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

Рис. 31. Расположение температурных

из 75% хромом'агнезитового порошка и 25% смеси смолы с песком в соотношении 1 : 10. Сечение канала составляет 65x300 мм2. Рас­ стояние между каналами 300 мм. Расход воздуха на охлаждение по­ дины электропечи мощностью 33 000 кВт составляет 60 000 м3/ч. Новый способ воздушного охлаждения подины позволил ликвиди­ ровать аварии из-за течи штейна через подину и создал условия для работы печей на полной мощности трансформаторов.

Стены

Кладка продольных и торцовых стен электропечи опирается на подину. Стены в области расплава выложены из магнезитового или хромомагнезитового кирпича. Кладка стен выше возможного уровня расплава выполнена из шамота.

Продольные стены новых электропечей комбинатов «Печенганикель» и Норильского выположены из хромомагнезитового кир­

кель» показан на рис. 32.

Кладку торцовых и продольных стен выполняют всухую с тем­ пературными зигзагообразными швами. Количество и размеры шва определяются температурным режимом кладки. Внутренние ряды имеют больше швов, наружные — меньше.

Например, на одном из заводов температура внутреннего ряда кладки продольных стен электропечей достигает 1300° С; темпера­ турные швы расположены через восемь кирпичей, толщина шва

82

2,6 мм. Средний ряд кладки имеет температуру 600—700° С и тем­ пературные швы расположены через 15 кирпичей. Во внешем ряду температурных швов нет.

В последние годы для увеличения кампании печей широко при­ меняют принудительное охлаждение стен электропечи с помощью водоохлаждаемых медных кессонов, углубленных в кладку шлако­ вого пояса на глубину 230—460 мм. Кессоны располагают по высоте кладки через один или два ряда кирпичей (см. рис. 30). Форма и размеры кессонов показаны на рис. 33.

Свод

Руднотермические электропечи имеютсвод арочного типа из огнеупорного кирпича. Стрела свода составляет 1/10—1/12 внутрен­ ней ширины печи. Основанием свода служат пятовые кирпичи,

Рис. 34. Расположение загрузочных отверстий в своде электропечи

опирающиеся на подпятовые балки. Подпятовые балки расположены вдоль боковых стен и прикреплены к вертикальным колоннам кар­ каса. При таком способе закрепления свода уменьшается его давле­ ние на стены,-чтак как подпятовые балки принимают всю тяжесть свода.

Поскольку температура подсводбвого пространства руднотерми­ ческих электропечей не превышает 400—600° С, для кладки свода применяют шамотный кирпич. Необходимая крутизна свода обеспе­ чивается применением прямого'( 3 0 0 X 150X65 мм) и клинового (3 0 0 Х X 150x75x55 мм) кирпича. В зависимости от крутизны свода кли­ новые кирпичи кладут через 3—4 прямых кирпича. Кладку ароч­ ного свода ведут по опалубке всухую, без раствора. Продольные швы свода делают без перевязки, поперечные — вперевязку.

Арочный свод по длине печи делится на отдельные секции, размер секции 3—6 м. При кладке свода между секциями оставляют тем­ пературные швы шириной 25—30 мм. В зависимости от конструкции

печи в своде располагают три или шесть отверстий для электродов. Эти отверстия обрамляют кольцом из фасонного кирпича. Зазор между кольцом п электродом не должен превышать 50—80 мм. На электропечах Норильского комбината околоэлектродные кольца изготовлены из огнеупорного бетона. Кольца бетонируют непосред­ ственно на печи во время планово-предупредительного ремонта и подвешивают к иадсводовым балкам с помощью тяг.

Для подачи шихты в печь служат загрузочные воронки, вмонти­ рованные в своде в отверстия диаметром 300—600 мм. Расположение загрузочных воронок обусловливается принятой системой загрузки и должно обеспечить равномерную загрузку шихты на всю поверх­ ность ванны (рис. 34). Обычно трехэлектродные электропечи имеют в своде 16 загрузочных отверстий, шестиэлектродиые 24. Для отвода газов в своде по торцам и по длине печи расположены отверстия диа­ метром 800— 1500 мм под газоходы. Трехэлектродные печи имеют два газохода, шестиэлектродные 5—6.

