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

Кладку печіі Можно сушить Дровами или коксом, однако наиболее рациональная сушка электрическим током, так как этот способ обеспечивает равномерный подъем температуры кладки. При сушке электротоком в качестве нагревательных элементов используют нихромовые спирали (так, при сушке печи № 1 НГМК использовали 36 спиралей; длина каждой спирали 36м, сечение 20x1,2 мм2). Спирали подключают к трехфазному трансформатору мощностью 1000 кВА. Мощность трансформатора при сушке печи используют полностью. Для лучшего использования тепла спирали укрывают листами асбеста.

Температуру кладки контролируют термопарами. В зависи­ мости от конкретных условий пуска печь сушат 15—30 суток. К кон­ цу сушки температуру кладки подины1 доводят до 150 °С. В случае сушки электропечей дровами и коксом продолжительность сушки составляет 3—5 суток.

В период сушки подготовляют электроды к спеканию. Для луч­ шего спекания электродов их нижние концы делают коническими и изготовляют из 3—5 мм стального листа; нижнюю торцовую пласти­ ну выполняют из стали толщиной 4—8 мм, цилиндрическую часть кожуха изготовляют по обычной технологии. Электроды опускают в рабочее пространство печи на тумбочки из шамотного кирпича, заранее сооружаемые на подине. Высота тумбочек 900 мм. В кожухи электродов по уровень свода загружают дробленую электродную массу крупностью —40 мм. В период сушки масса расплавляется и уплотняется'.

Электродную массу периодически загружают в кожухи элек­ тродов, и к концу сушки ее уровень должен быть на 0,5 м выше верхней кромки контактных щек.

За несколько дней до конца сушки в печные бункера загружают дробленый (крупность не более 50 мм) или сухой гранулированный отвальный шлак в количестве 400—450 т (общее количество шлака, необходимое для разогрева шестиэлектродной 800-т' печи). После окончания сушки спирали отключают и по возможности извлекают из печи, тумбочки под электродами разрушают. Для защиты подины от прожога в процессе разогрева и для шлакования швов кладки подины и стен в печь загружают отвальный шлак равномерным слоем толщиной 1,5 м. Для того чтобы в последующем облегчить выдачу из печи штейна, шлак на расстоянии 1,5 м от торцовой стены не загружают.

Для спекания электродов на шлаке под поднятые электроды каждой фазы устанавливают металлические ящики с коксом. В ящики на глубину 0,5 м загружают кокс, после этого электроды опускают до соприкосновения с коксом и засыпают последним на высоту 500—700 мм. Перед засыпкой кокса в ящики на их дно для обеспечения хорошего контакта укладывают несколько металли­ ческих полос. Для выхода газов, выделяющихся при спекании электродов, в кожухах электродов пробивают ряд отверстий диамет­

1 Термопара за’глублена в кладку подины на 400 мм.

181

ром 8— 10 мм. Печь включают под напряжение на низшей ступени напряжения трансформатора. Подаваемую мощность в течение 2—3 суток поддерживают до 0,5 МВт, что обеспечивает горение кокса и спекание электродов. По мере сгорания кокса его загружают через околоэлектродные отверстия и загрузочные течки. По истечении 2—3 суток электроды извлекают из печи и осматривают. Рабочие концы электродов должны быть спеченными на высоту 500—600 мм. Убедившись в том, что электроды хорошо спечены, продолжают поднимать мощность в. соответствии с графиком разогрева.

Шлаковая ванна в печн создается за счет расплавления отваль­ ного шлака и периодической загрузки новых порций его. Уровень шлаковой ванны н количество загружаемого отвального шлака определяются оперативным графиком.

Пуск новой печи можно выполнять не только на твердом отваль­ ном шлаке,но и на жидком, взятом из работающей печи цеха. В этом случае после завершения сушки и спекания электродов (на дровах и коксе) печь включают под напряжение и двое суток работают на мощности 2—3 МВт, погружая под электроды кокс. Печь работает в дуговом режиме. Отвальный шлак заливают в печь лишь после продольного расширения кладки пода на 3—4 мм, о котором судят по показаниям реперов (см. ниже). Расширение кладки свидетель­ ствует о закрытии температурных швов и создании условий для начала шлакования поверхности кладки. В печь заливают 150 т шлака, а затем — по 1 ковшу в смену в соответствии с графиком разогрева. Первые порции шлака намерзают на подине в виде нас­ тыли, которая исчезает к концу, пускового периода.

