книги из ГПНТБ / Лакерник, М. М. Электротермическое оборудование. (Руднотермические печи)
.pdf** На комбинате "Печенгэникель" внедрено устройство для удале ния выделяющихся над сводом газов от спекэния электродов путем эхекции их воздухом, подсасываемым в печь через кольцевой зазор вокруг электродов (рис.9) [10].
Уплотнение загрузочных и заливочных.отверстий в своде печи конструктивно решается значительно проще, чем уплотнение элект родных отверстий.
На рис. 10 показанэ конструкция телескопического загрузоч ного рукаве с сэльнйковым уплотнением. Винт с трапецеидальной резьбой позволяет регулировать положение загрузочного руквва, выполненного в виде водоохлаждаеного кессоне, и таким обрезом изменять величину откосов шихты [21].
Элементы токоподвода Электроды
Мощность руднотермических электропечей ограничивается мак симально допустимой плотностью тока, проходящего через электрод, поэтому при создании и эксплуатации электропечей вэжной пробле мой является выбор электродов [25].
В современных руднотермических электропечах применяются угольные, графитированные и самоспекающиеся электроды. Создание мощных электропечей требует применения больших электродов. В настоящее время самый большой в мире угольный электрод имеет дивметр 1400 мм, а самый больвой самоспеквющийся электрод - 1900 мм. Для графитированных электоодов допустимая плотность то30
Рис.10. |
Телескопический рукэв |
с |
сальниковым уплотне |
|
|
|
нием: |
|
|
|
I |
- асбестовая набивка; |
2 |
- змеевик |
ка колеблется |
|
в пределах 8-12 а/ом% |
а для самоспекающихоя - |
|
2-8 а/см2 . |
|
а графитированные электроды имеют гладкую щ вгрсго |
||
Угольные |
|
|||
цилиндрическую поверхность, что упрощает герметизацию ствеютиЗ
«>1
в оводе. Поэтому в герметизированных электропечах применяют пре имущественно угольные или графитированные электроды [4].
В табл. 4 приведены основные физико-химические свойстве электродов, а в табл. 5 - сравнительные показатели грэфитмрованных электродов, выпускаемых зарубежными и отечественными электрод ными заводами.
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц е |
4 |
|
|
|
Свойства |
электродов (при |
температуре |
25°С) [26]________ |
|||||
|
|
|
|
|
Электроды |
|
|
|
||
|
Показатели |
|
графитнро- |
угольные |
набивные само- |
|||||
|
|
|
|
ванные |
|
|
|
спекающиеся |
|
|
Плотность, кг/м 3: |
|
1500-1700 |
|
1480-1650 |
|
1450 |
|
|||
кажущаяся........... |
|
|
|
|
||||||
истинная............. |
|
2200-2240 |
|
1900-2050 |
|
1900 |
|
|||
Пористость, # . . . . |
|
28-30 |
|
20-22 |
|
23 |
|
|||
Содержание золы,# |
|
0,1-1,5 |
|
4-8 |
|
|
|
|
||
Удельное электро- |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
сопротивление, |
|
8-12 |
|
35-65 |
|
60-100 |
|
|||
ом•мм*-/м............. |
|
|
|
|
||||||
Механическ ая проч |
|
|
|
|
|
|
|
|||
ность, кГ/см2: |
|
200-350 |
|
200-450 |
|
260-300 |
|
|||
на |
сжвтие......... |
|
|
|
||||||
не |
растяжение |
|
150-280 |
|
65-200 |
|
- |
|
||
на изгиб........... |
50-100 |
|
30-80 |
|
- |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
5 |
|
Сравнительные показатели графитированныг электродов, |
изготавли |
|||||||||
ваемых зарубежными и отечественными |
электродными |
заводами |
|
|||||||
Изготовитель |
Размеры алек- |
|
Размеры ниппелей,мм |
Удельное |
||||||
родов, мы |
|
|
|
|
электри- |
|||||
|
|
|
д и |
Длине |
диметр |
длина |
маг |
сопротив |
