2.3.1 Визначаємо добову продуктивність печі

П_п.с.= т/доб

де 24 – число годин на добу;

W – встановлена потужність пічного трансформатора, кВ∙А; сosφ – коефіцієнт потужності пічного трансформатора (для обраної печі дорівнює 0,92)

К' – коефіцієнт, що враховує простої печі (капітальний, плановий, попереджувальний ремонти) і коливання електропічного режиму.

K′=K₁∙K₂∙K₃

де К₁ – коефіцієнт завантаження трансформатора за потужністю, приймається рівним 0,9 - 0,96

К₂ –  коефіцієнт використання трансформатора в часі, приймається рівним 0,94-0,98; К₃ – коефіцієнт, що враховує нерівномірність напруги в мережі, приймається рівним 0,99; А – питома витрата електроенергії, кВт∙год/т.

К' = 0,96 · 0,95 · 0,99 = 0,90

П_п.с. 112т/доб

2.3.2 Визначаємо річну продуктивність печі

П_пг = П_пс · τ_φ, т/год,

де τ_φ – фактичний час роботи печі в рік, добу

τ_φ = τ_ном – τ_гп, діб,

де τ_ном – номінальний час роботи, діб;

τ_гп – тривалість гарячих простоїв, добу, приймаємо від 0,5 до 1,5% календарного часу

τ_φ= 343 - 3 =340 діб,

П_пг = 112 · 340 = 38080 т/рік

2.4 Коротка характеристика печі за вузлами та агрегатами

За проектом НЗФ печі РКЗ – 16,5 проектувалися для виробництва малофосфористого шлаку та за способом перетворення електричної енергії в теплову відносяться до дугових печей змішаної дії. За конструктивним виконанням піч є закритою, з круглою ванною.

Конструктивно електропіч виконана трьохфазною з трьома самоспікливими електродами круглого перерізу, розташованих по вершинам рівностороннього трикутника, з круглою плавильною ванною. Футерівка ванни замкнена в металічний кожух з двома льоточними вузлами; піч закрита зверху водоохолоджуємим склепінням.

Основні характеристики печі наведено у таблиці 2.19.

Таблиця 2.19 – Основні характеристики печі типу РКЗ – 16,5

Потужність трансформатора, МВА	16,5
Активна потужність електропечі, МВт	15,0
Напруга на низькій стороні, В	130 – 204
Максимальна сила струму на електроді, кА	60
Розміри ванни, м	8,20 / 6,63
Глибина ванни, м	2,8
Діаметр, м - електроду - розпаду електроду	1,2 3,1

*в чисельнику – зовнішні, в знаменнику – внутрішні

Основними складовими частинами електропечі є: кожух з футерівкою; склепіння; електродотримач з струмопідводом та механізмом перепуску; система водоохолодження; система завантаження; система гідроприводів.

Піч РКЗ – 16,5 має круглу робочу камеру (ванну), футерівка якої викладена у зварному кожусі з листової сталі 10 – 15 мм, посиленому ребрами жорсткості. Подовий лист кожуха вкладено на двотаврові балки, що опираються на круглу (у плані) залізобетонну опорну плиту. Плита може обертатися навколо своєї осі завдяки тому, що встановлена на колесах, які рухаються по кільцевому рельсу. Плита центрується за допомогою стальної вісьової цапфи, а її привід здійснюється від електродвигуна постійного струму через редуктор, який передає обертання на стальний зубчатий вінець, закладений в опорну плиту. Піч здійснює один оберт за час від 33 до 132 годин; швидкість обертання може регулюватися. Обертання ванни сприяє рівномірній роботі печі, підвищує її продуктивність та знижує витрати електроенергії.[9]

1 – система водоохолодження; 2 – завантажувальні воронки; 3 – електрод; 4 – система завантаження; 5 – механізм перепуску; 6 – гідропідйомник; 7 – коротка мережа; 8 – склепіння; 9 – кожух; 10 – льоточний вузол

Рисунок 2.1 – Загальний вигляд печі РКЗ -16,5

Футерівка робочого шару подини та нижньої частини стін ванни виконується з вуглецевих блоків, які вкладають на кладку з декількох шарів шамотної цегли. Між кожухом та шамотною кладкою вміщують теплоізоляційний шар з азбесту та шамотної крупки. Оскільки футерівка верхньої частини стін закрита товстим шаром шихти від випромінювання електричних дуг, її виконують порівняно тонкою із шамоту (близько 300 мм).