Уровень расплава и настылей под электродами и вдоль боковых стен следует замерять ежедневно и результаты замеров заносить в журнал. При резком подъеме температуры кладки, а также при выде­ лении воды из бетонной подушки подины принимают специальные меры (снижают мощность вплоть до отключения печи, изменяют уровень ванны и т. д.). При температуре подины 600—650 °С включают вентиляторы воздушного охлаждения подины (для печей со встроенными каналами воздушного охлаждения подины). В пе­ риод разогрева запрещается заливка конвертерного шлака и загрузка руды до тех пор, пока расплавленный шлак не достигнет уровня 1200 мм (наличие нерасплавленного шлака на подине не допускается). Загрузку руды и конвертерного шлака, а также выпуск продуктов плавки производят согласно оперативному графику.

Уровень штейна в печи в период ее пуска поддерживают не выше

следить за состоянием пружин на тягах крепления: зазор между витками пружин должен быть равен 3—4 мм. Величину зазора ежесменно проверяют шаблоном. При сжатии пружин выше уста­ новленного предела отвинчивают контргайки и гайки на тягах, приводя зазоры между витками в соответствие с шаблоном. Для контроля за продольным и поперечным расширением кладки перед разогревом печи устанавливают реперы. Обычно расширение печи

182

в результате разогрева составляет 0,7—0,9% от ее начальных раз­ меров. Величину продольного удлинения кладки печи следует учи­ тывать при расположении сводовых колец относительно осей элект­

родов.

На рис. 82 приведен график режима работы электропечи № 1 НГМК в период ее пуска. По данным М. Д. Сударева, после включения печи под нагрузку подаваемую мощность поддерживали в тече-

ние двух суток в пределах 0,4 МВт. Рабочее напряжение соста­ вляло 130 В. В течение двух суток электроды были спечены на высоту 300—400 мм. Дальнейший подъем мощности можно про­ следить по рис. 82. Первая расплавленная ванна под электродами и между ними появилась через четверо суток работы печи. На четыр­ надцатые сутки шлак на подине под электродами был полностью расплавлен и температура подины начала возрастать. Для замедле­ ния подъема температуры подины резко увеличили глубину ванны расплава, залив в печь конвертерный шлак. Шлак из печи начали выдавать через 16 дней после пуска, штейн — через 21 день.

№

Температура штейна первых выпусков была 1250 °С,' шлака — 1300—1350 °С.

При мощности печи 10 МВт и температуре подины 180 °С было обнаружено выделение воды из бетона почти по всей площади подины. В связи с этим мощность печи была временно снижена до 3 МВт, однако из-за жидкой ванны и отсутствия твердого шлака на подине температура ее поднялась со 180 до 480 °С. Общая продолжительность пускового периода электропечи НГМД составила 40 дней (без.сушки). Продольное удлинение печи составило 180 мм.

§ 32. Ремонт электропечи

Оборудование электропечи работает в тяжелых условиях. Испы­ тывая агрессивное воздействие штейна, шлака, химически активных газа и пыли, оно подвергается усиленному износу. Для поддержания оборудования в состоянии, обеспечивающем его высокопроизводи­ тельную работу, необходим своевременный ремонт. По объему про­ изводимых работ различают три вида ремонта электрических печей: текущий (планово-предупредительный и аварийный), средний и капитальный.

Текущий ремонт

Планово-предупредительный ремонт (ППР) — это система меро­ приятий по уходу за оборудованием, восстанавливающая его техни­ ческие качества и предупреждающая возможность выхода обору­ дования из строя. В основу ППР положена плановость и периодич­ ность. Ремонт производится по заранее составленному графику 2—3 раза в месяц. Для проведения ППР в зависимости от объема работ печь отключают на 8—24 ч. Остановка печи на ППР (длитель­ ность до 24 ч) производится с соблюдением следующих правил: после отключения печи электроды погружают в ванну настолько, чтобы при включении печи нагрузка не превысила 3-^5 МВт. Для предотвращения охлаждения ванны печи во время простоя ее поверх­ ность должна быть по возможности полно завалена шихтой. Продукты плавки из отключенной печи не выдают.

Во время ППР проводят ревизию и ремонт загрузочных приспособ­ лений, механизма перемещения электродов, тормозных устройств, системы водоохлаждения и короткой сети электрической схемы печи, а также ремонт огнеупорной кладки стен и свода печи. Помимо ремонтно-механических и электротехнических работ, во время ППР со свода убирают пыль, расчищают отверстие для заливки оборотного шлака от корок, замеряют состояние подины печи под электродами, чистят газоходы и т. д. При плохом состоянии отдель­ ных секций свода время остановки печи на ППР используют для кладки нового свода, не забывая при этом о ревизии и ремонте механического и электротехнического оборудования.

