механізмів нахилу печі і підйому зводу сприймаються каркасом печі. Каркас може бути циліндричної чи конічної форми, що злегка розширюється догори. Каркас зварюють з листовий низьковуглецевій стали і підсилюють ребрами жорсткості. Товщина стінки каркаса залежить від місткості печі.

Днище каркаса може бути плоским, конічним чи сферичної. У каркасі вирізують отвору для завантажувального вікна і металевої льотки. Каркас печі несе на собі усю вагу футерівки і металу, який розплавляється, і випробує термічні напруги, тому він повинний бути великої міцності. На великих печах причілки каркаса мають водяне охолодження. У ряді випадків каркас печі вище рівня рідкого металу являє собою окремі водоохлоджуємі панелі, з'єднані між собою болтами.

На поверхні панелі, зверненої в робочий простір печі, маються ребра і голки, на які нанесений тонкий шар вогнетривкої маси. У подібних печах втрати енергії через стіни вище, ніж у звичайних печей, без охолодження стін, питома витрата енергії на тонну виплавленого металу менше, тому що час плавки значно скорочується. Крім того скорочуються простої печі на ремонт футерівки стін.

МЕХАНІЗМ НАХИЛУ ПЕЧІ застосовують для зливу металу з печі. Для зливу металу піч нахиляють убік зливального носка на 40-45º; для скачування шлаку на 10-15º убік робочого вікна.

Піч нахиляють з визначеною швидкістю механізму з електромеханічним чи гідравлічним приводом, який знаходиться збоку від неї чи під нею. Механізм нахилу для печі типу ДСП місткістю 0,5; 1,5 і 3 т складається з двох гідравлічних (мал.109 Л3) розміщених під піччю. До каркаса печі на болтах приєднані два литих сегменти, установлені на литі плити. На плитах і сегментах виконані зубці, що надійно фіксують піч у визначеному положенні. піч нахиляють при переміщенні штока циліндрів, що шарнірно з'єднані з фундаментом і каркасом.

При бічному механізмі нахилу кожух печі спирається на литу постіль, установлену на фундаменті, двома литими сегментами, жорстко з'єднаними з кожухом. На сегментах і литої постелі виконані зубці, що надійно фіксують піч. Піч нахиляють при обертанні гвинта, що угвинчений у гайку, шарнірно закріплену на одному із сегментів. Для нахилу печі використовують також гідропривід

ФУТЕРОВКА Подина складається з декількох шарів. Перший шар, що стикається з рідким металом і шлаком, - набивний з вогнетривкого порошку. При кислому процесі використовують набивання з кварцового піску, при основному - набивання з магнезитового порошку. Другий шар подини при кислому процесі виконують з динасу, а при основному - з магнезиту. Наступні шари складаються із шамоту, діатоміту й азбесту.

Стіни печей - багатошарові. Перший шар у залежності від процесу викладають з динасової чи магнезитової цегли, другий - із шамотної цегли, третій - з діатомитового порошку, який, виконуючи роль теплоізоляції, одночасно компенсує розширення вогнетривів при нагріванні печі і тим самим охороняє її кожух від руйнування. Замість вогнетривких цеглин іноді застосовують набивні блоки, виготовлені з кварцового порошку чи магнезитового порошку. У надпотужних сталеплавильних печей стіни з вогнетривів заміняють водоохолоджуємими панелями.

СВОД. Відомі печі з водоохолоджуємим зводом, у якому футерівка відсутня цілком чи зберігається тільки в центральній частині зводу, де розташовані електроди. Зводи виготовляють за допомогою спеціального шаблона з високоглиноземистої чи електродинасової нормальної і фасонної цегли.

МЕХАНІЗМ ПЕРЕМІЩЕННЯ ЗВОДУ. При завантаженні печей застосовують спеціальні механізми. Найбільше широко використовують метод завантаження зверху. При завантаженні шихти свод разом з електродами піднімають і повертають на 80-100º. Відкриту піч завантажують за допомогою спеціальних завантажувальних кошиків. По закінченні завантаження свод повертають у вихідне положення. Після цього може бути початий робочий цикл.

