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

§ 29. Эксплуатация электродой

Эксплуатация электропечи невозможна без хорошо налаженного ухода за самоспекающимнся электродами. К важнейшим операциям обслуживания электродов относятся следующие: перепуск электро­ дов, наращивание новых секций кожухов электродов, загрузка в ко­ жухи электродной массы, контроль за состоянием контакта щека— электрод и наблюдение за системой водоохлаждения контактных щек электродов.

Перепуск электродов

При работе электропечи рабочие концы электродов постепенно обгорают, что приводит к снижению мощности, потребляемой печью. Для восстановления мощности печи до заданного значения приборы автоматического управления электродом погружают его в ванну. Когда бугель электрбдодержателя достигает уровня надсводовых реше­ ток, срабатывает нижний концевой выключатель и погружение элек­ трода в ванну прекращается. В этом случае при неполной нагрузке на фазу необходимо электрод переместить вниз относительно мантеля. Эта операция называется перепуском электрода. Величина перепуска зависит от линейного расхода электрода или скорости обгорания его рабочего конца. Скорость обгорания электрода не должна превышать скорость его спекания (см. § 16), иначе он может оборваться. Скорость обгорания электрода зависит от его диаметра, мощности, подводимой через электрод (и, следовательно, от величины силы тока и напряже­ ния), качества электродной ,массы, состава шлаков, .заглубления электродов в шлаковую ванну, системы загрузки шихты.

При эксплуатации электродов надо учитывать все факторы, влия­ ющие на режим спекания и расход электродов, и сообразно с этим уста­ навливать частоту и величину перепуска. Обычно перепуск электро­ дов производят через равные промежутки времени 2—5 раз в сутки. В зависимости от расхода электродов величина перепуска составляет 100—200 мм. В табл. 21 приведены данные об эксплуатации электродой электропечей для плавки медно-никелевых руд и концентратов.

162

Перепуск электродов — одна из самых ответственных операций обслуживания электропечи. Его выполняют согласно суточному гра­ фику работы электропечи, составленному старшим мастером электро­ печного передела. Так как не все электроды обгорают с одинаковой скоростью, то необходимость перепуска того или иного электрода определяют по показаниям приборов на пульте печи и по положению бугеля электрододержателя относительно нижнего концевого огра­ ничителя.

Сказанное можно пояснить на примере работы одной из фаз ше­ стиэлектродной печи, оснащенной тремя однофазными трансфор­ маторами. Если электроды одной фазы погружены в шлаковую ванну на одинаковую глубину, то вольтметры этих электродов за­ фиксируют равное напряжение между штейновой ванной и рабочими концами электродов. При разном заглублении электродов одной фазы наблюдается так называемый «перекос» по напряжению. Вольтметр электрода, который глубже погружен в шлаковую ванну, будет показывать меньшее напряжение междурабочим концом электрода и штейновой ванной, чем вольтметр менее заглубленного электрода. Суммарное напряжение обоих вольтметров должно быть равно фазо­ вому напряжению.

Прежде чем приступить к перепуску электродов, старший пла­ вильщик проверяет положение бугелей электродов относительно уровня их нижнего концевого ограничителя, а затем по показанию вольтметров на пульте печи определяет, нет ли «перекоса» по напря­ жению. Только после сопротивления положения бугеля и показания вольтметра старший плавильщик принимает решение о перепуске того или иного электрода.

Например, два электрода одной фазы находятся на нижнем кон­ цевом ограничении, но напряжение на электроде № 1 равно 100 В, а на электроде № 2 — 490 В. Следовательно, электрод № 1 перепус­ кать не нужно, так как он и без того сильно заглублен в шлак. Пере­ пустить следует только электрод № 2. После перепуска электрода № 2 необходимо уменьшить заглубление электрода № 1 и ликвиди­ ровать «перекос» по напряжению.

