книги из ГПНТБ / Электрометаллургия стали и ферросплавов учебное пособие

изготовляют из красной меди, хромистой бронзы (1 % Сг) или латуни (80% Си, 20% Zn). Поверхность контакта должна обеспечивать плот­ ность тока в контакте, не превышающую допустимых значений. В част­ ности, для контакта медь — графит рекомендуется, чтобы плотность тока не превышала 2,6 А/см2.

В процессе работы контактная поверхность щек окисляется, что значительно увеличивает контактное сопротивление и потери мощности в контакте. Для удаления окисной пленки контактную поверхность головки необходимо периодически очищать металличе­ скими щетками. Окисление контактной поверхности тем меньше, чем ниже температура контактирующих поверхностей и чем плотнее контакт между ними. Поэтому головку электрододержателя выполняют водо­ охлаждаемой и используют зажимные устройства, обеспечивающие постоян­ ное давление в контакте.

В настоящее время практически повсеместно применяют пружинно­ пневматические зажимные устройства (рис. 33). Зажим электрода осуществ­ ляется усилием пружины, передаваемым через рычаги и тяги на хомут. Элек­ трод освобождается при подаче в пневмоцилиндр сжатого воздуха, который пе­ ремещает поршень и сжимает пружину.

Пружинно-пневматическая конст­ рукция зажима обеспечивает постоян­

На печах с трансформаторами большой мощности применяют и чисто пневматические зажимные устройства, так как для зажимания электродов большого диаметра требуются очень мощные пружины. При падении давления в воздухопроводе пневмоцнлиндр такого устройства автоматически подключается к резервному баллону, обес­ печивающему нормальную работу устройства в течение суток.

Зажимные устройства на большегрузных печах располагают свер­ ху, а на средних печах — внутри рукава, представляющего собой консоль коробчатого типа, сваренную из углового и листового железа и усиленную ребрами жесткости. К одному концу рукава крепят головку электрододержателя, другим рукав прикрепляют к каретке или подвижной стойке. На электропечах ДСП-100 участок рукава длиной 1,3 м от головки, работающий в особо тяжелых тепловых условиях, выполняют водоохлаждаемым.

В конструкциях электрододержателя с кареткой подвижные части перемещаются вдоль вертикальных неподвижных стоек прямоуголь­ ного сечения. Для жесткого и точного перемещения электрода на

71

необходимые расстояния поверхности стоек, по которым перекаты­ ваются 8 или 16 направляющих роликов каретки, должны быть строго параллельными. Перемещение каретки вверх и вниз осуществляется по схеме полиспаста на тросах либо каретку опирают на репку; последняя приводится в действие специальным приводом (см. рис. 28).

Для обеспечения необходимой жесткости все три стойки печи ДСП-100, опирающиеся на поворотную консольную площадку, внизу скреплены между собой раскосами, а вверху связаны общей площад­ кой. Значительная часть массы подвижных частей (электрода, ру­ кава, каретки) уравновешивается контргрузом, размещенным внутри стоек.

Рукава электрододержателей печей средней емкости связаны с особой подвижной «телескопической» стойкой в одну Г-образную конструкцию, перемещающуюся вниз и вверх внутри неподвижной стойки (рис. 34). Неподвижные стойки представляют собой три пусто­ телых колонны, связанные в одну общую конструкцию и покоящиеся на одной общей платформе. Вдоль неподвижных стоек в направляю­ щих перемещаются противовесы, частично уравновешивающие силу тяжести телескопической стойки и электрода.

В электрододержателях с телескопической стойкой упрощается расположение зажимного устройства и токоведущих шин, однако заметно возрастает масса подвижных частей и расход металла.