||
|
|
|
метр |
|
|
|
|
резьбы ление. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OH’MMz/M |
|
SM , |
Япония |
555 |
2100- |
297,4 |
327,3 |
8,47 |
8,0 |
|
||
|
|
|
|
2130 |
316,17 |
354,5 |
8,47 |
7,2 |
|
|
|
|
|
610 |
2150- |
|
|||||
|
|
|
|
2200 |
- |
|
- |
- |
- |
|
SEC, |
Япония |
610 |
2500 |
|
|
|||||
Ш , |
США |
610 |
2100 |
315,65 |
354,4 |
6,35 |
9,4 |
|
||
SLg.iL , |
ФРГ |
610 |
2160 |
315,57 |
355,7 |
6,35 |
10,2 |
|
||
Днепровский |
610 |
1600- |
323,85 |
406,4 |
8,47 |
9,3 |
|
|||
электродный за |
|
1800 |
380,0 |
443,0 |
8,47 |
10,6 |
|
|||
710 |
1600- |
|
||||||||
вод, |
СССР |
|
||||||||
|
1800 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32
№ff
Грэфитированные электроды зарубежных фирм имеют большую длину (2100-2200 мм), чем отечественные (1600-1800 мм), что поз
воляет иметь неявнее число стыков в "свече" электродов и, сле |
|
довательно, |
обеспечивает уменьшение потерь электродов от излома |
и огарков. |
Кроне того, электроды зарубежных фирн имеют более |
жесткие допуски по диаметру.
Небольшие размеры ниппельного соединения позволяют увели чить толщину стенки электрода и упрочнить ниппельное гнездо. Кроме того, ниппели зарубежных фирм имеют более высокие механи ческие и термические показатели, что обеспечивает высокую эксплуатационную стойкость электродов при применении ниппелей небольших размеров.
Диаметр! отечественных и зарубежных трестированных элект родов примерно одинаковы.
Основным сырьем для производства угольных электродов явля ется термоантрацит, графитированный пековый кокс, нефтяной и ли тейный коксы, обожженный бой. В качестве связующего применяется каменноугольный пек.
Диаметр.угольных электродов, выпускаемых за рубежом, дости гает 1400 мм, а изготавливаемых в СССР - не более 1200 мм вслед ствие ограниченной мощности оборудования для их прессования, пониженной механической прочности ниппельных соединений угольных электродов при больной их массе. Длина зарубежных угольных элект родов достигает 2750 мм.
Для наращивания угольных и грвфитированннх электродов слу жат цилиндрические (для электродов диаметром менее 400 мм) или коничесние ниппели. Конические ниппели изготавливаются цельными с электродом, поэтому они более прочные и обеспечивают лучший контакт, чем цилиндрические.
Недостатком конического ниппельного соединения является то, что при поломке ниппеля весь электрод оказывается непригод
ным и его можно использовать только после дополнительной механи ческой обработки.
Ниппельное соединение является наиболее слабым местом соб ранного электродного блока. Места контакте часто оказываются электрически перегруженными, вследствие чего могут возникнуть местные перегревы и электрические дуги [4 ].
Создание крупных руднотермичееких электропечей было бы не возможно без самоспекающихся электродов типа Содерберга. В нас тоящее время диаметр самоонеквющегося электроде достигает
1900 мм [2,27].
33
Самоспекающийея электрод представляет собой кожух, заполня емый электродной массой. Загруженная в кожух кусковвя электрод ная масса в области контентных щек размягчается и спекается бла годаря дкоулеву теплу и теплопередаче самого электрода, а затем (в нижней части электрода) коксуется, образуя электрод с доста точной механической прочностью, не изменяющейся даже после обгорания кожуха | 2 ,2 7 '. По мере обгорания электрода его кожух наращивается з верхней части.