Подина печі, яка піддається активному впливу високотемпературного розплаву, виконується товстою, викладають її з 4 – 5 рядів шамотної цегли з робочим шаром 2 – 3 рядів вуглецевих блоків, вкладених з перев’язкою швів, що забивають електродною масою. Льоточний отвір також футерують шаром шамоту та вуглецевим блоком з виточеним у ньому жолобом. Футерівка робочої камери, що працює в дуже тяжких умовах, повинна бути надійною, так як міжремонтний термін її служби складає не менше року. Велика товщина футерівки подини забезпечує велику теплову інерцію та акумульоване кладкою тепло сприяє стабілізації температурного режиму роботи печі.

Кожух електропечі служить для формування футерівки ванни а в процесі роботи сприймає навантаження від маси футерівки, тиску розплаву та шихти.

Кожух виготовлено зварним. Днище кожуха – плоске; воно опирається на двотаврові балки, розташовані рівномірно на залізобетонному фундаменті.

В кожусі передбачено два діаметрально розташованих льоточних вузли, кожен з яких оснащено жолобом для випуску розплаву з печі. Рівень шлакової льотки на 200 мм вище рівня льотки для металу. По периметру верхнього поясу кожуха приварені козирки, куди заливається вода для охолодження кожуха зрошенням; по периметру нижнього поясу приварено жолоб, де вода збирається після охолодження та відводиться через спеціальні патрубки. Ванна печі футерується вуглецевими блоками, алюмосилікатними та шамотними вогнетривкими матеріалами. Простір між внутрішньою поверхнею кожуха та цегловою кладкою заповнюється електродною масою, а на дно кожуху насипається (перед укладанням цегли) шамотна крупка.

Під час роботи на подині та нижній частині стін печі утворюється так званий гарнісаж, тобто затверділий шар розплаву.

Склепіння вкриває колошник печі та забезпечує виробництво феросплавів в закритому режимі ведення плавки. Склепіння печі виконано з окремих секцій, кожна з яких представляє собою водоохолоджуємий кесон із нержавіючої сталі. Воно складається з дев’яти плит (секцій), кожна з яких широким своїм кінцем спирається на верхню полицю кожуха, а в середній частині підвішується на ізольованих підвісках до цехового перекриття. Всі плити з’єднуються центральною плитою та притискаються до полиці кожуха за допомогою гвинтів через електроізолюючі азбестові прокладки.

В центральній частині склепіння виконано три отвори для проходу електродів, які одночасно служать для завантаження шихти у піч. Над цими отворами встановлено воронки, що направляють потік шихти, який поступає з трубозбігів системи завантаження.

У склепінні передбачено сім запобіжних клапанів, оснащених кришками. Відвід газу з печі виконується через два отвори, до яких кріпляться газові стакани та похилі газоходи.

Робоча сторона склепіння вкрита шаром вогнетривкого бетону. Після збірки склепіння виконують обмазку внутрішньої його поверхні жаротривким бетоном, а потім, після установки на піч – обмазку зовнішньої поверхні і всіх з’єднань.

Склепіння охолоджується проточною водою, для чого всі плити виконані порожнистими; порожнини плит з’єднані між собою. Через патрубки виконується підвід та відвід води для підживлення охолодження центральної частини склепіння, що піддається найбільшому нагріву.

У склепінні є отвори для проходу електродів з примикаючими до них отворами, через які поступає шихта із завантажувальних воронок. Завантажувальні отвори розташовані у склепінні так, щоб шихтові матеріали, що поступають у піч із воронок, розподілялися б як можна рівномірніше в безпосередній близькості від електродів. В завантажувальні воронки шихта потрапляє з бункера через дозувальні пристрої та підживлювачі, розташовані над піччю. У склепінні печі встановлені також підривні клапани та є отвори для термопар, а окремі секції склепіння та завантажувальні воронки електрично ізольовані одне від одного. Склепіння оснащене гідравлічним механізмом підйому, що дозволяє у випадку поломки електродів чи інших порушень роботи печі швидко його підняти.

