книги из ГПНТБ / Электрометаллургия стали и ферросплавов учебное пособие

ляли в него 10—12% смеси смолы с песком. Набивку вели Слоями не более 50 мм при помощи пневматических трамбовок. Такой трудоем­ кий и длительный (2—3 суток) способ изготовления набивной подины еще сохранился на некоторых предприятиях и в настоящее время.

В 1961—1962 гг. был опробован и внедрен способ набивки подины, заключающийся в следующем. Магнезитовый порошок марки МПП-85 (зерновой состав: фракции мельче 0,1 мм 15—25%, З-г-6 мм 10—30% и крупнее 6 мм — не более 3%) увлажняют водным раствором жидкого стекла. Полусухой массой заполняют уступы в кирпичной кладке, затем ее наносят на подину слоями толщиной 50 мм и трамбуют пнев­ матическими молотками.

На 100-т печах Челябинского металлургического завода подину набивают вообще сухим порошком марки МПП-85 в один прием (масса порошка ~12 т). Плотность набивной подины и откосов про­ веряют металлическим стержнем диаметром 5 мм, который при нажа­ тии рукой должен входить на глубину не более 10 мм.

По окончании набивки подины и откосов по всей сферической ванне укладывают листовое железо, предохраняющее набивной слой от разрушения при первой завалке шихты и способствующее лучшей свариваемости набивного слоя на первой плавке. Стойкость подины, изготовленной таким способом, оказалась вполне удовлетворитель­ ной, а продолжительность набивки сократилась до 8 ч против 2— 3 суток при набивке смоломагнезитовой массой.

Футеровку стен также, как правило, выполняют из двух слоев — защитного и рабочего (рис. 22).

Защитный ряд 100-т печи от кожуха выкладывают хромомагне­ зитовым кирпичом 3 толщиной 115 мм в перевязку от последнего ряда откосов до песочного затвора свода. На откос шириной 570 мм насыпают магнезитовую прослойку 20—30 мм из набивной массы или мелкого заправочного магнезитового порошка на жидком стекле.

Кладку рабочего слоя из кирпича марок ПШСП, МХСП или ПШСО, МХСО начинают с выпускного отверстия и ведут к завалоч­ ному окну, а верхние два ряда кладут в обратном направлении. Вы­ пускное отверстие выкладывают размером 350—450 мм; столбики у завалочного окна выкладывают вперевязку до упора в арку. Каж­ дый ряд кладки стен просыпают мелкозернистым магнезитовым по­ рошком.

Толщина футеровки стен без защитного ряда на печах большой и средней емкости составляет 460 мм, а на печах малой емкости (5— 10 т) толщина футеровки на уровне откосов 400—450 мм, а вверху

300' мм.

Существует и способ изготовления стен из блоков (позиции 1, 2, рис. 22), изготовленных из магнезитового порошка (50%) и обожжен­ ного доломита (50%). Для связки в смесь добавляют 7—10% камен­ ноугольного пека. Набивку блоков выполняют вручную пневмати­ ческими трамбовками в металлических разъемных шаблонах. Обычно футеровка состоит из двух или трех блоков. Но большинство заводов отказалось от этого тяжелого и малоэффективного способа изготов-

61

лемия блоков для футеровки стен электропечей и перешло на приме­

нение кирпичной кладки.

Футеровку свода выполняют на специальном шаблоне вне печи. Установленное по центру шаблона сводовое кольцо проверяют на гидравлическую плотность, для чего его опрессовывают под давле­ нием 700—900 кПа (7—9 ат) для печей емкостью 100 т и 500 кПа (6 ат) для печен малой емкости. Между кладкой свода и сводовым кольцом выполняют тепловую изоляцию из листового асбеста на шамотном растворе.

Свод 100-т печей выкладывают из кирпича марок ПШСП и МХСП

аркой.