Рабочие операции перепуска электродов выполняют в строго определенной последовательности при обязательном участии стар­ шего плавильщика печи. В зависимости от конструкции механизма перепуска и величины рабочего напряжения перепуск электродов можно вести как при отключенной печи, так и под нагрузкой, т. е. без снятия напряжения с электродов. В случае перепуска электродов с помощью тормоза Висдома и при рабочем напряжении выше 500 В перед перепуском нужно обязательно отключить печь. Команду отклю­ чить печь дает старший плавильщик или мастер. Пультовщик печной подстанции снимает нагрузку печи до 50—70% от номинальной мощ­ ности и дистанционно отключает печь. На главной подстанции уста­ навливают «запрет включения» масляного выключателя и дают раз­ решение на перепуск.

Перепуск выполняет старший плавильщик с одним рабочим в сле­ дующей последовательности, Поднимают ограничительные колодки

на лентах подвески электрода на требуемую величину перепуска (100—200 мм). Перед выполнением этой операции необходимо прове­ рить, надежно ли затянуты зажимные колодки тормозного устрой­ ства. Затем постепенно ослабляют тормозные колодки, и электрод под тяжестью своей массы «садится» на ограничительные колодки. Пружинно-болтовой прижим контактных щек электрода должен быть отрегулирован таким образом, чтобы перепуск электрода протекал плавно, без рывков. Ленты, .на которых висит электрод, снова прочно зажимают тормозными колодками.

После перепуска старший плавильщик проверяет, нет ли смеще­ ния электродов от вертикальной оси, а затем разрешает включить печь. Пультовщик печной подстанции сообщает на главную подстан­ цию о готовности печи к включению. На главной подстанции снимают «запрет включения» масляного выключателя и дают указание вклю­ чить печь. Пультовщик громким звонком извещает о предстоящем включении печи и дистанционно включает печь. Операция перепуска всех электродов длится 10—20 мин. По установленному режиму эксплуатации электродов перепуск производят 2—3 раза в сутки через равные промежутки времени. Простой печи на перепусках до­ стигает 30—40 мин в сутки, что в год составляет 7—9 суток. Перепуск электродов при наличии специальных устройств выполняется без отключения печи, под нагрузкой.

На Серовском заводе ферросплавов электропечи оснащены меха­ низированной системой перепуска электродов (см. рис. 48). Пере­ пуск осуществляют следующим образом: во время отключения печи для наращивания кожухов электродов или для какой-либо другой цели старший плавильщик переставляет ограничительные колодки на лентах подвески электродов на высоту суточного перепуска (600 мм). На кожухи электродов со стороны кнопок управления ме­ ханизмом перепуска наносят мелом отметки на величину одного перепуска (150 мм). При необходимости перепуска во время работы печи старший плавильщик включает электропитание всех механизмов перепуска. Затем для перепуска одного из электродов он нажимает кнопку «Пуск» механизма перепуска и следит за тем, чтобы очеред­ ная отметка мелом на кожухе электрода дошла до мантеля. После этого кнопка «Пуск» отпускается/ Перепуск электрода произведен. Аналогично производится перепуск других электродов. По оконча­ нии данной операции механизм перепуска отключают!

На новых электропечах («Печенганикель») электроды имеют пружинно-гидравлическое устройство для перепуска электродов (см. рис. 47).

При этом перепуск электродов осуществляют следующим обра­

зом:

1. Поворотом ручки первого универсального переключател в положение «—45°» подают напряжение на соленоид золотника гидро­ системы нижнего кольца. Соленоид перемещает золотник, открываю­ щий подачу масла в цилиндры нижнего кольца. Плунжеры цилиндров сжимают пружины, при этом снимается давление со щек нижнего кольца и электрод, защемленный верхним кольцом, под действием

164

собственной тяжести пускается до посадки верхнего кольца на упоры нижнего.

2. Тем же переключателем, поворачивая ручку в положение «О», снимают напряжение с соленоида золотника гидросистемы нижнего кольца. Перемещаясь, золотник отключает подачу масла из цилин­ дров. Давление в цилиндрах падает и пружины вновь зажимают электрод в щеках нижнего кольца.

3.Поворачивая ручку переключателя в положение «-j-45°», подают напряжение на соленоид золотника верхнего кольца: кольцо освобождает электрод. Амортизирующие пружины возйращают верхнее кольцо в первоначальное положение.

4.Поворачивая ручку переключателя в' положение «О», снимают напряжение с соленоида золотника верхнего кольца: кольцо зажи­ мает электрод.