Сэмоспекающиеся электроды могут пропускать ток большой си ла, достигающий в больших электродах 150000.8. Основой для изго товления набивных электродных масс служит термоантрацит круп ностью до 20 мм (50-70$); к нему добавляют литейный кокс, графитированный коксик, возврат электродного производства. Связующим служит каменноугольный пек, к которому иногда добавляют каменно угольную смолу. Физико-химические свойства отечественных элект
родных масс |
приведены в табл, |
б L26J. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
б |
|
Физико-химические свойства обожженных электродных |
|
|
||||
|
масс L26] |
|
|
|
|
|
|
|
Электродные массы |
|
|
||
Показатели |
Алмэзкяиского |
Днепровского |
|
|||
|
|
электродного заво-электродного |
|
|||
|
|
да |
|
завода |
|
|
|
|
I |
2 |
рядо У-35 |
|
|
|
|
|
|
вая |
|
|
Плотность: |
|
1,91 |
1,89 |
1,90 |
1,88 |
|
и с т и н н а я ........................ |
|
|||||
кажущаяся |
..................................% |
1,31 |
1,31 |
I 45 |
1,40 |
|
Пористость, ................... |
31,4 |
30,7 |
23,7 |
26,5 |
|
|
Механическая прочность,кГ/см^ |
139 |
142 |
198 |
171 |
|
|
Удельное сопротивление, |
97 |
100 |
79 |
69 |
|
|
om.mmV u ............. . |
|
|
||||
Окисляемость и осыпаемость,$ |
16,0 |
15,5 |
14,2 |
10,3 |
|
|
Летучие, %...................................... |
|
16,2 |
16,4 |
15,2 |
15,2 |
|
Зола, %.......................................... |
|
5,6 |
6-,2 |
*.8 |
7,3 |
|
Удельная теплота коксования, |
354 |
- |
- |
357 |
|
|
ккад/кг.................................... |
* |
|
||||
Интенсификация электроплэвки требует дальнейшего улучшения качества электродных масс. Для электродов штейновых и обеднитель-
3 4
/060
Р и с .II. Самоспекэющийся электрод фирмы "Тэльяферри":
I - спеченный электрод; 2 - сы рая электродная масса; 3 - внеш ний кожух; 4- - подвеска электро да; 5 - система перемещения.элект рода; 6 - винтовой механизм; 7 - блокирующая система; 8 - внутрен няя конструкция электрода; 9 -
токоподвод
ных электропечей никелевой промышленности, работающих при срав нительно низкой плотности тока, невысокой (по сравнению с ферро сплавными печами) температуре шихты и шлака и большом расстоя нии от контактных щек до поверхности расплаве, необходима элект родная масса с менее жидкотекучим связующим, более низкой тем пературой спекания, более высокими механической прочностью и электропроводностью спеченного керна..
Интересна конструкция оамоспеквющегося электрода фирмы "Твльяферри" (Италия). Электрод состоит из кожуха, заполненного сырой электродной массой, и внутренней конструкции, являющейся опорой для спеченного электрода (р и с .II;. Внутренняя конструк ция не имеет жесткого соединения с кожухом электрода.
Внутренняя конструкция переносит вес спеченного электрода и спекающейся электродной массы, находящейся выле спеченного учэстка, на механизм, обеспечивающий перемещение внутренней конструкции относительно внешнего кожуха.
35
Кожух цилиндрической фориы сделен из листовой стели и ли
шен лопастей, поэтому внутренняя конструкция |
электрода выполнена |
в форме трубн из профильной стали или ленты, |
расположенной по |
оси электроде. Внутренний корпус, расходуемый вместе с электро дом, мехвническн соединен с электродной подвеской при помощи электронзолированной системы, имеющей переменную длину. Механизм соединения состоит из винтовой системы, позволяющей переносить вес электрода на подвеску, минуя кожух. Электрод движется внутри кожуха благодаря подвижной связи.
Скорость опускания электрода может быть в б раз больше, чем у кожуха. Осевое расположение стержня и его электроизоляция уменьшают нагрев стержня за счет эффекта Джоуля. При использова нии стели с высокими механическими свойствами можно уменьшить площэдь сечения стержня [28J.
Электрододержатели
Для закрепления электродов и подводе к ним электрического тока служат электрододержатели с 88жимом различных конструкций.
Хороший электрододержэтель должен отвечать следующим требо ваниям :
подводить ток к электроду с минимальном омическими и ин дуктивными потерями;
поддерживать надлежащим образом подвешенный электрод соот ветственно его весу;
предусматривать соответствующий перепуск электрода по мере его расхода;
обеспечивать температурный интервал в электроде, соответст вующий спеканию углеродистой массы при необходимой скорости его расходования;
противостоять высокой температуре над шихтой даже при воз действии прорывов горячих газов;
быть удобным при ремонте и эксплуатации.
