Электрододержатель
Конструкция электрододержателей печей ЭШП должна учитывать следующие особенности их эксплуатации:
1) недоиспользование электродного металла (в виде огарка) при непосредственном креплении расходуемых электродов в корпусе электрододержателя;
2) трудность при установке длинных расходуемых электродов (при малом коэффициенте заполнения кристаллизаторов-изложниц) в корпус электрододержателя (аналогично ДСП);
3) большая масса расходуемого электрода на крупных одноэлектродных печах ЭШП;
4) увеличение числа электродов (до 7) на многоэлектродных печах ЭШП;
5) использование электродов разного поперечного сечения.
Все это является причиной большого многообразия конструкций электрододержателя на действующих печах ЭШП.
Электродный металл наиболее полно используют, когда расходуемые электроды устанавливают на печи ЭШП с помощью специальной многократно используемой (т.е. несплавляемой) головки. Головка позволяет применять расходуемые электроды разного сечения, удобно транспортировать в пролете цеха, надежно крепить в электрододержателе, создавать токоподвод с минимальным контактным сопротивлением. Наличие головок позволяет иметь наиболее рациональную конструкцию электрододержателя.
Головки изготовляют, как правило, из углеродистой стали, что позволяет их крепить к расходуемым электродам электрошлаковой сваркой. Для обеспечения электрического контакта с электрододержателем головка имеет специальные контактные заплечики, выполненные из меди или бронзы.
Электрододержатели печей ЭШП могут быть стационарные, жестко закрепленные на несущей конструкции для одного – трех расходуемых электродов и съемные на многоэлектродных печах ЭШП. В последнем случае расходуемые электроды закрепляют в электрододержателе вне печи, на специальных стендах, что сокращает время подготовки печи к плавке. При этом съемные электрододержатели могут выполнять функции головки расходуемых электродов.
Расходуемые электроды массой до 5 т закрепляют в электрододержателе за счет сил трения (фрикционного типа, как в ДСП), возникающих вследствие приложения внешних сил (сила тяжести противовеса, пружина). Эти же внешние силы создают необходимое контактное давление.
Для удобства установки длинных расходуемых электродов (без увеличения высоты подкрановых балок) часто применяют в отличие от ДСП фрикционные электрододержатели клещевого типа, которые позволяют вводить электрод сбоку, между рычагами клещей (рис. 74).
В печах ЭШП большой вместимости в качестве силового воздействия используют силу тяжести расходуемых электродов (электрододержатели гравитационного** типа), при этом электрод или, что электротехнически более целесообразно, головка с контактными заплечиками (рис. 75) опирается на токоподводящую поверхность электрододержателя. При этом, конечно, необходимо, чтобы сила тяжести несплавляемой части электрода была достаточной для создания необходимого контактного давления в электрододержателе к концу плавки.
Рис. 74. Схема клещевого фрикционного электрододержателя двухэлектродной печи ЭШП: 1 – электроды; 2 – рычаги; 3 – пружинно-пневматический механизм зажима; 4 – токоподводящие плиты; 5 – электроизоляция
Рис. 75. Схема гравитационного электрододержателя: 1 – расходуемый электрод; 2 – сварной шов; 3 – «головка»; 4 – электрододержатель; 5 – токоподводящая плита; 6 – контактная щека; 7 – транспортировочная скоба; 8 – заплечики
Форма контактирующих поверхностей может быть плоской, призматической, конусной и т.п. Размер поверхности должен обеспечивать теплоотвод и соответствующий температурный режим контакта. Токоведущие элементы электрододержателей на большие рабочие токи должны иметь водяное охлаждение.
При расчете размеров контактных поверхностей электрододержателей печей ЭШП принимают следующие значения допустимой плотности тока, А/мм2: медь неохлаждаемая 1,2; медь охлаждаемая 4,8; сталь неохлаждаемая 0,3; сталь охлаждаемая 1,2; контакт «медь – сталь» 0,1...0,2.
Необходимое при ЭШП передвижение расходуемых электродов обеспечивают соответствующим механизмом (см. рис. 62, б). Этот механизм служит для подачи электрода с регулируемой скоростью υэд (см. рис. 62, а) по мере его сплавления (рабочая скорость) и для передвижения несущей конструкции электрододержателя во время вспомогательных операций по установке или снятию электрода (монтажная скорость). Скорость подачи υэд в общем случае определяется алгебраической суммой линейных скоростей сплавления расходуемого электрода υспл и наплавления слитка υнапл, значения которых при равенстве массовых скоростей Qт н и Qт кл зависят от соотношения площадей поперечного сечения, т.е. от квадрата линейного коэффициента заполнения слитка kз.сл:
. (135)
Скорость υэд составляет 1...50 мм/мин, снижаясь на более крупных печах ЭШП обратно пропорционально массе наплавляемого слитка.
Для регулирования υэд с учетом технологии ЭШП в качестве привода применяют электродвигатели постоянного тока, допускающие изменение частоты вращения вала (и скорости υэд) в пределах 1…100.
Поскольку для сокращения времени подготовки печи к плавке целесообразно иметь более высокую скорость передвижения несущей конструкции, на печах ЭШП применяют двухскоростной двухдвигательный привод (см. рис. 62, б, позиция 10) с использованием в качестве расщепителя скоростей дифференциального редуктора и двух электродвигателей: постоянного тока – для регулируемой рабочей скорости υэд и асинхронного – для нерегулируемой монтажной скорости υмж. На крупных печах ЭШП υмж превышает υэд в 500–1000 раз, что определило второе название этой скорости – маршевая. На печах ЭШП применяют и однодвигательные приводы на основе двигателей постоянного тока с тиристорным управлением, допускающих регулирование скорости в пределах 1…500 или 1…700.
Конструктивное исполнение механизма передвижения расходуемых электродов может быть двояко: на самоходной несущей конструкции с рейкой, закрепляемой на каркасе (стойке) печи ЭШП (см. рис. 62, б, позиция 11), или с применением механической передачи от привода, располагаемого на неподвижном основании (на верхней площадке каркаса или на полу цеха). В качестве механической передачи применяют винтовую (на малых печах), тросовую (на малых и средних печах) или цепную (на крупных и особо крупных печах).