Таким образом, электрод зажат в верхнем и нижнем кольцах и операция перепуска может быть повторена. Каждая операция поз­ воляет перепустить электрод на 100 мм.

В случае, если электрод не перепускается даже при исправных механизмах и гидросистеме, необходимо отключить печь и несколько

После перепуска электродов старший плавильщик обязан осмот­ реть состояние электродов ниже контактных щек. В случае обнаруже­ ния прогара кожуха и течи электродной массы необходимо отклю­ чить печь и заварить отверстие. Иногда перепускать электроды при­ ходится на гораздо большую величину, чем обычно. Например, при обрыве или поломке рабочего конца электрода величина перепуска достигает 2500 мм. В таких случаях для обеспечения нормального обжига перепущенного участка электрода необходимо на некоторое время изменить электрический режим печи.

Обрыв самоспекающегося электрода — тяжелая авария, приводя­ щая к многочасовому простою печи и снижению ее производитель­ ности. В практике эксплуатации электропечей для плавки медно­ никелевых руд и концентратов обрывы электродов сравнительно редки и происходят при нарушении правил изготовления и обслужи­ вания электродов. Рассмотрим несколько возможных случаев обрыва электродов и способы ликвидации этой, аварии.

1.Поломка (обрыв) обожженного конца электрода на 400—700 мм либо под влиянием одностороннего действия откоса шихты на погру­ женный в расплавленную ванну конец электрода, либо из-за обра­ зования пустот в результате ускоренного спекания электродной массы в интервале 400—540° С. В этом случае электрод перепускают на 300 мм. Если после перепуска не удается набрать на фазе нужную токовую нагрузку, то через 3—4 ч производят перепуск еще на 150— 300 мм.

2.Обрыв по необожженной части электрода на 300—500' мм ниже уровня нижних кромок контактных щек, причем электродная масса полностью выпадает из кожуха. Такой обрыв очень опасен, так как

вподсводовое пространство попадает электродная масса, кото­

165

рая при наличии открытых участков расплавленной ванны мгновенно воспламеняется; из печи выделяется большое количество раскаленных газов, которые могут вызвать ожоги и воспламенение горючих мате­ риалов. Причинами обрыва могут быть одностороннее давление откоса шихты, нарушение режима спекания электрода, снижение механи­ ческой прочности соединения отдельных секций кожуха, использова­ ние электродной массы низкого качества, попадание в кожух элек­ трода пыли и т. д.

Для устранения аварии к кожуху электрода приваривают днище из стального листа толщиной 5—8 мм и затем опускают его на 1— 1,2 м под свод. Затем в кожух загружают на 1 м выше уровня контактных щек электродную массу. Печь включают на двух фазах. В течение 10 ч электрод спекается за счет тепла подсводового пространства и за счет тепла от сгорания дров, которые забрасывают в печь под электрод. Затем электрод опускают в ванну и включают под нагрузку. При этом токовую нагрузку на спекаемом электроде в течение первых 6 ч поддерживают не выше 25% от номинальной, затем в течение суток ее постепенно повышают до номинального значения. Первый раз электрод перепускают на 250 мм через 12 ч после начала спекания.

за 3—5 суток. Но до сгорания обломок вносит в работу некоторые осложнения. Периодически подплывая к электроду, он вызывает появление электрической дуги («корочение»), сопровождающееся сильными колебаниями токовой нагрузки и резким треском. При подгрузке шихты обломок отплывает в сторону и «корочение» пре­ кращается.

3. Если при обрыве электрода по необожженной части ниже щек на 300—500 мм электродная масса не выпадает из кожуха и оборвав-, шаяся часть электрода расположена в печи в положении, близком к вертикальному (например, при загрузке «на электрод»), то обломок для придания ему большей устойчивости окружают шихтой. Затем кожух обрезают до уровня массы и перепускают электрод до плот­ ной посадки на оборвавшийся конец; на стык накладывают металли­ ческий бандаж и приваривают его электросваркой. Электрод в тече­ ние 8— 12 ч сращивают на фазовом токе, не превышающем 25% от его номинального значения. В последующие 6—8 ч постепенно набирают полную токовую нагрузку. Во избежание новой поломки электрода его не перемещают вверх в течение 3—4 суток. В этот период мощ­ ность печи регулируют при помощи других электродов.

