Министерство образования и науки Республики Казахстан Актюбинский Государственный Университет имени к. Жубанова

Курсовая работа

по дисциплине:

«Конструкции и проектирование металлургических агрегатов»

Подготовил: студент группы

Мк-301 Шамгонов А

Принял: к. т. н., доцент

Кузбаков Ж. И.

Актобе 2013

Содержание

1. Ферросплавные печи……………………………………………………….3

   1. Виды и характеристика ферросплавных печей…………………………..3

   2. Рабочее пространство ферросплавной печи……………………………...6

2. Конструкция дуговой сталеплавильной печи…………………………….9

   1. Общие сведения футеровок, применяемы в сталеплавильном производстве………………………………………………………………..9

3. Механическое оборудование печей............................................................11

   1. Системы опоры печи на фундамент...........................................................11

4. Расчет геометрических параметров ферросплавной печи производительностью 150 тонн…………………………………………...15

5. Расчет параметров 125 т электродуговой печи…………………………..17

Список литературы……………………………………...……………………23

1.1 Виды и характеристика ферросплавных печей

Ферросплавы выплавляют преимущественно в мощных электрических печах специальной конструкции, получивших название ферросплавных печей. Эти печи пригодны для ряда электротермических производств: получения ферросплавов, электроплавки чугуна, производства карбида кальция, фосфора и др., и их часто объединяют под более общим названием рудовосстановительных или руднотермических печей.

Ферросплавную печь характеризуют следующие параметры:

• номинальная мощность (мощность трансформатора) Р, кВА;

• производительность G, т/сут;

• интервал вторичных напряжений, В;

• максимальная сила тока в электроде, кА;

• удельный расход электроэнергии w, МДж (кВт ч/т);

• коэффициент мощности cos ф;

• электрический к.п.д.;

• диаметр электрода d3, мм (для прямоугольных электродов сечение b * l мм, где b и l — соответственно ширина и длина поперечного сечения электрода, мм);

• диаметр распада электродов dp, мм (для прямоугольных печей расстояние между осями электродов одной фазы, мм);

• внутренний диаметр ванны dB, мм (для печей прямоугольной формы ширина В и длина L ванны, мм);

• глубина ванны h, мм;

• диаметр кожуха dKt мм (для прямоугольной печи ширина Вк и длина LK кожуха, мм);

• высота кожуха H, мм.

По своему назначению Ферросплавные печи могут быть восстановительными или рафинировочными, а по конструкции — открытыми и закрытыми, как со стационарными, так и с вращающимися ваннами. В зависимости от формы ванны печи бывают круглыми, прямоугольными и овальными. По тому, как выдаются из печи сплав и шлак, агрегаты могут быть неподвижными или наклоняющимися. Имеются также электропечи с выкатывающимися ваннами.

Ферросплавные печи для рафинировочных процессов, предназначенные для выплавки рафинированных феррохрома и ферромарганца, ферровольфрама и других сплавов, по своему устройству стоят ближе к электросталеплавильным дуговым печам, на базе которых их конструируют. Основные элементы конструкций и оборудования таких печей были рассмотрены в разделе электропечи. Здесь же рассматривается устройство восстановительных печей для производства ферросплавов.

В промышленности используют однофазные и трехфазные ферросплавные печи; ведутся работы по их использованию, работающих на постоянном токе. Однофазные ферросплавные печи в настоящее время строят только для специальных целей и они имеют очень ограниченное применение. Ванну однофазных агрегатов изготовляют цилиндрической формы с угольной подиной, в которую закладывают медные токоподводящие шины. Токоподвод подводят от

трансформатора к шинам пода и к электроду. При производстве кристаллического кремния некоторое распространение получили однофазные печи с двумя электродами и ванной овальной формы.

Трехфазные ферросплавные печи строят или с расположением электродов в одну линию (прямоугольные) или в большинстве случаев с расположением электродов по вершинам треугольника (круглые). Печи большой мощности изготовляют и с шестью электродами.

