книги из ГПНТБ / Серебряный Я.Л. Электроплавка медно-никелевых руд и концентратов

электродной массы, предохраняет электрод от окисления воздухом, облегчает прохождение электрического тока от контактных щек к обо­ жженной части электрода и облегчает передачу тепла к верхней, необожженной части электродной массы. Внутренние ребра кожуха увеличивают поверхность соприкосновения металла с электродной массой и служат для увеличения электропроводности и механической прочности электрода.

Кожух электрода изготавливают из отдельных секций (царг) (рис. 39). По мере обгорания рабочего конца электрода и его пере­ пуска (см. § 29) к кожуху электрода наращивают новую секцию. Изготовление секции кожуха скла­ дывается из следующих опера­ ций:

1) вальцовки стальных листов толщиной 2—3 мм по специальному шаблону и электросварки их в ци­ линдр диаметром 1100—1200 мм

ивысотой 1500 мм;

2)изготовления из листа тол­ щиной 2 мм десяти ребер размером 1750 X 250 мм с надрезанными и отогнутыми углами (для соединяя двух секций кожуха длина ребер

3) приварки ребер прерывистым швом внутри кожуха на равном расстоянии друг от друга.

При наращивании кожуха электрода ребра двух секций соеди­ няют болтами и сваркой, а цилиндрические кожухи — тщательно приваренным поясом.

Электродную массу для заполнения кожухов самоспекающихся электродов изготовляют на электродных заводах из антрацита или термоантрацита, литейного кокса и связующих — каменноуголь­ ного кека со смолой. Технологическая схема приготовления электрод­ ной массы приведена на рис. 40.

Антрацит и литейный кокс дробят на дробилках до кусков раз­ мером 40—50 мм. Затем дробленые материалы прокаливают без до­ ступа воздуха при 1350° С в ретортных печах. При прокаливании удаляются влага и летучие, увеличиваются плотность и электро­ проводность углеродистой массы. После прокалки углеродистые ма­ териалы охлаждают и размалывают в шаровых и трубчатых мель­ ницах до зерен определенной крупности. После размола антрацит и кокс просеивают через сита барабанного типа и этот рассортиро-- ванный материал поступает в дозировочные бункера, а оттуда — в смесительные машины (в определенном количестве) для смешивания со связующим (каменноугольная смола + каменноугольный пек). Смесительные машины обогреваются паром до 100° С. Хорошо пере­ мешанную однородную массу формуют в брикеты массой не более 40 кг.

91

Прокаливание

Размол и рассев

Дозировка и смешивание материалов

Рис. 40. Технологическая схема приготовления электродной массы

Ниже приведена характеристика типичной электродной массы для набивки электродов электропечей.

При транспортировке и хранении электродной массы следует не допускать ее загрязнения, так как загрязненная масса может вы­ звать Обрыв электрода. Брикеты электр.одной массы дробят в щековой дробилке до кусков крупностью —50 мм и загружают в кожух электрода. Тепло, отходящее от печи, нагревает электродную массу, она размягчается и плотно заполняет кожух. В процессе работы не­ обожженная верхняя часть электрода постепенно опускается и при­

92

ближается к высокотемпературным зонам печи, подвергаясь медлен­ ному облгигу. На рис. 41 показаны основные температурные зоны по продольному сечению электрода, в которых изменяется состояние электродной массы.

В верхней зоне / температура равна 50—70° С. При этой темпера­ туре электродная масса постепенно размягчается, заполняет все пространство между ребрами кожуха и надежно срастается с по­ верхностью ранее загруженной массы. В зоне щек II температура

Щ м м Вы йрасм аІГО 100 200 300 000 500 600 70080000010001100

Температура, °0

Рис. 41. Изменение температуры электродной массы по высоте электрода рудоплавильной электропечи комбината «Ссверониксль» (данные Ю. С. Егорова и М. С. Четверткова):

1 — в центре электрода; 2 — у поверхности электрода

электродной массы повышается с 70 до 300° С и из связующего элек­ тродной массы начинают выделяться летучие. Следовательно, элек­ тродная масса проходит контактные щеки в пластичном состоянии.

