Устройство дуговых печей переменного тока тема № 6
В настоящее время круглая трехфазная дуговая печь с непроводящей подиной является основным электрическим агрегатом для выплавки стали в черной металлургии.
Рис. 7
Дуговая сталеплавильная печь с поворотным сводом (рис. 7) заключена в кожух 5 и оборудована рабочим окном 6 и сводом 4, над которым установлен патрубок для отсоса газов 3. Электроды 2, уплотненные специальными кольцами – экономайзерами 16, перемещаются с помощью механизма 13, а электрическая энергия к электродам подается по токоподводам 17. Кислород в ванну вводится с помощью фурм 1. Механизмы подъема 12 и поворота 11 обеспечивают движение свода. Крупные ДСП оборудованы устройством 7 электромагнитного перемешивания жидкого металла в ванне, порталом 14. Вся печь установлена на люльке 10 с возможностью поворота и наклона ее с помощью механизма 9.
В нашей стране дуговые печи переменного тока строятся в соответствии с установленным типовым рядом вместимостей: 0,5; 0,5; 3; 6; 12; 25; 50; 100; 150 и 200 т.
ДСП состоит из рабочего пространства с электродами, токоподводами и механизмов, обеспечивающих наклон печи, удержание и перемещение электродов и загрузку шихты.
Ванна печи круглая, занимает часть объема рабочего пространства, в котором находятся жидкие металл и шлак. Для обеспечения минимальных тепловых потерь, хороших условий для взаимодействия металла и шлака, а также удобства заправки пода – форму ванны выполняют сфероконическую с углом конической части к горизонту 45о, равным углу естественного откоса заправочного сыпучего материала. Соотношение диаметра и глубины ванны целесообразно поддерживать в пределах 4-5.
Шихтовые материалы загружают на под печи, после их расплавления в печи образуется слой металла и шлака. Плавление и нагрев осуществляются за счет тепла электрических дуг, возникающих между электродами и жидким металлом или металлической шихтой.
Выпуск готовой стали и шлака осуществляют через сталевыпускное отверстие и желоб путем наклона печи с помощью механизма наклона. На крупных печах для ускорения плавления шихты используют механизм поворота корпуса на угол 40о вокруг вертикальной оси.
Рабочее окно, закрываемое заслонкой, предназначено для контроля за ходом плавки, ремонта пода и загрузки материалов.
Шихту в современных печах загружают сверху в рабочее пространство с помощью корзины с открывающимся дном. Способ загрузки металлической шихты служит главным фактором, определяющим конструктивные особенности ДСП:
Печи с поворотным сводом (наиболее распространены);
Печи с выкатным корпусом;
Печи с откатным порталом;
Печи с наклоняющимся сводом.
Куполообразный свод набран из огнеупорных кирпичей, опирающихся на опорное кольцо. Через три симметрично расположенных в своде отверстия в рабочее пространство введены токоподводящие электроды, которые могут перемещаться вверх и вниз. Печь питается трехфазным переменным током.
Ток в плавильное пространство ДСП поступает по электродам. Выдерживать высокие температуры и сохранять в то же время достаточную прочность и хорошую электропроводность могут только изделия из углерода. Применяются в электродуговом процессе графитированные электроды, изготовленные из малозольных углеродистых материалов: нефтяного или пекового кокса с добавкой связующего – каменноугольного пека. Электроды изготавливаются в виде цилиндрических секций диаметром от 100 до 610 мм и длиной 1500 мм.
В современных ДСП для равномерного нагрева и расплавления металлической шихты устанавливаются три электрода. Электроды располагаются в вершинах равностороннего треугольника. Отношение диаметра распада электродов к диаметру свода печи должно составлять 0,3-0,35. Для удержания электродов на заданном уровне и подвода к ним электрического тока служат электродержатели.
Для уплотнения зазоров между электродами и огнеупорной кладкой свода во избежание выхода горячих печных газов применяют специальные стальные водоохлаждаемые устройства, называемые экономайзерами.
Футеровка ДСП подвергается:
воздействию теплового излучения электрических дуг,
механическому воздействию, загружаемой шихты,
разъедающему воздействию шлака и металла,
воздействию термических напряжений, возникающих при резком колебании температур.
Футеровка свода испытывает дополнительные нагрузки, вызванные распорными усилиями арочного свода.
Поэтому применяемые огнеупоры должны обладать:
высокой огнеупорностью,
термостойкостью,
прочностью,
шлакоустойчивостью.
Наружное ограждение пода и стен изготавливают в виде сварного кожуха из листового металла толщиной ≤40 мм.
Между кожухом и огнеупорным слоем помещают слой теплоизоляции, состоящий:
для пода - из листового асбеста (≤20мм) и шамотной кладки (130мм);
для стен – порошкообразного асбеста толщиной не более 80мм.
Водоохлаждаемое сводовое кольцо изготавливают также сварным из листовой стали. Между боковым кожухом печи и сводовым кольцом помещают песочный затвор.
Огнеупорный слой подины основной печи состоит:
из рабочего слоя, т.е. нескольких рядов магнезитового кирпича толщиной 280-575 мм,
верхнего набивного слоя из магнезитового порошка толщиной 100-190 мм, который при первой же выплавке металла спекается в монолитную массу.
Благодаря этому стойкость пода составляет 1500-6000 плавок.
Футеровку стен выполняют из основных кирпичей (магнезитохромитового, хромомагнезитового, магнезитового) в один, или два ряда. Верхнюю часть стенок иногда делают меньшей толщины, т.к. здесь меньше тепловое излучение от электрических дуг. Толщина стенок в нижней части составляет 300-570 мм, возрастая с ростом вместимости печи. Стойкость стен составляет 150-350 плавок.
Свод выкладывают из магнезитохромитового кирпича, толщиной 230-460 мм. Стойкость свода составляет 50-225 плавок, она снижается с ростом вместимости печи.
В современных ДСП свод и стены делают водоохлаждаемыми.