Оскільки гази, що утворюються при відновлювальні плавці, складаються переважно з СО, то закриті печі вибухонебезпечні і у них слід підтримувати невеликий надлишковий тиск, щоб уникнути підсосів оточуючого повітря у робочу камеру та утворення у ній гримучої суміші.

У печі застосовують набивні самоспікливі електроди діаметром 1200 мм. Вони представляють собою циліндричний кожух із листової сталі завтовшки 1,5 – 2 мм, який заповнюють по мірі витрати електродною масою, яка спікається у ньому завдяки теплу, що відводиться через електрод із зони високих температур. У склад маси входить термоантрацит, графітова стружка або кокс. Підвід струму до електродів здійснюється через контактні щоки електродотримача з гідравлічною притискуючою системою. Електроди утримуються і опускаються по мірі їх проплавлення за допомогою утримуючого та гальмівного механізму з гідравлічними циліндрами, які розташовані у верхній частині електродів. Коли електрод опускається, зверху до залізного кожуха приварюють нову секцію, яку потім заповнюють електродною масою. Для здійснення всіх цих операцій передбачений спеціальний робочий майданчик над піччю.

Електроживлення піч отримує від пічних трансформаторів, розташованих в окремому приміщенні. Струм до кожного з електродів підводиться від індивідуального однофазного трансформатора з вторинною напругою, що змінюється від 130 до 210 В. Загальна потужність печі РКЗ – 16,5 складає 16,5 МВА; максимальний струм у кожному електроді досягає 59000 А. Живлення від трансформаторів передається пакетами короткої мережі на гнучкі струмовідводи а потім на контактні щоки, притиснуті до електродів. Ділянку гнучких кабелів, необхідних для забезпечення переміщення електродів, намагаються зробити як можна коротше.

Переміщення електродів здійснюється за допомогою гідропід’ємників, закріплених на перекритті цеху, а дозоване опускання електродів (перепуск) здійснюється механізмами перепуску.

Живлення гідравлічних пристроїв печі здійснюється від насосно-акумуляторної станції. Завантаження шихти у ванну печі виконується за допомогою системи завантаження через завантажувальні воронки та кільцеві зазори навколо електроду.

Апаратура керування механізмами електропечі та контрольно-вимірювальні пристрої зібрані на щитах, в шафах та панелях у спеціальному пультовому приміщенні.

Для збирання та відводу газів, що виділяються з печі, слугує витяжкою зонт. З-під склепіння гази відсмоктуються газодувками через газозбірні стакани, а з-під зонта – димососом. В системі газоочистки передбачено дві газодувки, одна з яких є резервною.

Електродотримач призначений для підводу електричного струму до електроду, вертикального переміщення електроду, забезпечення своєчасного перепуску електрода, а також для забезпечення потрібного режиму коксування електродної маси. На електропечі РКЗ – 16,5 встановлено електродотримач підвісного типу.

Електродотримач складається з наступних основних складових частин: струмовідвід, несучий циліндр (мантель) з кільцем електродотримача, два гідропідйомника та механізм перепуску електроду.

Струмовідвід включає в свій склад контактну щоку, струмоведучі труби, вузол притискання контактної щоки, натискне кільце, траверсу, гнучкий струмовідвід. Контактна щока виконана литою, із залитим всередину мідним змійовиком для охолодження води. На кожному електроді встановлено вісім контактних щік, підвішених через ізольовані підвіски (тяги) до несучого циліндру (мантелю).

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

1 – патрубок; 2 – контактна щока; 3 – ізольовані підвіски (тяги); 4 – несучий циліндр (мантель); 5 – фіксуючі ролики; 6 – гідро циліндр; 7 – плунжер гідро циліндру; 8 – несуча траверса; 9 – нижнє кільце; 10 – домкрат; 11 – верхнє кільце; 12 – траверса; 13 – струмоведучі труби; 14 – натискне кільце; 15 – електрод

Рисунок 2.2 – Електродотримач печі РКЗ – 16,5

Струмоведучі труби, що йдуть від контактної щоки, кріпляться до гнучкого струмопроводу, яки й є з’єднувальною ланкою між трубошинами пакета короткої мережі з струмоведучими трубами та дозволяє здійснювати вертикальне переміщення електродотримача.