Ниже контактных щек (зона III) электродная масса спекается, выделяя при 400—500°С основную массу летучих веществ. Так как верхние размягченные слои электродной массы препятствуют дви­ жению выделяющихся газов вверх, то газы продвигаются вниз по порам скоксовавшейся части электрода. При 730° С возгоняются оставшиеся летучие вещества и завершается коксование электрод­ ной массы. При 800—900° С возгоны смолопека без доступа воздуха разлагаются согласно реакции

. 2СО = С + С02.

Выделяющийся углерод заполняет поры массы; при этом электри­ ческое сопротивление скоксовавшейся массы резко падает. Напри­

трический ток вне печи проходит в основном по железному кожуху электрода, то под сводом печи, где кожух оплавляется, единственным проводником тока служит электродная масса. Поэтому электрод к моменту погружения в ванну должен быть полностью спечен. Спе­

93

кание электродной массы завершается на расстоянии 300—500 мм ниже уровня свода печи. В зоне подготовленного к работе элек­ трода (/V) температура электродной массы превышает 900° С.

Крешение электродов

В современных мощных электропечах для плавки медно-никеле­ вых руд и концентратов масса кожуха электрода вместе с заполняю­ щей его электродной массой достигает 15 т, а длина 20 м, поэтому необходима надежная, конструкция его крепления. Для подвода электрического тока к электроду и его перемещения по вертикали каждый электрод оборудован электрододержателем подвесного типа. Важ­ нейший узел электрододержателя — зажим электрода, который должен обеспечивать хороший электрический контакт между щекой и электродом. Зажим электрода состоит из нажимного кольца — бугеля и

контактных щек.

Контактные щеки (рис. 42) служат для подвода электрического тока к электроду. Их количество зависит от диаметра элек­ трода: электрод диаметром 1100—1200 мм имеет восемь щек.

Контактные щеки отливают из меди или бронзы пустотелыми или - с залитыми в них трубами для водоохлаждения. Щеки имеют прямоугольную форму с закруглен­ ными углами. В верхней j '(части щеки имеется прилив, к которому при помощи специальной накладки прижимается медная труба, подводящая электрический ток и охлаждающая воду. В средней части щеки

имеется корытообразно6 гнездо, в которое упирается нажимной болт или торец втулки пружинного прижима. Для распределения прижимного усилия на большую поверхность в гнездо заложена стальная пластина. Для изоляции нажимного кольца от щеки между пластиной и щекой вставлена в гнездо миканитовая про­

кладка.

Контактные щеки крепят к нижнему фланцу мантеля (см. рис. 23) на подвесках, которые на некоторых печах выполняют электрически изолированными от мантеляНеобходимый электрический контакт между щеками и кожухом электрода создается нажимным устрой­ ством, расположенным в бугеле. Бугель состоит из двух полуколец, представляющих собой пустотелые сварные или литые стальные коробки. Полукольца соединены через бронзовые втулки двумя, пальцами. Подобное соединение выполнено для разрыва магнитного потока, возникающего в бугеле при прохождении электрического тока по электроду.

94

В гнездах-стаканах корпуса бугеля расположены пружинно-бол­ товые прижимы, число которых соответствует числу щек. Пружинно­ болтовой прижим (рис. 43) состоит из нажимного регулировочного болта, крышки стакана с укрепленной в ней гайкой под нажимной болт, пружины и двух втулок. Крышка стакана крепится к корпусу бугеля при помощи клинового затвора. В пружинно-болтовом при­ жиме степень нажатия на щеку регулируют нажимным болтом. Благодаря равномерному и постоянному нажатию пружин на щеки обеспечивается хороший контакт между щекой и электродом. Бугель

Рис. 43. Пружинно-болтовой прижим:

1 — нажимной болт; 2 — клин; 3 — шпилька; 4 — пружина; 5 — крышка стакана с гайкой; S — упорная втулка; 7 — нажимная втулка; 8 — кон­ тактная щека

к мантелю подвешивают стальными тягами. В ряде случаев тяги выполняют электрически изолированными от мантеля. Для охлажде­ ния бугеля к не'му подведена вода. .