Эффективный способ ускоренного спекания электрода после обрыва с полным выпадением из кожуха электродной массы разрабо­ тан В. А. Козловским на Норильском металлургическом комбинате. К кожуху электрода приваривают коническое днище и опускают в него графитовый электрод диаметром 300 мм со специальными распорками, которые центрируют его в кожухе. Затем кожух запол­ няют электродной массой и печь включают, поддерживая на отремон­ тированном электроде пониженную нагрузку. Благодаря высокой

166,

1)повседневно контролировать состав шихты электродной массы

иее уровень в кожухах электродов;

2)изготовлять кожухи высокого качества и правильно их нара­ щивать;

3)обеспечивать нормальные условия обжига электродов;

4)регламентировать перепуски электродов по величине и пери­ одичности;

5)устранять причины, вызывающие поломку рабочего конца электрода (например, одностороннее давление откосов шихты на электрод);

6)закрывать кожух электрода крышкой во избежание попадания

внего пыли и других неэлектропроводных материалов.

В практике эксплуатации электродов имеют место случаи «про­ скока» электродов в контактных 'щеках на величину, значительно превышающую обычный размер перепуска. «Проскоки» возникают при неправильном перепуске, некачественной приварке несущих лент к кожуху, сгорания лент вследствие короткого замыкания, неисправности гидравлической системы перепуска. Если «проскок» электрода вызывает нарушение электрического режима печи, то последнюю необходимо отключить и поднять электрод (т. е. пере­ местить его в мантеле вверх, до исходного положения). При гидравли­ ческой схеме перепуска эта операция осуществляется цилиндром обратного перепуска.

Подъем электрода (обратный перепуск) выполняют следующим образом:

1.Поворачивая ручку универсального переключателя в поло­ жение «—45°», подают напряжение на соленоид золотника гидро­ системы нижнего кольца. При этом пружины сжимаются и нижнее кольцо освобождает электрод.

2.Поворачивая второй универсальный переключатель в поло­ жение «верх», подают напряжение на соленоид золотника вертикаль­ ных цилиндров. Штоки вертикальных цилиндров упираются в верх­

нее кольцо и электрод перемещается в мантеле вверх на 100 мм.

3. Поворачивая ручку первого универсального переключателя в положение «0», снимают напряжение с. соленоида золотника гидро­ системы нижнего колйца. Нижнее кольцо зажимает электрод.

4. Поворачивая ручку переключателя в положение «+45°», подают напряжение на соленоид золотника гидросистемы верхнего кольца. Верхнее кольцо освобождает электрод.

5. Поворачивая ручку второго переключателя в положение «низ», снимают напряжение с соленоида золотника гидросистемы

167

верхнего кольца. Верхнее кольцо зажимает электрод и обратный перепуск можно повторить снова.

При подвеске электрода на лентах Висдома обратный перепуск выполняют следующим образом: ниже контактных щек на кожухе электрода закрепляют два полукольца из швеллера, которые кладут на подсводовые балки. Затем ослабляют прижимы контактных щек и мантель вместе с щеками опускают на полукольца. После этого контактные щеки зажимают и электрод поднимают до верхнего концевого ограничителя. Операцию обратного перепуска повторяют до поднятия электрода на требуемую высоту.

Наращивание кожухов электродов

По мере перепуска электродов наращивают новые секции из кожухов. Наращивание ведут при отключенной печи. Эту работу выполняет бригада слесарей. Приваривание новой секции к кожуху — операция очень ответственная, поэтому ее производит квалифици­ рованный сварщик. Порядок выполнения отдельных операций нара­ щивания кожуха зависит от конструкции секций кожуха электрода. Если ребра и кожух не одно целое, а соединены заклепками и пре­ рывистым сварным швом, то кожухи наращивают по следующей тех­ нологии. Новую секцию (длиной 1500 мм) при помощи блока и веревок подвешивают над старой, причем новое звено поворачи­ вают до полного прилегания ребер обеих секций. Ребра старой п новой секции соединяют болтами и приваривают с помощью электросварки. Затем приваривают поясок из листового железа, который соединяет новое и старое звенья кожуха. Поясок состоит из трех частей и приваривается к старой секции с внутренней стороны, а к новой — с внешней.