При наборке свода по такой схеме центральная арка прохо­ дит между отверстием для элек-

Рис. 23. Кладка свода с центральной аркой:

/ — j v — последовательность выполне­ ния кладки

трода второй фазы с одной стороны и первой и третьей — с другой. По бокам электродных отверстий в центральную арку упираются опорные арочки. Для укрепления площадки под экономайзер на некотором расстоянии от края отверстий для электродов в «ребре» устанавливают кирпич длиной 460 мм.

Для печей малого тоннажа своды набирают из кирпича длиной 230 мм. Наборку свода начинают с установки пятовых кирпичей. Затем концентрическими рядами всухую выполняют купольную кладку свода. Центральную часть магнезитохромитового свода можно вы­ кладывать на растворе из 80% тонкомолотого магнезитового порошка и 20% огнеупорной глины, затворенных на жидком стекле. При кладке на каждые 2—3 м длины концентрического ряда оставляют один зам­ ковый кирпич, выступающий не более чем на 1/3 своей длины. Зам­ ковые кирпичи забивают после окончания всей кладки свода.

Центральная часть свода изнашивается быстрее, чем периферий­ ная, поэтому иногда целесообразно подвергать своды частичным ре­ монтам, при которых на шаблоне заменяют лишь кладку центральной части свода. На некоторых заводах центральную часть свода выпол­ няют увеличенной толщины (рис. 24).

62

Для увеличения стойкости футеровки отдельные ее участки целе­ сообразно выполнять из огнеупоров с особыми свойствами. Так, на некоторых заводах США футеровку стен по шлаковому поясу и не­ много выше выполняют из плавленых огнеупоров, обладающих повы­ шенной огнеупорностью и шлакоустойчивостыо. Электродные отвер­ стия иногда футеруют высокоглиноземистым кирпичом с содержанием А120 3 не менее 70%. Такой кирпич обладает высоким электросопро­ тивлением, что уменьшает опасность замыкания цепи между фазами по своду.

Предпринимаются попытки увеличить стойкость футеровки, ис­ пользуя для этого водяное охлаждение. В США применяли водо­ охлаждаемые кожухи с двойными стенками, а в стены напротив дуг закладывали водоохлаждаемые трубы. Однако ни тот, ни другой способ охлаждения стен распространения не получил, так как при этом резко возросли тепловые потери печи и расход электроэнергии.

На одном из отечественных заводов работает 10-т электропечь с водоохлаждаемым сводом. Свод представляет собой конструкцию коробчатого типа, на поверхность которой со стороны рабочего про­ странства нанесена тепловая изоляция — набивка. Масса для набивки состоит из хромомагнезитового порошка (93%), огнеупорной глины (6%) и кремнефтористого натрия (1%); затворяется она на жидком стекле. Толщина набивки составляет 65 мм. Для удержания набивки рабочая поверхность свода армирована стальной лентой в виде ячеек ЮОх 100 мм.

Применение водоохлаждаемого свода, по предварительным дан­ ным, увеличивает расход электроэнергии на 9—10%.

На крупных электропечах имеется возможность периферийную часть свода выполнять по типу сводов мартеновских печей — рас­ порно-подвесной. Стойкость распорно-подвесного свода несколько больше стойкости распорного свода, так как в этом случае часть силы тяжести кладки свода воспринимается металлоконструкциями под­ вески и сжимающие напряжения в кладке уменьшаются. Исполь­ зование распорно-подвесных сводов на печах малой и средней ем­ кости затруднено из-за опасности замыкания электрической цепи между фазами по металлоконструкциям подвески.

Производительность электропечей может быть повышена не только увеличением стойкости футеровки, но также и ускорением

ееремонта.

Внастоящее время ломку износившейся футеровки стен часто

осуществляют еще вручную. Для этого после снятия или отворота свода на подину мостовым краном устанавливают водоохлаждаемую площадку, а стены обдувают вентилятором. Кирпич обрушивают вручную ломиками.

На ряде электросталеплавильных цехов конструкция кожухов каркаса выполнена разъемной (на болтах или клиньях), что позво­ ляет поднять часть кожуха с футеровкой стен мостовым краном и полностью исключить ручной труд при ломке футеровки.