Для успешного проведения ППР необходима заблаговременная подготовка нужных материалов, отдельных деталей и узлов обору­ дования. Все ремонтные работы проводят силами электромеханиче-

184

ской службы металлургического цеха и подрядных организаций, уборочные работы —: рабочими технологической бригады, обслужи­ вающей электропечь, ькладку футеровки — специальной бригадой каменщиков вместе с технологическими рабочими. После окончания ППР мастер и старший плавильщик обязаны тщательно осмотреть все оборудование,, обратив особое внимание на состояние изоляции токонесущих деталей. После включения печи поднимают токовую нагрузку постепенно, так как быстрый подъем мощности может привести к поломке электродов.

Аварийные ремонты проводят при внезапных повреждениях

опасные и тяжелые условия труда для обслуживающего персонала: резко повышается загазованность, запыленность и температура воздуха на загрузочной площадке печи, кроме того, значительное тепловое излучение может очень быстро вывести из строя арматуру водоохлаждения электрододержателя, надсводовые тяги и балки. Ввиду неизбежных осложнений при эксплуатации печи без свода последний ремонтируют аварийно.

Упавшую секцию свода электропечи ремонтируют следующим образом (рис. 83): сразу же после отключения печи для ремонта свода обрудіают оставшиеся участки секции свода и обнажают пятовые кирпичи, на которые опирается свод. Затем на ванну печи в ремонтируемой области загружают руду вплоть до уровня пятового кирпича. Откосы руды выравнивают и на образовавшуюся площадку устанавливают поперек печи с интервалами в 2 м кружала — дере­ вянные щиты, имеющие форму сегмента. ■Радиус сегмента равен

1S5

радиусу кривизны свода, а основание — ширине печи. Концы круЖал следует устанавливать на 40 мм ниже основания пятового кирпича. Поверх кружал настилают деревянную опалубку из досок толщиной 40 мм. Свод складывают из шамотного клинового и прямого кирпи­ чей. Для расклинивания свода и увеличения его прочности через определенное число рядов кирпича (8—10) устанавливают ряд зам­ ковых кирпичей, которые забивают после окончания кладки секции.

из печи расплавленных продуктов плавки, особенно штейна. Подтеки штейна разрезают облицовочные плиты, наличники и тяги, вызывая ослабление каркаса печи. Аварийный выход штейна и шлака из печи приводит к остановке печи и срыву производственного плана. При ликвидации последствий течи восстанавливают «сгоревшие» конструкции, убирают расплав с площадок и из аварийной ямы.

При попадании на шлихтованный участок шинопакета проводящих материалов (рудной или угольной пыли) происходит короткое замы­ кание, перерезающее шины токопровода. Короткое замыкание шино­ пакета вызывает длительный простой (12—20 ч) печи, что связано с большим объемом ремонтных работ. При ремонте заменяют отдель­ ные сгоревшие шины и обоновляют изоляцию между ними.

Постоянное соблюдение технологии электроплавки н тщательное проведение ППР сводят к минимуму аварии и связанные с ними ремонты.

Средний ремонт электропечи

Объем работ при среднем ремонте значительно больше, чем при текущем. Продолжительность среднего ремонта 5—7 суток. Средний ремонт состоит в замене отдельных изношенных узлов оборудования печи, а также в частичном обновлении огнеупорной кладки ее стен.

В процессе длительной работы огнеупорная футеровка • стен печи сильно пропитывается расплавленными материалами, в резуль­ тате чего физико-химические свойства огнеупоров ухудшаются, кладка стен изнашивается. Как показала практика, торцовые стены с отверстиями для выпуска продуктов плавки подвержены износу в большей степени, чем боковые, защищенные откосами шихты. Поэтому для предотвращения аварий периодически обновляют кладку торцовых стен электропечи.