При изучении причин обрывов электродов на Алзвердском меднохимическом комбинате былобнаружено, что основной причиной об рывов является недостаток тепле для спекания электродов.
Замеры температуры по оси электрода показали, что темпера турь на уровне верхней кромки контактных щек составляла 50-70°С, на уровне середины контактных щек - 150-180°С, а на уровне ниж ней кромки контактных щек - 200-250°С, в то время как рекоменду емая температура в нижней половине контентных щек должна состав лять 700°С.
36
/060
Было также установлено, что на нагревание и коксование элект рода расходуется 13,3$ тепла, на потери с водой для охлаждения контактных щек - 39$ и на прочие потери (в тон числе поверхностью электрода) - 47,8$.
Электродные щеки электропечи медной плавки завода "Роншер" раньие охлаждались холодной водой. При этом в электроде между зажимом и спеченной частью (ниже свода) образовывались пустоты, грозившие обрывом электрода. После подэчи воды с температурой 5О-60°С образование пустот прекратилось. Кроме того, улучшился контакт между кожухом и зажимом, что позволило ослабить затяжку зажимов и уменьшить связанную с этим деформацию электродов. Пос леднее способствовало улучшению уплотнения между электродом и сальником свода печи, а также снижению электрических потерь в этом контакте с 1,5 до 0,3$ [7 ].
На руднотермических электропечах никель-кобальтовой промыш ленности в настоящее время применяются электрододержатели с пру жинно-болтовым прижимом контактных щек к поверхности электроде (рис.12). Все детали контактного устройства крепят к нижнему
концу несущего цилиндра. Вооемь цек подвешены к несущему цилинд ру при помощи серег и рым-болтов. Нажимное кольцо состоит из двух звеньев, изготовленных из немагнитной стали, соединенных шарнирно стальными пальцами и латунными втулками. Нажимное коль цо подвалено к несущему цилиндру при помощи четырех труб, окан чивающихся вилками. В трубы подается вода, которая через патру бок поступает внутрь кольца для его охлаждения. Латунные трубки связывают последовательно две щеки в цепи водяного охлаждения.
Механизм зажима щеки состоит из двух концентрических пружин упоре и шайбы. Шайба может быть повернута на 90° для зажатия иди освобождения пружин [26].
Недостатком такой конструкции является необходимость обслужи вания зажимного устройства (поворот шайбы) в непосредственной близости от электрода.
Кроме того, несимметричное расположение опорного гнезда от носительно верхней и нижней кромок щеки является одной из причин плохого контакта щеки с поверхностью электроде, что вызывает про гары кожуха, затекание электродной масоы под щеки и в результа те еще большее ухудшение контакта [6J.
Более совершенными являются электрододзржателч с пружиннопневматическим зажимом (рис,1 3 ). Электрод занимается четырьмя щеквии, расположенными внутри водоохлажДаемой коробки, присоеди ненной к рукаву электрододержателя. Две передние щеки неподвижны.
3 7
+ + |
+ |
+ +" |
+ |
+ |
+ |
r ~ |
|
шт |
|
|
Рис.12. Электрододержатель |
с пружинным зажимом для электрода |
||
|
|
диаметром 1200 мм: |
|
I |
- |
несущий цилиндр; 2 - щеке; 3 - нажимное кольцо; 4 - труба; |
|
5 |
- |
палец; 6 - патрубок; 7 |
- латунная трубка; 8 - патрубок; |
9 |
- |
пружина; 10 - упор; I I |
шайба; 12 - серьга; 13 - рым-болт |
38
10
^~*ГПГ,___ __________________, |
п , n |
п |
4 4 1 |
||
— |
1------------------------- |
|
+ 4 |
.....■••••‘s.tt-j. - ■' - - S |
|
+ 4 |
i |
|
J---------------- |
|
ГисДЗ. Блектрододернатель о пружинно-пневматическим зажимом:
I - гибкий кабель; 2 - шина; 3 - контактная колодка;.4 - токоведущие трубки; 5 - контактный
башмак; 6 - нажимная пружина; 7 - цилиндр; 8 - |
рукав; 9 - водоохлаждаемая коробка; 10 - перед |
ние щеки; II - |
задние щеки |