В электрододержателе подвесного типа (рис. 44) масса электрода передается на несущий цилиндр-мантель. Мантель изготовлен из котельного железа толщиной-8— 10 мм; его диаметр на 100— 150 мм больше диаметра электрода. Длина мантеля 3—5,5 м. На печах старой конструкции к верхнему концу мантеля приварена рама из швелле­ ров с двумя вертикальными стойками; к каждой стойке шарнирно прикреплена обойма звездочки или блока для подвески мантеля к лебедке перемещения электрода. Мантель подвешен к лебедке на грузовых пластинчатых цепях или стальных тросах.

Поскольку мантель и стойки находятся под напряжением, то обоймы должны быть электрически изолированы от стоек. Эта изо­ ляция (рис. 45) осуществлена с помощью текстолитовой шайбы и втулки, которые надеты на болт, прикрепляющий обойму к стойке опорной рамы мантеля.. Электрод подвешен в мантеле на двух не­ сущих стальных лентах толщиной 2 мм и шириной 180 мм (см. рис. 44). Размеры ленты выбирают из расчета, что одна лента должна выдер­ жать массу электрода.

Подвеску электрода осуществляют следующим образом: рулоны несущих лент надевают на свободно вращающиеся барабаны, укреп­ ленные на кронштейнах стоек опорной рамы мантеля; концы ленты пропускают через зажим тормозного устройства, огибают ими два

95

неподвижных чугунных полуролика для увеличения трения и на­ дежно приваривают к кожуху электрода с двух диаметрально про­ тивоположных сторон. На несущей ленте выше зажима закрепляют двумя болтами ограничительную планку, препятствующую проскаль­ зыванию ленты между тормозными колодками при их разводке. Тормозное устройство служит для надежного закрепления электрода

в определенном положении относительно мантеля. Благодаря этому электрод вместе с мантелем можно поднимать и опускать электродной лебедкой. Кроме того, тормоз обеспечивает безаварийный перепуск электродов (см. гл. VII, § 29).

На рис. 46 показан зажим тормозного устройства (тормоз Висдома). На валу штурвала нарезана левая и правая резьба. Подвижная колодка тормоза шарнирно соединена с бронзовыми гайками, имею­ щими соответственно правую и левую резьбу. При вращении штурвала вправо гайки сближаются и подвижная колодка прижимает несущую ленту к неподвижной колодке.

96

В последние годы в Советском Союзе и за рубежом разработаны механизированные системы перепусков, исключающие ленточное устройство и позволяющие полностью автоматизировать операцию перепуска. Так, на электропечах новой конструкции комбината «Печенганнкель» перепуск электродов осуществляется пружинно­

Гидравлические механизмы печи питаются от насосно-аккумуля­ торной станции, состоящей из азотных и масляных баллонов-аккуму­ ляторов, маслонапорных насосов, азотных компрессоров и аппара­ туры управления и контроля. Нормально электрод зажат в верхнем и нижнем кольцах с помощью пружин. Управление перепуском ди­ станционное, посредством универсальных переключателей, уста­ новленных на специальном щите. На каждый электрод имеется два универсальных переключателя: один — для управления цилиндрами верхнего и нижнего колец перепускного устройства, второй — для

управления вертикальными цилиндрами механизма перепуска. При перепуске электрода вначале отжимают щеки нижнего кольца и электрод под действием собственной тяжести опускается до посадки

Рис. 47. Пружинно-гидравлический механизм для перепуска злектродов:

/ — коробка с пружинно-гидравлическим устройством; 2 — нижнее кольцо; 3 — аморти­ зационная пружина; 4 — верхнее кольцо; 5 — вертикальный цилиндр дли обратного пере­ пуска электродов; 6 — щека; 7 — цилиндр для снятия давления пружин; 8 — пружина; 9 — электрод; 10 — маитель электрода; 11 — маслопровод