В старых электросталеплавильных цехах для ломки футеровки стен можно пользоваться штангой, надеваемой на хобот завалочной

63

машины. Футеровку стен обрушивают на подину, а обрушенную фу­ теровку удаляют через рабочее окно специальным гребком, также надеваемым на хобот завалочной машины.

Глава 5

МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПЕЧЕЙ

Работающие в настоящее время на металлургических и машино­ строительных заводах дуговые сталеплавильные электропечи даже одинаковой емкости довольно часто существенно отличаются друг от друга. Эти отличия обусловлены разным способом загрузки шихты, различной системой опор печи на фундамент, применением разных способов открывания рабочего пространства для загрузки шихты, неодинаковым расположением и использованием разнотипных меха­ низмов и другими особенностями.

Основным фактором, определяющим главные конструктивные особенности печи, является способ загрузки металлического лома.

Существуют два способа загрузки шихты: через рабочее окно мульдами и сверху через открытый свод загрузочными корзинами (бадьями). Загрузка сверху имеет ряд преимуществ, поэтому все современные печи приспособлены для загрузки шихты сверху. Мульдовая загрузка сохранилась на некоторых заводах в старых цехах.

Способ загрузки в определенной степени влияет на выбор системы опор печи на фундамент.

СИСТЕМЫ ОПОР ПЕЧИ НА ФУНДАМЕНТ

Печи небольшой емкости с загрузкой шихты мульдами устанав­ ливают на опорных секторах, которые крепят непосредственно к ко­ жуху печи (рис. 25, а).

При загрузке сверху печь монтируют на несущей люльке, которая опирается на секторы. Портал может крепиться на люльке вместе

спечью (рис. 25, б) или опираться на отдельные секторы (рис. 25, в).

Взависимости от схемы опор на фундамент печи с загрузкой сверху подразделяют на четыре типа:

1.Печи с выкатным корпусом (рис. 26). В печах этого типа меха­ низмами, укрепленными на портале, свод приподнимается, а корпус печи с помощью гидравлического или электромеханического привода, расположенного на фундаменте печи, выкатывается в сторону печ­ ного пролета под загрузку или для ремонта футеровки. Портал пе­ чей такого типа опирается на два отдельных сектора.

2.Печи с откатным порталом (рис. 27), который перемещается

с помощью электромеханического привода по специальным рельсам —

направляющим. В печах такого типа портал опирается на общую люльку.

64

Рмс. 25. Схематическое изображение опор печей на фундаменты:

а, 6 — установки на секторах, катающихся по роликам: в —установка на опор­ ных секторах, перекатывающихся по горизонтальной станине

Рис. 26. Печь с выкатным корпусом

3.Печи с наклоняющимся сводом. Приподнятый свод наклоняется вместе с порталом в сторону разливочного пролета. Для этого портал должен опираться на один или два сектора, независимых от печи.

4.Печи с отворачивающимися сводами. Приподнятым свод вместе со стойками и полупорталом поворачивается в горизонтальной пло­ скости вокруг вертикальной оси на 80—90°, открывая рабочее про­ странство. В этом случае полупортал монтируют на люльке вместе

спечыо или он опирается на отдельный сектор.

В зарубежной практике последних лет электросталеплавильные печи строят только с поворотным сводом. В СССР получили распро-

Рис. 27. Печь с откатным порталом:

1 — кожух; 2 — откатной портал; 3 — механизм наклона

страненне в основном печи с выкатиым корпусом (серия ДСВ) п с по­ воротным сводом (серия ДСП). В шестидесятых годах и у нас в стране взят курс на строительство дуговых печей преимущественно с пово­ ротным сводом. Поэтому в дальнейшем при изложении материала основное внимание будет уделяться главным образом печам серии ДСП.

Техническая характеристика печей этой серии приведена в табл. 4. По емкости все электропечи условно подразделяют на печи малой, средней, большой емкости. В серии ДСП печи емкостью 12,25 и 50 т относят к печам средней, а печи 100 и 200 т — к печам большой ем­

кости.

