2.3.1.Особенности конструкции руднотермической печи

Для выплавки титанистых шлаков применяют печи мощностью 3,5 – 48 МВ·А открытого и закрытого типов с расположением электродов в линию или по вершинам равностороннего треугольника. Конструкция печей для выплавки шлаков аналогична конструкции рудновосстановительных печей, применяемых в других электротермических процессах[15].

Электропечная установка состоит из металлического кожуха на фундаменте, футерованного внутри магнезитовым кирпичом, электродов, системы подвески и перепуска электродов, системы токоподвода, печного трансформатора, водоохлаждаемого свода, системы водоохлаждения, загрузочных устройств, вытяжного колпака с экранирующими щитками и аппаратуры для управления электрическим режимом печи. В соответствии с технологией печь имеет одну летку. Закрытая печь имеет еще систему газоочистки. Размер кожуха печи и ванны определяется мощностью печи, а их форма – расположением электродов.

Процесс выплавки титанистых шлаков протекает при сравнительно высоких температурах (1650-1750ºС), что создает тяжелые условия для работы футеровки. Поэтому его следует выполнять с особой тщательностью. При кладке магнезитовой подины необходимы притирка кирпичей и соблюдение минимального размера швов (не более 1 мм). Это предохраняет кирпичи кладки от проникновения в швы чугуна. Особенно тщательно следует футеровать летки для выпуска чугуна и шлака. Использование угольной футеровки не допускается[15].

Железо-титановые шлаки в жидком состоянии очень агрессивны, они растворяют практически все известные окислы. Поэтому для защиты боковых стенок футеровки печи от разрушения служит гарнисаж – настыль из более тугоплавкого титанового шлака, чем выпускаемый шлак. Его наращивают по специально разработанной технологии при пуске печи. Что касается подины печи, то она защищена постоянным слоем жидкого чугуна. С целью создания защитного слоя чугуна летку для его выпуска располагают на некотором расстоянии (500-800 мм) от уровня пода печи. Чтобы кирпичи с подины печи не всплывали, нижний слой чугуна должен находиться в твердом состоянии. Для прогрева подины и одновременно ее защиты в начальный период целесообразно наплавлять чугун из оборотной магнитной фракции, состоящей из корольков чугуна, извлеченных из шлаков в процессе дальнейшей переработки.

Электрический ток в плавильное пространство подается при помощи графитированных или самообжигающихся электродов. В зависимости от типа и мощности печи устанавливают три или шесть электродов. При выборе величины распада электродов, расположенных по вершинам равностороннего треугольника, исходят из того, чтобы в середине ванны не могли образовываться участки с непроплавленной шихтой. Чем больше отношение диаметра ванны к величине распада электродов, тем больше стойкость футеровки и меньше тепловые потери с поверхности кожуха. При этом необходимо учитывать расстояние до летки. С увеличением глубины летки возрастают трудности при ее открывании[3].

Электрический ток подводится к каждому электроду при помощи электрододержателя, состоящего из водоохлаждаемого кольца и расположенного внутри него контактного узла. Контактный узел состоит из 4-8 медных контактных щек, прижимаемых к электроду, и токоведущих труб. Все основные конструкции контактного узла охлаждаются водой. Электрододержатель при помощи тяг подвешивается к несущему цилиндру (мантелю), при этом контактные щеки, кольцо электрододержателя и мантель электрически изолированы одно от другого. Верхняя часть мантеля снабжена пневмогидравлическим механизмом, посредством которого осуществляется захват, передвижение и перепуск электрода. Ход электрода должен обеспечить необходимую величину подъема при вскипании шлака и опускания при понижении уровня расплава в ванне во время выпуска шлака.

Пневмогидравлический механизм перепуска электрода состоит из двух прижимных колец (верхнего и нижнего) и двух гидроцилиндров. Прижимное кольцо – это хомут, состоящий из трех шарнирно соединенных между собой изолированных щек и набора тарельчатых пружин, плотно прижимающих щеки к электроду и удерживающих его. Прижимное колцо разжимается при помощи клина, приводимого в действие пневмоцилиндром. Сжимая и разжимая в определенной последовательности прижимные кольца, можно при помощи гидроцилиндров заставить «шагать» весь пневмогидравлический механизм вдоль электрода в прямом и обратном направлении, т.е. производить прямой и обратный его перепуск. За один цикл можно перепустить электрод на величину до 150 мм. При необходимости операцию перепуска повторяют несколько раз.

В закрытых руднотермических печах свод конструктивно выполнен из водоохлаждаемых сегментов. Для уплотнения электродов установлены водоохлаждаемые кессоны. Свод охлаждается от коллектора через систему труб и водонапорных рукавов[2].