У деяких печей свод після підйому залишається в піднятому положенні, а піч викочують з-під зводу на позицію завантаження. По закінченні завантаження піч встановлюють у первісне положення, а свод опускають. Механізоване завантаження шихти дозволяє підвищити продуктивність печі, заощадити електроенергію і виключити важку фізичну працю.

ЕЛЕКТРОДИ. Електричний струм подається усередину робочого простору печі по вугільним чи графітовим електродах. Вугільні електроди виготовляють з коксу й антрациту, а графітові - зі штучного графіту. Вугільні електроди в порівнянні з графітовими мають меншу механічну міцність і більший питомий електричний опір. Тому вугільні електроди звичайно застосовують лише на малих печах (місткістю до 3 т).

Електроди мають круглий перетин і довжину 1000 - 1800 мм. У торцях електродів зроблені отвори з різьбленням. В міру обгорання нижньої частини електрода, що знаходиться в печі, його нарощують. Для цього у верхню частину працюючого електрода за допомогою сполучного ніпеля угвинчують новий електрод. Спеціальні графітові електроди, виготовлені з застосуванням "голчастого" коксу.

5.1.2. Електромагнітне перемішування металу. Для прискорення таких металургійних процесів, як розкислення й обезсірювання металу, для вирівнювання температури металу по глибині ванни і полегшення скачування шлаку з печі на печах (звичайно ємністю понад 20 -25 т) застосовують електромагнітне перемішування металу в печі. Під подом печі встановлюють статор (магнітопровід з котушками). Магнітне поле, створюване котушками, викликає спрямований рух металу в печі. Необхідна частота струму 0,4-1 Гц. Напрямок руху металу (Мал.6.24) залежить від схеми підключення котушок, що може бути змінена по ходу плавки.

На мал.6.25 показана дугова піч ДСП-12Н3, призначена для виплавки вуглецевих, конструкційних і легованих сталей.

Конструктивно піч нахиляється на 70º. Механізм нахилу складається з двох секторів, установлених на фундаментних балках і циліндрах нахилу, закріплених одним кінцем до секторів, іншим до фундаменту.

Робоче вікно (ширина 980 мм, висота 690 мм) виконано у виді водоохлаждаемой коробки. Вікно закривається дверцятами за допомогою механізму з пневмоциліндром. Каркас печі зварений з листової сталі і посилений ребрами і поясами твердості. Електродотримачі призначені для утримання електродів і підведення до них струму. Кожен елетрододержач закріплений на стійці, яка може переміщатися у вертикальному напрямку. Механізм підйому і повороту зводу працює в такий спосіб: при включенні механізму він входить у відповідну частину траверси, піднімає її разом зі зводом і відводить убік на 70º. Електроди в цей момент повинні бути підняті нагору і не заважати переміщенню зводу. У відкриту піч за допомогою цехового крана з завантажувального кошика висипають металеву шихту, після чого свод повертається у вихідне положення.

Видалення газів з печі відбувається через додатковий отвір у зводі по трубопроводу, з'єднаному з газоочисною установкою.

Електрична енергія від трансформатора до електродів подається по шинах і кабелям. На дугових печах малої місткості застосовують неводоохолоджуємі кабелі, на печах великої місткості – водоохолоджуємі

ДУГОВА ПІЧ МІСТКІСТЮ 40 т, застосовувана для виплавки сірого, білого і високоміцного чавуна, має потужність 18 МВ А, діаметр каркаса 4800 мм, діаметр електродів 500 мм. Для футерівки використовується доломіт. Під набивають доломітовим порошком, а стіни виконують з високоглиноземістої фасонної цегли. Застосування основний футерівки для пода і стін печі дозволяє проводити обезсірювання розплаву. Завантаження роблять баддею місткістю 20 т шихти. Піч може нахилятися для зливу металу на 42º і для зливу шлаку до 15º. При завантаженні шихти свод піднімається і повертається на 90º. Час плавлення 40-тонної садки 3,5ч.