Ток к головке электрододержателя подводится шинами, за­ крепленными на изоляторах сверху рукава. На печах ДСП-100 ис­ пользуют 6 трубчатых водоохлаждаемых шин внутренним диаметром 60 мм на каждую фазу. Для уменьшения потерь на гистерезис и вихревые токи в стойках и каретках шины располагают симметрично с двух сторон каретки, и поэтому наводимые в каретках и стойках магнитные поля, будучи направлены в противоположные стороны, взаимно ослабляются.

Перемещение каретки по неподвижной стойке или перемещение телескопической стойки, необходимое для поднятия электродов во время завалки шихты и регулирования длины дуги, осуществляется электромеханическим пли гидравлическим приводом.

Электромеханический привод механизма перемещения электро­ дов печи ДСП-100 (см. рис. 28) состоит из электродвигателя постоян­ ного тока, упругой муфты, червячного самотормозящего редуктора, зубчатых шестерни и рейки. Привод с жесткой реечной связью обес­ печивает принудительный подъем и опускание электрода. При опу­ скании электрода возможна поломка в случае попадания под него нетокопроводящих материалов. Чтобы предотвратить поломку, рейка воздействует на каретку не непосредственно, а через пружину. Дав­ ление рейки ограничивается конечным выключателем, отключающим двигатель при уменьшении длины пружины до определенного предела.

стойке передается тросом, наматываемым на барабан лебедки. В этом случае опускание электрода осуществляется под действием собствен­ ного веса, вызывающим сматывание троса. Это исключает опасность

73

поломки Электрода при попадании под него неэлектропроводных ма­

териалов.

Недостатками гибкой связи является длительность времени за­ паздывания из-за упругой деформации троса и сложность замены

троса.

На печах средней емкости серии ДСП использован гидравличе­ ский привод. Подъем электрода в этом случае осуществляется под действием давления рабочей жидкости в гидроцилиндре, а опускается он под действием собственного веса.

Использование гидропривода позволяет до минимума свести хо­ лостой ход двигателя и уменьшить таким образом запаздывание при ликвидации коротких замыканий. Основное затруднение при использовании гидроприводов — сложность надежного и долговеч­ ного уплотнения его.

ЭКОНОМАЙЗЕРЫ

Через зазоры между электродами и огнеупорной кладкой свода из печи выходят печные газы, нагретые до высокой температуры. Если не принимать специальных мер по уплотнению этих зазоров, то цех окажется загазованным и в то же время из печи с газами будет уноситься много тепла. Это увеличит расход электроэнергии, приведет к подсосу в печь холодного атмосферного воздуха через рабочее окно. В результате атмосфера, в печи может стать окислительной, что затруднит проведение восстановительных процессов. Особенно сильно газы, выбивающиеся через неплотности у электродов, влияют на расход электродов: за счет тепла газов и вследствие передачи тепла теплопроводностью от погруженной в печь части электрода его вы­ ступающая над сводом часть разогревается до температуры, превы­ шающей 500° С, и интенсивно окисляется. При этом непосредственно у свода электрод быстро утоняется и в этом сечении возрастают плот­ ность тока и потери на сопротивление, что вызывает прогрессирую­ щий разогрев электрода и его окисление.

Для предотвращения интенсивного окисления электродов, пони­ жения температуры выступающей над сводом части электродов, умень­ шения количества проходящего через печь воздуха и уменьшения тепловых потерь с газами электродные отверстия уплотняют при помощи специальных устройств — экономайзеров.

На заводах опробован ряд конструкций уплотнителей, однако единой общепризнанной до сих пор нет. Одни экономайзеры не обес­ печивают необходимую герметичность уплотнения, другие не находят широкого применения вследствие сложности конструкции.

Наиболее простой конструкцией уплотнителя для электродных отверстий на печах с большим диаметром электрода (ДСП-100) яв­ ляется экономайзер Ново-Липецкого металлургического завода (рис. 35), представляющий собой металлическую коробку, в которую тангенциально подается сжатый воздух. На других заводах электрод­ ные отверстия печей ДСП-100 герметизируют уплотнителями из огнеупорного кирпича, заключенного в металлическую обойму.