На комбинатах «Североникель» и «Печенганикель» средний ремонт электропечи проводят раз в 1— 1,5 года. Глубину ванны печи снижают до 1000— 1400 мм. После отключения печи приступают к разборке кладки торцовых стен. Стенку штейнового торца разби­ рают до стыка с подиной, стенку шлакового — на высоту шлаковой ванны. Кроме того, по возможности полно механическим способом (разбуриванием) удаляют настыль в области штейнового торца. Новую кладку возводят насухо, лишь неплотности между старой и новой кладкой заделывают забутовкой, состоящей из раствора жидкого стекла и магнезитового порошка. Средний ремонт электро­

186

печей Норильского комбината проводят раз в три месяца. Подготовка к ремонту аналогична выше описанной. Во время ремонта обновляют кладку в области штейновых шпуров на два кирпича, а в области шлаковых — на всю толщину кладки. Наряду с перечисленными работами во время среднего ремонта заменяют износившиеся кон­ тактные щеки, ремонтируют систему водоохлаждения и загрузочные устройства.

Капитальный ремонт электропечи

Наиболее сложен из-за большого объема работ капитальный ремонт электропечи. Капитальный ремонт электропечи ведут при значительном износе огнеупорной кладки стен и свода печи, токоподводящей системы, механизмов загрузки и других элементов печи. Время работы печи от одного капитального ремонта до другого называется кампанией печи.

В настоящее время в результате внедрения принудительного водяного охлаждения кладки стен с помощью закладных кессонов и воздушного охлаждения подины кампания мощных электропечей для плавки медно-никелевых руд и концентратов составляет 3—5 лет. В процессе эксплуатации электропечи элементы ее огнеупорной кладки подвергаются разрушающему действию продуктов плавки в различ­ ной степени. В наилучших эксплуатационных условиях находится подина электропечи, постоянно защищенная настылью толщиной от 250 до 400—800 мм (у торцов печи). Так, на печах комбината «Печенганикель» подина электропечей служит .20 лет, на печах же комбината «Североникель» подину печей перекладывают при каждом капитальном ремонте (один раз в три-четыре года).

Условия службы свода печи благоприятны, так как шлаковая ванна покрыта откосами шихты и свод не подвержен действию высо­ ких температур. Кроме того, свод защищен настылью,образовавшейся из брызг шлака, которая в значительной степени увеличивает его прочность. При безаварийной работе печи (при отсутствии «хлопков», выбросов массы, перекосов электродов) свод мог бы простоять всю межремонтную кампанию.

Наибольшему износу подвергается кладка боковых и торцовых стен, особенно в области штейновых и шлаковых шпуров, и по гра­ нице зеркала расплава со стенами печи. В этой зоне из-за частых колебаний уровня шлаковой ванны стенка печи испытывает резкие температурные колебания, что вместе с размывающим действием шлака способствует ее износу (рис. 84). Для обновления изношенных узлов и элементов электропечь приходится останавливать на капи­ тальный ремонт, который состоит из следующих основных органи­

тальному ремонту печи предшествует большая подготовительная работа. Специальная комиссия подготавливает дефектную ведомость о состоянии печи, в которой перечисляются необходимые ремонтные

187

работы и количество материалов, потребное для ремонта. Комиссия

лиц, ответственных за своевременное и качественное исполнение этих работ. Во время подготовки к капитальному ремонту в цех подвозят огнеупорный кирпич и другие материалы и складывают вблизи от печи. Для механизации трудоемких работ подготавливают соответствующие механизмы: отбойные молотки, перфораторы, тран­ спортные и грузоподъемные устройства. Перед тем как остановить

Рис. 84. Характеризноса огнеупорной футеровки боковых стен электропечи комбината «Североннкель» (средняя мощность 26 МВт) за кампанию продолжительностью 2,5 года:

2100 мм — уровень шлака; 900—500 мм — уровень штейна

печь изготовляют металлоконструкции для ремонта крепления печи, загрузочные трубы и воронки, новую токоподводящую систему и т. д. На случай возможной течи расплава через огнеупорную кладку в период выпуска и разогрева аварийную яму полностью очищают от холодного расплава.

В ы п у с к из п е ч и р а с п л а в л е н н ы х п р о д у к ­ т о в . Перед остановкой электропечи на капитальный ремонт из печи выпускают расплавленные продукты плавки. Чем меньше расплава и настылей остается в печи, тем меньше будет продолжительность и стоимость капитального ремонта. Поэтому стремятся возможно полнее оплавить настыли и удалить из печи расплав. К оплавлению настылей на стенах и своде приступают после расплавления всей находящейся в печи шихты. Оплавление длится 12—18 ч при рабочей

18.8

мощности 20—25 МВт. При этом шихту загружают в ограниченном количестве, печь переводят на дуговой режим работы (за счет пере­ ключения трансформатора на высокую ступень напряжения и под­ грузки кокса), штейн из печей не выдают, глубину шлаковой и штейновой ванны поддерживают максимальной. В период оплавления печи обрушают свод и расплавляют его, что позволяет сократить затраты труда при последующей разборке печи. -

По окончании периода интенсивного оплавления постепенно снижают (рис. 85) нагрузку и начинают выпуск шлакового расплава

ного отключения печи путем промера настыли стальными ломи­ ками.