Несучий циліндр є основною зв’язуючою конструкцією електродотримача та несе навантаження від маси електрода. Циліндр виконано з двох окремих електроізольованих частин. Зверху до циліндра кріпиться несуча траверса, яка вільно опирається через вкладиші та електроізоляцію на плунжери гідропідйомника. На траверсі є патрубок підводу повітря для обдувки електрода. Повітря потрапляє в спеціально передбачені камери несучого циліндра, проходячи які забезпечує охолодження електрода.

Фіксатор забезпечує вертикальне переміщення електродотримача і представляє собою циліндричну обойму із листової сталі, в якій встановлено два пояси фіксуючих роликів, що перекочують по поверхні несучого циліндра. Ролики оснащені регулюванням для настроювання їх положення в горизонтальній площині. Обойма фіксатора через електроізоляцію кріпиться на станині гідропідйомника.

Гідропідйомник слугує для переміщення електрода по вертикалі і складається з двох гідро циліндрів, розміщених у стаканах зварної станини, закріплених стаціонарно на цеховому перекритті. На кінці плунжерів гідро циліндра спирається траверса несучого циліндра. Живлення гідроциліндри отримують від насосно-акумуляторної станції (НАС).

Механізм перепуску призначений для утримання електрода та дозованого опускання електрода по мірі згоряння. Механізм складається з двох притискних кілець, з’єднаних між собою за допомогою домкратів.

Нижнє кільце через ізоляцію та металоконструкції спирається на несучий циліндр електродотримача. У кожне кільце вмонтовані шість пружинно-гідравлічних зажимів з щоками.

Притиснення щоки до електрода здійснюється пакетом тарільчатих пружин, а відтиснення виконується при подачі тиску в гідроциліндр.

Верхнє кільце аналогічне по конструкції нижньому та може опускатися чи підніматися за допомогою вищезгаданих гідродомкратів. При нормальній роботі електрод затиснутий у верхньому та нижньому кільцях, але може утримуватися також одним кільцем.

Цикл перепуску для опускання (подовження) робочого кінця електрода здійснюється в наступному порядку:

• вихідне положення – обидва кільця затиснуті;

• розтиснення верхнього кільця;

• підйом верхнього кільця;

• затиснення верхнього кільця;

• розтиснення нижнього кільця;

• опускання верхнього кільця з затисненим електродом;

• затиснення нижнього кільця.

Цикл «зворотного» перепуску, тобто підйом електрода, відбувається в наступному порядку:

• вихідне положення – обидва кільця затиснуті;

• розтиснення нижнього кільця;

• підйом верхнього кільця з затиснутим електродом;

• затиснення нижнього кільця;

• розтиснення верхнього кільця;

• опускання верхнього кільця;

• затиснення верхнього кільця.

Одноразовий перепуск виконується на 50 мм, а максимально можливий перепуск складає 100 мм. За необхідності перепуску більше 100 мм вказані вище операції повторюються в такому ж порядку необхідну кількість разів.[9]

Система водоохолодження призначена для забезпечення надійної роботи обладнання печі, яке знаходиться в тяжких температурних умовах, піддається впливу інтенсивних магнітних полів та великих навантажень по стуму. Охолодженню підлягають кожух печі, елементи електродотримача, струмопідводу та склепіння. Здійснюється охолодження проточною водою по замкнутому оборотному циклу, а кожух охолоджується зрошенням.

Система завантаження печі здійснюється за допомогою трубозбігів, що транспортують шихту від горловини пічних бункерів до завантажувальних воронок склепіння. Від бункерів відходять одинадцять трубозбігів, які підвішені до цехових перекриттів на електроізольованих підвісках. Два трубозбіги з’єднуються в один центральний, який перед завантажувальними воронками склепіння розходиться на три кінцевих патрубки (по одному на кожну воронку). Таким чином, у кожну воронку шихта завантажується з чотирьох кінцевих патрубків трубозбігів. В трубозбігах є голчаті затвори, що складаються з окремих стальних стержнів, які утворюють решітку з визначеним просвітом. Стержні вставляють в трубозбіги або висувають для регулювання потоку шихти.

Над стержневими затворами трубозбіги мають ізолюючі вставки, що попереджають передачу напруги на деталі, які стикаються з трубозбігами. Ці вставки всередині футеруються шлаковим литтям та оснащені азбестоцементними прокладками.