Для удобства организации работ в цехе дуговые электропечи изготавливают в левом или правом исполнении, что позволяет груп­ пировать вспомогательное оборудование на две печи. Исполнение печи определяется расположением токоподвода от шин трансформа­ тора до электрододержателей, если смотреть на печь со стороны слив­ ного желоба.

66

Таблица 4

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ДУГОВЫХ ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ

* Предполагается увеличение мощности трансформатора на печи емкостью 200 т с до­ ведением ее до 125 MBA.

КОНСТРУКЦИЯ к о ж у х а и с в о д о в о го к о л ь ц а

Кожух (каркас) печи служит для поддержания огнеупорной футеровки и крепления различных механизмов.

Кожух 100-т печи (рис. 28) изготавливают сварным из листовой стали марки Ст 3 (толщина листа 32—40 мм) и усиливают вертикаль­ ными и горизонтальными ребрами жесткости. Верхнюю часть кожуха выполняют цилиндрической, нижнюю — в виде усеченного конуса.

К верхней цилиндрической части каркаса печи приварено литое кольцо желобчатого типа, которое одновременно играет роль жесткой

Рис. 28. Электропечь ДСП-100:

/ — устройство для ввода кислорода в электропечь; 2 — графитпрованиый электрод; 3 — патрубок газоотсоса; 4 — свод; 5 — кожух; 6 — окно рабочее; 7 — механизм вращения ванны; 8, 9 — приводы наклона; 10 — люлька с механизмами; 11 — механизм поворота свода; 12 — механизм подъема свода; 13 — механизм перемещения электрода; 14 — портал; 15 — установка вентилятора; 16 — экономайзер; 17 — токоподвод

конструкции и служит песочным затвором печи. Подобная конструк­ ция каркаса печи позволяет передавать нагрузку от силы тяжести свода не на кирпичные стены, а на металлический кожух.

Для удобства изготовления, транспортировки и монтажа каркас печи выполняют разъемным по вертикали и горизонтали. Горизон­ тальный разъем кожуха делают на уровне порога рабочего окна. Составные части кожуха в процессе монтажа соединяют между собой по горизонтальному разъему пальцами с 'клиньями, что позволяет легко отсоединять и снимать верхнюю часть кожуха во время ремонта футеровки стен. Составные части кожуха по вертикали (две полустенки) соединяют болтами с накладками.

68

Для рабочего окна и сливного отверстия в кожухе печи пре­ дусматривают два выреза, которые для усиления кожуха обрамляют сварными или литыми рамами (рис. 29). Нижнюю часть рабочего

магнитное сцепление между статором перемешивающего устройства

позволяет выполнять футеровку свода без специального пятового

кирпича.

К нижней поверхности сводового кольца приваривают кольцевой нож, входящий при опускании свода в кольцеобразный желоб, при­ варенный к верхней части кожуха и заполненный магнезитовым по­

69

рошком или мелким песком. Этим достигается герметичность соеди­ нения свода с кожухом. В своде печи имеются отверстия для уста­ новки патрубка системы газоотсоса и для ввода кислорода через сводовую фурму (рис. 28).

ЭЛЕКТРОДОДЕРЖАТЕЛН. МЕХАНИЗМЫ ЗАЖИМА И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ

Электрододержателн предназначены для удержания электродов на заданной высоте и для подвода к ним электрического тока. Кон­ струкция электрододержателей должна удовлетворять ряду требо­

выполняющих разные функции, частей: механически прочного держа­ теля и токоподводящего устройства с возможно более малым элек­ трическим сопротивлением. На печах ДСП-100 подвод тока к по­ верхности электрода осуществляется бронзовой водоохлаждаемой щекой, к которой электрод прижимается хомутом из немагнитной стали (см. рис. 28).

На печах средней емкости электрод зажимается в неподвижном хомуте перемещением токоведущей щеки (рис. 32). Токоведущие щеки

70