верхнего кольца на упоры нижнего, затем снимают давление масла

вцилиндрах нижнего кольца и пружины вновь зажимают электрод

вщеках нижнего кольца. После этого отжимают щеки верхнего

98

кольца и амортизирующие пружины возвращают верхнее кольцо в первоначальное положение. Затем выпускают масло из цилиндров верхнего кольца и пружины прижимают щеки к кожуху: электрод подготовлен к следующему перепуску.

На старых электропечах комбината «Печенганикель» успешно ра­ ботает система перепуска конструкции Серовского завода ферро­ сплавов, позволяющая механизировать операцию перепуска. На рис. 48 показано устройство этой системы. На верхнем фланце ман-

Рис. 48. Устройство механического перепуска системы Серовского завода ферросплавов:

теля закреплен привод, состоящий из электродвигателя, редуктора, вала, конической пары шестеренок, двух барабанов, на которые жестко надевают рулоны несущих лент. Концы несущих лент про­

пускают через тормозное устройство (тормозные колодки всегда разжаты), огибают ими два неподвижных полуролика и приваривают к кожуху электрода.

При включении привода барабаны вращаются, рулоны несущих лент разматываются и электрод под действием собственной тяжести перепускается. Продолжительность работы привода, а следовательно, величина перепуска устанавливается рабочим, выполняющим пере­ пуск. Для точной оценки величины перепуска кожух электрода пред­ варительно размечают мелом на отрезки длиной 150 мм, соответ­ ствующие величине одного перепуска.

Следует отметить, что система перепуска электродов конструкции Серовского завода ферросплавов является самой простой и надежной из всех применяемых на заводах механизированных систем пере­ пуска.

Электроды можно перемещать в процессе работы как электрод­ ными лебедками, так и гидравлическими подъемниками. На рис. 49 показана электродная лебедка, установленная на электропечах ком­ бината «Печеиганикель» грузоподъемностью 30 т. Лебедка состоит из рамы, на которой смонтированы электродвигатель мощностью 6 кВт, двухколодочный тормоз, редуктор, цилиндрические шестерни

идве звездочки. Мантель электрода подвешен к лебедке на двух пластинчатых грузовых цепях. Один конец каждой цепи неподвижно закреплен на раме лебедки, цепь огибает звездочку в обойме, за­ крепленной на стойке мантеля электрода, звездочку на валу лебедки

исвободно прикрепляется к раме лебедки. Скорость перемещения электрода 0,3 м/мин.

На печах Норильского 'комбината электроды подвешены к ле­ бедке на стальных канатах. Канаты одним концом закреплены на балке межэтажного перекрытия, огибают блоки, укрепленные на стойках мантеля, и наматываются на барабаны лебедки. На электрод­ ных лебедках установлен концевой ограничитель — механизм для ограничения величины перемещения электрода вверх и вниз. При аварии электродвигателя лебедки или при длительном отсутствии электроэнергии предусматривается возможность ручной регулировки положения электродов.

Перемещение электродов с помощью гидравлических подъемни­ ков (рис. 50) осуществлено на новых электропечах комбината «Печенганикель» и на заводе «Томпсон». Масло поступает в цилиндры гидро­ подъемника при подаче сигнала от автоматического регулятора электрического режима печи на соленоид золотника маслопривода.

Вслучае необходимости напряжение на соленоид может быть подано вручную с пульта управления. Для регулирования скорости пере­

мещения электрода на сливной линии маслопровода от цилиндра к золотнику предусмотрен дроссель. Для ограничения хода элек­ трода вверх и вниз установлены конечные выключатели, которые воздействуют на золотник, отключающий подачу масла.

Опыт эксплуатации различных механизмов перемещения электро­ дов на электропечах комбината «Печеиганикель» показал, что наи­ более надежной в работе, простой и экономичной в обслуживании

100