ДУГОВА ПІЧ МІСТКІСТЮ 50 т має потужність 35 МВ А, первинна напруга 34500 В, вторинне 155-420 В. Завантаження печі здійснюють при повороті зводу на 70º. Діаметр (внутрішній) каркасу 5180 мм, висота 3840 мм, глибина рідкої ванни 800 мм. Каркас зварений зі сталевого листа товщиною 25 мм. Для футерівки печі застосовані основні вогнетриви. Подина виконана набивний з магнезитової маси, що містить 92-94% МgО. Стіни виконані з хромомагнезитової і магнезитової касетірованної цегли, свод - з високоглиноземистої цегли, що містить до 72% Аl2ПРО3. Товщина подини 610 мм, причілків 340 мм і зводу 305 мм.

Питома витрата енергії на розплавлювання 525 кВт год/т. Швидкість перегріву 12ºС/хв. Температура випуску сірого чавуна 1450-1480ºС, білого 1510-1540ºС. Тривалість циклу плавки 110 хв, у тому числі: завантаження 5 хв, розплавлювання і перегрів 70 хв, доведення хімічного складу чавуна 10 хв, скачування шлаку 5 хв, випуск чавуну 4 хв, підготовка печі до наступної плавці 16 хв. Діаметр електродів 508 мм, витрата електродів 6 кг/т, діаметр розпаду електродів 1370 мм. Нахил печі вперед 40º, назад для скачування шлаку 15º.

У дугової печі прохолоджуються водою сводове кільце, рами робочих вікон, електродотримачі, кабелі короткої мережі, трансформатор, система газоочищення. Витрата води 330 м³/год.

ДУГОВА ПІЧ МІСТКІСТЮ 75 т має потужність 7,5 МВ А для витримки чавуна. Внутрішній діаметр каркасу печі 5180 мм. Первинна напруга 10 кВ, вторинне - 115-175 В. Питома витрата енергії на перегрів 50-100 кВт год/т. Діаметр електродів 305 мм, витрата електродів 3 кг/т, діаметр розпаду електродів 1070 мм. Футерівка зроблена з високоглиноземистих вогнетривів. Подина набивна з корундової маси (85-90% Аl2О3), стіни і свод з високоглиноземистої цегли (70-72% Аl2О3). Товщина подіни 610 мм, причілків 305 мм, зводу 305 мм. Витрата води на охолодження елементів печі 140 м³/год.

Прогресивним способом підвищення якості стали є її випуск із дугової печі через донний отвір (мал.6.26). Прискорений випуск стали знижує зміст у ній азоту і шлаку. При донному випуску металу немає необхідності нахиляти піч для зливу металу, тому конструкція спрощується, а її вартість зменшується.

На малюнку показаний донний отвір, обладнаний затвором з відкидною заслінкою. У днище каркасу 2 вирізаний отвір, який, як правило, розташовується по осі печі. До каркаса приєднується затвор, що складається з водоохлажуємій рами 1, графітового вкладиша 6, графітової плити 8 і відкидної заслінки 7. Донний отвір у футеровке печі утворено магнезитовими (при основному шлаку) блоками 3 і магнезитовими трубками 5 із внутрішнім діаметром 150 мм. Простір між блоками і трубками заповнено магнезитовою масою 4.

Перед завантаженням металу в піч донний отвір закривають заслінкою і зверху за допомогою спеціального пристрою засинають у донний отвір суху вогнетривку масу. Під час плавки верхній шар маси спікається. При випуску металу з печі заслінку відводять убік, не спечена вогнетривка маса висипається з печі в ківш. Заміна магнезитових трубок виробляється через 90 плавок, без охолодження печі.

Таблиця 2

Основні технічні дані дугових печей перемінного току

Параметр	ДСП-0,5І1	ДСП-1,5І1	ДСП-3І3	ДСП-6Н2	ДСП-12Н3	ДСП-25Н2	ДСП-50Н2
Продуктивність, т/год	0,25	0,75	1,5			12,5
Номінальна ємність, т	0,5	1,5
Потужність пічного трансформатора кВ А
Вторинна напруга, В	216-98	225-103	243-116	281-118	318-120	370-128	407-144
Діаметр електрода, мм
Діаметр розпаду електроду, мм
Діаметр каркасу, мм
Діаметр ванни, мм
Глибина ванни, мм
Питома витрата ел. енергії на розплавлення шихти, кВт год/т
Маса металоконструкції, т	8,9	21,5	26,5

Дата добавления: 2014-11-18