Шлак из печи выпускают до тех пор, пока уровень его не снизится до уровня нижней шлаковой летки. Затем через верхний штейновый

.шпур выпускают штейн. После выпуска штейна из этого же шпура по возможности полно выпускают оставшийся в печи шлак. Затем вновь приступают к выпуску штейна, но уже из самого нижнего штейнового шпура. Полностью удалить расплав из печи не удается. Уровень оставшегося в печи расплава составляет 350—400 мм (250—300 мм штейна и 100—150 мм шлака). В период оплавления печи тщательно следят за температурой подины и боковых стен. Для ликвидации возможной течи расплава к магистрали для сжатого воздуха присоединяют шланги с наконечниками из металлических труб и в нескольких местах развешивают их возле печи. Во время оплавления освобождают от шихты печные бункера для их ремонта. Выпуск из печи расплава длится 40—50 ч, затем печь отключают и приступают к ее ремонту.

Ка п и т а л ь н ы й р е мо н т. Капитальный ремонт проводят

вочень сжатые сроки, поэтому необходима хорошо продуманная

189

организация труда. Ниже описан опыт проведения капитального ремонта рудных электропечей комбината «Печенганнкель». Основные моменты организации капитального ремонта электропечей на этом комбинате присущи другим медно-никелевым заводам. Сразу же после отключения печи на ремонт приступают к демонтажу шлаковых

иштейновых желобов, снимают облицовочные плиты с торцов печи

иразбирают кладку торцовых стен до уровня пода. Обычно внешние полтора-два ряда кирпичей по толщине кладки разбираются хорошо. Внутренние ряды кладки, пропитанные расплавленными продуктами, представляют собой высокопрочную монолитную массу. Их выбивка требует затраты значительных усилий.

При правильно проведенном оплавлении печи зона сопряжения кладки стенок и подины не имеет настылей, поэтому разборка про­ дольных боковых стен идет сравнительно быстро (за 3—4 суток). Боковые стены разбирают до их сопряжения с подиной'печи. Основ­ ная трудоемкая работа при холодном ремонте печи состоит в выбивке подовой настыли со стороны торцовых стен электропечи (примерно на 1000—2500 мм с каждого торца). Настыль удаляется для того, чтобы при сооружении новой торцовой стены ее можно было уложить на старую кладку без зазоров. Кроме того, выбивка настыли спо­ собствует обеспечению нормальной работы штейновых шпуров при эксплуатации печи.

Настыль разбуривают буровыми станками типа БМК. Вдоль торцовой стенки на расстоянии 250 мм от края настыли пробуривают несколько рядов отверстий диаметром 70 мм. Расстояние между рядами, равно 200 мм, между центрами отверстий 85—90 мм. Сква­ жины бурят вертикально, глубина их соответствует высоте настыли; затем в скважины забивают стальные клинья и скалывают слои настыли. Для выбивки настыли применяют также отбойные молотки.

По окончании выбивки торцовых и боковых стен специальная комиссия проверяет состояние подины и составляет соответствующий акт. Если наружный ряд подового кирпича, с которым соприкасается

кладка торцовой стенки, имеет изъяны (сколы, трещины и т. д.), то его выбивают и заменяют новым. При удовлетворительном состоя­ нии подины бригада каменщиков приступает к возведению огне-, упорной кладки стен. Если же необходимо полное обновление кладки пода, то после выпуска расплавленных продуктов в печь заливают воду. Охлаждение и заливка водой длятся двое суток. В результате быстрого охлаждения огнеупорная футеровка и бетонная подушка пода сильно растрескиваются и легко поддаются разборке.

После полного демонтажа кладки печи изготовляют деревянную опалубку и бетонируют подушку. Для быстрейшего схватывания огнеупорного бетона его прогревают электрическим током. Затем на затвердевшей бетонной подушке выкладывают кирпичную огне­ упорную футеровку пода. При возведении кладки обращают особое внимание на качество сопряжения футеровки подины и стен печи. Стены кладут насухо, оставляя необходимое число температурных швов. При кладке шлакового пояса печи внутрь стен на глубину 230—460 мм закладывают медные водоохлаждаемые кессоны (рис. 26).

190