При изготовлении кожуха в соответствии.с технологией ферро­ сплавных заводов кожух новой секции наращивают иначе. После установки нового кожуха на старый и совмещения ребер их свари­ вают автогенной сваркой. Сварочные работы ведут через специальные окна, получающиеся в результате отгибания заранее надрезанного участка кожуха. Затем окна заваривают и приступают к сварке цилиндров кожухов. Следует отметить, что кожухи отдельных секций имеют незначительную-конусность, за счет которой при уста­ новке кожухов один в другой получается соединение внахлестку, обеспечивающее надежность сварочного шва. На комбинате «Североникель» кожухи электродов наращивают сдвоенными секциями длиной 3000 мм, что позволяет в два раза сократить время простоя печи.

В обязанности бригады по наращиванию кожухов электродов входит также приваривание к наружной стенке кожуха стальных лент, на которые подвешены электроды. Ленты пропускают через тормозное устройство и приваривают к наружной повеРхности кожуха вертикально-прерывистым швом с обеих сторон. ОчеРеД|10е приваривание ленты к кожуху электродов осуществляют после его перепуска на 600—800 мм.

168

Загрузка электродной массы, в кожухи электродов

Загрузку электродной массы в кожухи электродов ведет бригада рабочих-электродчиков. Обычно эта операция по времени совмеща­ ется с операцией наращивания кожухов электрода и производится при отключенной печи. Все операции подготовки электродной массы к загрузке и доставке ее к электродам механизированы. Подготовка электродной массы к загрузке в кожух электрода сводится к дроб­ лению брикетов массы в щековой дробилке до крупности — 50 мм. Дробленую массу загружают в кюбели; кюбели поднимают грузовым лифтом на площадку, где установлены лебедки подъема электродов («Печенганикель»). Затем с помощью тельфера кюбель по монорельсу транспортируют к электроду, в кожух которого необходимо загру­ зить электродную массу. Кюбель с массой устанавливают на раму над кожухом, открывают затвор кюбеля и электродная масса по деревянной трубе засыпается в кожух электрода. При гидравли­ ческой системе перемещения электродов кюбель устанавливают непосредственно на кожух электрода.

Перед засыпкой массы бригадир электродчиков обязан проверить уровень заполнения кожуха электродной массой, простукивая кожух деревянной рейкой. Для доступа к кожуху в мантеле или в экране ниже мантеля прорезают специальные окна. Заполнение кожуха массой можно также проверять и при помощи шнура с гру­ зом, опуская его в кожух в площадки для загрузки электродной массы. Уровень электродной массы в кожухе электрода должен соответствовать технологической инструкции. Например, для элек­ трода диаметром 1100 мм уровень массы следует поддерживать на 500—1000 мм выше верхней кромки контактной щеки.

Для обеспечения нормального режима спекания самоспекающихся электродов и предотвращения их обрывов необходима своевременная загрузка электродной массы в кожух. Если загрузка задерживается, то расплавляется весь столб массы. При этом составляющие электрод­ ной массы разделяются по плотности. Кусочки антрацита и кокса оседают вниз до уровня скоксовавшейся массы, а в вёрхней части остается легкий смолопек. При продолжительном перерыве в загрузке электродной массы происходит коксование одного смолопека, без твердого наполнителя (кокса, антрацита)., являющегося скелетом электрода. Смолопек, скоксовавшийся таким образом, имеет меньшую механическукі прочность, и впоследствии в этом месте возможен обрыв электрода. Кроме того, большой перерыв в загрузкё электрод­ ной массы может привести к нарушению графика перепуска электро­ дов, к неполному использованию электрической мощности, к коксо­ ванию массы в области щек, что ухудшает электрический контакт щека-^-электрод. Превышать установленный уровень сырой элек­ тродной массы запрещается, так как она своей тяжестью оказывает значительное давление на спеченный конец электрода.

169