74

На печах средней и малой емкости применяют водоохлаждаемые экономайзеры в виде змеевика, кольца .или цилиндра (рис. 36). Эко­ номайзер конструкции Златоустовского металлургического завода (рис. 37) состоит из водоохлаждаемого цилиндра, в верхней части которого имеются затягивающие секторы из жаропрочной стали, плотно прилегающие к электродам. Секторы установлены на асбесто­ цементной изолирующей прокладке между фланцами. Для зажима секторов служат грузики. Нижний фланец изготовлен вместе с во­ доохлаждаемым цилиндром; верхний фланец крепится к нему бол­ тами через изолирующие втулки. Уплотнения в собранном виде уста­ навливают на теплоизолирующее кольцо свода. Для разгрузки свода предусмотрен противовес, опора которого закреплена на листе ме­ жду балками портала.

-------i .—

ф

t r * . '

€3} :

----------- 1------------

____ ________

Рис. 35. Экономайзер Ново-Липецкого-металлургического завода:

/ — кольцо уплотнительное верхнее; 2 — кольцо уплотнительное нижнее

Внедрение экономайзеров этой конструкции позволило уменьшить расход электродов на 30—35% и на 25% снизить угар легкоокисляющихся легирующих элементов (алюминия, титана).

Однако экономайзер конструкции Златоустовского завода сложен в изготовлении. Применение экономайзеров змеевикового типа при­ водит к большим тепловым потерям, частым прогораниям и попада­ нию воды в рабочее пространство печи. Более просты и надежны

вэксплуатации экономайзеры с уплотнением из шлаковой ваты и огнеупорной глины, но пользование ими из-за большой механической нагрузки на свод несколько снижает его стойкость.

Большое значение имеет способ установки экономайзеров. По­ груженные в зазоры между электродами и сводом холодильники охлаждают не только электрод, но и свод, благодаря чему увели­ чивается стойкость свода. Однако глубоко погруженный экономайзер может соприкасаться с сильно нагретым слоем свода, а при высоких температурах хромомагнезитовые и магнезитохромитовые огне­ упоры электродопроводны. Чтобы уменьшить опасность прогорания холодильника, электродные отверстия выкладывают высокоглино­ земистым кирпичом, сохраняющим большое электрическое сопро­ тивление и при высоких температурах; экономайзеры погружают

взазоры не на всю толщину свода, а лишь на часть ее.

75

Рнс. 36. Экономайзеры для электродов:

а — холодильник с уплотнением шлаковой ватой; / — водоохлаждаемое кольцо; 2 — ме­ таллическое кольцо; 3 — шлаковая вата; 4 — уплотняющий груз;

б — змеевик, заделанный в кладку свода; в — сварной коробчатый холодильник

Рис. 37. Экономайзер Златоустовского металлургического завода:

1 — электрод; 2 — верхний фланец с уплотнительными кольцами; 3 — саль­ никовое уплотнение; 4 — противовес; 5 — свод

Масса экономайзера с водой может достигать нескольких сотен килограммов. Чтобы разгрузить свод, холодильники целесообразно подвешивать к сводовому кольцу или к специальным балкам, напри­ мер так, как показано на рис. 37.

'76

МЕХАНИЗМЫ НАКЛОНА, ПОВОРОТА И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КОРПУСА И СВОДА ПЕЧЕЙ

М е х а н и з м н а к л о н а п е ч и предназначен для наклона печи в сторону сталевыпускного отверстия для слива металла и шлака в конце плавки и для наклона печи в сторону рабочей пло­ щадки при скачивании шлака или сходе его из лечи самотеком. Полный слив металла и шлака из печи обеспечивается при наклоне печи на угол 40—45°. Поэтому механизм наклона должен обеспечи­ вать плавный наклон печи желательно с регулируемой скоростью в сторону разливочного пролета на угол 40—45° и в сторону рабо­ чего окна — на угол 10—15°. Расположение механизма должно исключать засорение его брызгами металла и шлака и гарантиро­ вать возможность наклона печи в случае прорыва металлом подины.