Наиболее широко распространены в ферросплавной промышленности круглые трехфазные печи. В круглом агрегате, электроды которой расположены по треугольнику, тепло концентрируется достаточно хорошо для того, чтобы образующиеся под каждым электродом плавильные тигли соединились между собой. Это позволяет работать с одним выпускным отверстием. У таких ферросплавных печей минимальна по величине теплоотдающая поверхность и в них лучше используется тепло. При рациональной конструкции короткой сети и наличии установок искусственной компенсации реактивной мощности такие печи могут работать с высоким коэффициентом мощности, достигающим 0,95 (даже у агрегатов мощностью 40—60 MB А), и минимально выраженным явлением «мертвой» и «дикой» фаз.

Прямоугольные трехэлектродные ферросплавные печи характеризуются сравнительно низким cos ф печной установки и у них резко выражается явление «дикой» и «мертвой» фаз. К этому следует добавить, что образование под каждым электродом самостоятельного реакционного тигля вызывает необходимость работы на трех летках. В связи с этим в настоящее время такие печи для производства ферросплавов не строятся.

Рисунок 1. Прямоугольная закрытая шестиэлектродная ферросплавная печь 1— механизм перепуска электродов, 2 — механизм перемещения электродов, 3 — короткая сеть, 4 — кольцо зажима электродов, 5 — электрод, 6 — загрузочная воронка, 7 — свод, 8 — футеровка ванны , 9 ~ кожух , 10 — фундамент

Прямоугольные шестиэлектродные ферросплавные агрегаты с тремя однофазными трансформаторами , представляющие собой практически три однофазных печи с общей ванной, в значительной степени свободны от указанных выше недостатков прямоугольных печей и отличаются рядом достоинств, в частности при их использовании облегчается загрузка шихты, легче регулируется расстояние между электродами в зависимости от электрического сопротивления применяемой шихты, шихтовые материалы, особенно при производстве кремнистых сплавов, попадая в зону высоких температур, начинают оплавляться и спекаться, что резко ухудшает газопроницаемость шихты. Для восстановления нормального положения приходится прокалывать шихту жердями, металлическими прутьями или другими приспособлениями. Кроме того, в результате тех или иных технологических нарушений часто происходит сужение реакционного тигля и для его расширения приходится затрачивать очень много труда. Для устранения этих недостатков были предложены конструкции ферросплавных печей с вращающейся ванной, отличающиеся следующими преимуществами:

• улучшается ход технологического процесса, так как обеспечивается хорошая газопроницаемость шихты;

• Футеровка печи служит дольше;

• успешно разрушаются карборунд и шлаковый «козел» по всей площади ванны, что обеспечивает удлинение кампании агрегата, особенно при производстве кристаллического кремния и силикокальция;

• обеспечиваются ровный ход ферросплавной печи и разрушение настылей на колошнике и перегородок в подсводовом пространстве, что способствует устойчивой работе закрытой печи для восстановительных процессов.

Рисунок 2. Круглая закрытая ферросплавная печь с вращающейся ванной мощностью 16,5 мВА

1 — короткая сеть, 2 — ванна, 3 — опорная плита, 4 — механизм вращения ванны, 5 — аппарат для прожига летки, 6 — свод, 7 — токоподвод, 8 — гидроподъемник, 9 — устройство для перепуска электродов

В рафинировочных ферросплавных печах также в ряде случаев целесообразно применять вращающиеся ванны, поскольку при этом, например, обеспечивается равномерное вычерпывание сплава при производстве ферровольфрама, а при производстве рафинированного феррохрома повышается стойкость футеровки печи.

Отечественный опыт показывает, что вращение ванны позволяет повысить ее производительность на 3—6% и снизить удельный расход электроэнергии на 4—5% при одновременной значительной экономии сырых материалов.

В целях улучшения показателей процесса, защиты воздушного бассейна, утилизации газов, теплота сгорания которых составляет около 10,9 Мдж/м³ (2600 ккал/м3), и улучшения условий труда и службы оборудования в последнее время в производстве ферросплавов стали широко применять закрытые ферросплавные печи. Эти агрегаты (рис. 1) в основных деталях аналогичны открытым печам, но у них дополнительно имеется свод.

Длина рабочего конца электродов у закрытых печей несколько больше, чем у открытых, что сказывается на увеличении потерь электроэнергии. Но в то же время в закрытых ферросплавных печах резко снижается индуктивное сопротивление короткой сети, так как шихтованный пакет шин доводится почти до центра свода печи.