Эти требования могут быть удовлетворены при установке двух независимых друг от друга механизмов наклона, расположенных сбоку печи под рабочей площадкой.

Печи большой емкости серии ДСП оборудованы двумя электро­ механическими приводами (см. рис. 28). Каждый привод состоит из электродвигателя переменного тока, электромагнитного тормоза, трехступенчатого цилиндрического редуктора, вала с шестерней и подшипниками в направляющей коробке, зубчатой рейки, находя­ щейся в зацеплении с шестерней и шарнирно связанной с сектором люльки.

Наклон печи осуществляется одновременным (параллельным) включением двух приводных электродвигателей. В случае выхода из строя одного из двигателей имеется возможность осуществить наклон печи одним двигателем с его кратковременной перегрузкой.

Вэтом случае необходимо ослабить тормоз на аварийном двигателе. Время для наклона на 45° составляет 1,4 мин, ход рейки при этом

равен 4250 мм, скорость перемещения зубчатой рейки наклона равна 3 м/мин.

Печи малой и средней емкости серий ДСП и ДСВ оборудованы гидравлическим приводом механизма наклона (см. рис. 34). Два цилиндра укреплены на опорах фундамента, а штоки шарнирно со­ единены с секторами люльки.

Гидравлический привод проще и надежнее в эксплуатации. Но на печах большой емкости его применение ограничивается необхо­ димостью использовать гидроцилиндры большой длины, обусловлен­ ной большими размерами печи, а также необходимостью создавать очень большие давления в цилиндре для наклона печи с большой садкой. Такие гидроцилиндры трудно изготавливать, а в процессе эксплуатации в местах сочленения скользящих поверхностей быстро изнашиваются уплотнения. Поэтому гидравлический привод меха­ низма наклона получил широкое распространение лишь на печах

малой и средней емкости.

М е х а н и з м п о в о р о т а к о р п у с а предназначен для поворота корпуса печи вокруг вертикальной оси на угол 40° в одну и другую сторону относительно нормального положения. Такой по­

77

ворот позволяет прожигать не три, а девять колодцев под электро­ дами, что ускоряет плавление металла, особенно при использовании легковесной шихты в печах большой емкости.

Принципиальная схема механизма поворота корпуса (ванны) показана на рис. 38. Для поворота ванны со скоростью 0,17 об/мин (градус в секунду) установлены электродвигатель, косозубчатый трех­ ступенчатый редуктор, соединенный с двигателем при помощи зуб­ чатой муфты, и тормозное устройство. Коническая шестерня с рас­ положенным под ней зубчатым диском насажены на приводной вал

редуктора. Диск находится в зацеплении с зубчатым сектором, закрепленным на ко­ жухе печи. Кожух печи с кольцевым рель­ сом [на нижнем торце опирается на тумбы с опорно-упорными роликами, установлен­ ными на"люлы<е в вертикальных и горизон­ тальных плоскостях и вращающимися в под­ шипниках скольжения.

Механизмами поворота оборудованы прак­ тически все печи серий ДСП и ДСВ. Однако опыт эксплуатации печей малой и средней емкости ставит под сомнение целесообраз­

в сторону печного пролета для загрузки шихты бадьей. Этот механизм представляет собой гидроцилнндр, жестко закрепленный на фундаменте печи между опорными секто­ рами, шток которого шарнирно соединен с опорами секторов печи (рис. 39). Для защиты гидроцилиндра от брызг металла и шлака сверху его накрывают металлическим кожухом.

Выкат ванны осуществляется по рольгангу, на который устанав­ ливают секторы печи. Передняя часть рабочей площадки, мешающая выкату, опускается при помощи специального механизма и вместе с печью откатывается, заходя под остающуюся часть рабочей|площадки. Масса перемещаемых частей печи с выкатным корпусом после загрузки шихты составляет сотни тонн, в связи с чем требуется при­ менение мощной тележки, массивных и длинных фундаментов. Ото­ двигаемая часть рабочей площадки и фундаменты загромождают пространство под рабочей площадкой и затрудняют уборку шлака. Портал должен опираться на два индивидуальных сектора, а для

78

наклона печи опорные секторы печи и портала должны жестко со­ единяться с помощью замковых устройств.

В последнее время предпочтение отдают более простым и более удобным в эксплуатации печам серии ДСП, у которых рабочее про­ странство для загрузки шихты сверху открывается, для чего под­ нимается и отворачивается в сторону свод.

М е х а н и з м п о д ъ е м а с в о д а предназначен для подъема свода на 120—150 мм при выкате ванны или при отвороте свода и на 40—50 мм при вращении корпуса.

Рнс. 39. Механизм выката ванны ДСБ:

/ — балка; 2 — рама; 3 — гндроднлнндр; 4 — упор; 5 — ролик

Механизм подъема свода печи ДСП-100 состоит из двух электро­ двигателей, двух червячно-винтовых редукторов, промежуточного вала и двух систем соединения редукторов с цепями подъема свода (рис. 40). Свод на цепях Галля подвешен в четырех точках к Г-об- разному полупорталу. Каждая из цепей перекинута через два блока с выступами для цепей. Средние части цепей, не перемещающиеся по блокам, заменены пластинчатыми тягами. Регулировка натяжения цепей и величина подъема свода над кожухом осуществляются с по­ мощью стяжных гаек.

При включении контроллера подъема свода одновременно при­ ходят в движение оба двигателя. Двигатели через зубчатые муфты передают вращение однозаходным червякам редукторов. Червяки передают крутящий момент червячным колесам, в ступицах которых закреплены бронзовые гайки. Вращаясь, гайки опускают вниз вин­ ты, вращение которых предотвращается шлицами, нарезанными на верхней части винтов и входящими в пазы шлицев на втулке верх­

7 9

него стакана. При движении вниз винты редукторов увлекают за собой рычажно-цепную систему, перекинутую через блоки, к концам которой при помощи подвесок подвешен свод. Свод поднимается со скоростью 0,85 м/мин. Опускание свода происходит при включении двигателей в обратную сторону.

На печах серии ДСВ подъем свода осуществляется при помощи гидроцплнндра, расположенного вертикально на боковой стороне портала.

На печах средней емкости серии ДСП свод подвешен к несущей траверсе, состоящей из полупортала и шахты (см. рис. 34). Траверса

во время плавки четырьмя коническими штырями сочленяется с двумя опорными тумбами из листовой стали, установленными на люльке печи со стороны трансформатора.

Траверса вместе со сводом поднимается гидравлическим ци­ линдром одностороннего действия с помощью толкателя, переме­ щающегося в текстолитовых подшипниках корпуса, установленного на отдельной фундаментной раме. Поднимаясь, толкатель своей верх­ ней конической частью и боковым упором входит в сочленение с ко­ ническим гнездом и наклонной опорной накладкой шахты и подни­ мает вверх траверсу.

М е х а н и з м п о в о р о т а с в о д а . Открывание рабочего пространства печей ДСП для загрузки шихты осуществляют отво­ ротом свода в сторону разливочного пролета на угол 80—85°.

Полупортал печи ДСП-100 опирается на поворотную консольную площадку, которая в свою очередь опирается на вертикальный вал диаметром 750 мм, вращающийся в двух радиальных роликовых под­ шипниках и опирающийся на шариковый упорный подшипник. На валу закреплен стальной сектор с коническими зубьями, находя­ щимися в зацеплении с зубьями шестерни, насаженной на выходной

8Q