Для замера уровня ванны оставляют в своде печи специальное отверстие размером 150x100 мм2. Со штейнового торца по осп печи в своде делают армированное швеллером отверстие размером 800 X Х400 мм2 для чистки конца желоба, служащего для слива оборот­ ного конвертерного шлака. Это отверстие должно плотно закры­ ваться во избежание подсоса в печь холодного воздуха.

Важнейший недостаток арочного свода из шамотного кирпича — малая механическая прочность из-за большого количества в нем отверстий. Даже при слабом «хлопке» — взрыве, возникающем в печи при плавке сырой шихты,'свод часто обрушивается. Прочность іі герметичность свода можно повысить, если сделать его из огнеупор­ ного железобетона. Значительный опыт по эксплуатации железо­ бетонных сводов электропечей накоплен на комбинате «Печенганикель».

Приспособления для загрузки шихты в электропечь

Шихта поступает в электропечь из бункеров, расположенных над печью со стороны шлакового торца.

Электропечи старой постройки загружают при помощи скреб­ ковых транспортеров, проходящих вдоль обеих длинных сторон печи, и загрузочных течек, подающих шихту в подсводовое про­ странство. Из бункеров шихту подают и дозируют тарельчатыми пи­ тателями. Загрузочные течки расположены в своде печи с таким рас­ четом, чтобы зеркало ванны было по возможности закрыто шихтой. Рассмотрим устройство механизмов для подачи шихты в печь.

Т а р е л ь ч а т ы й п и т а т е л ь (рис. 35) состоит из закреп­ ленной на валу горизонтальной тарелки. Вал крепится в подшипни­ ках станины. Шихта поступает на тарелку через трубу, которая верх­ ним концом прикреплена к разгрузочному отверстию бункера. Ниж­ ний конец трубы не доходит до поверхности тарелки. Трубу окружает цилиндрический кожух, так называемый телескоп, который может быть приподнят или опущен с помощью винтового устройства. Это дает возможность регулировать на тарелке высоту слоя поступающей

84

ных патрубков из жароупорного чугуна. Крепятся патрубки к ос­ новной трубе с помощью болтового соединения. Для прекращения подачи шихты в печь трубы загрузочных течек имеют рычажные или пневматические затворы (шиберы).

Загрузочные приспособления электропечей старой конструкции хорошо зарекомендовали себя на практике. Однако в последние годы в связи с проблемой автоматизации загрузки электропечей схема подачи шихты подвергалась изменению. Дело в том, что транспор­ тировка II распределение шихты по длине печи с помощью скребко-

Рис. 37. Схема автоматизированчой загрузки руднотермической печи:

1 , 6 — стационарные транспортеры; 2, 7 — реверсивные транспортеры; 3, 8 — бункера; 4 — питатель;-5, 9 — уровнемеры; 10 — электрод; 11 — течки

вых транспортеров сильно осложняет задачу полной автоматизации загрузки. Поэтому загрузочные приспособления вновь построенных печей значительно отличаются от аналогичных устройств на ранее построенных пенах. Например, на печах Норильского комбината и на новых печах комбината «Печенганикель» (рис. 24—25) загрузка шихты выполняется следующим образом: шихта из бункеров лен­ точными или вибрационными питателями подается на стационарный ленточный, а затем по течке — на реверсивные транспортеры, рас­ положенные по обеим сторонам печи. Реверсивные транспортеры подают шихту в двенадцать промежуточных бункеров (по шесть бун­ керов с каждой стороны печи). Каждый бункер (рис. 37) имеет по две течки (трубы диаметром 420—600 мм), которые опущены под свод печи на 500—700 мм. Нижняя часть течки изготовлена из жа­ роупорного чугуна. При эксплуатации печи все.промежуточные бун­ кера заполняются шихтой, которая по течкам распределяется по ванне печи, образуя конусы (откосы). По мере плавления и оседания конуса шихта из бункера по течке загружается в печь. На.печах ком­ бината «Печенганикель» для прекращения подачи шихты в печь течки имеют пневматические затворы (см. рис. 30).

86

/

Отверстия для выпуска продуктов плавки

Для выпуска штейна в торцовой части электропечи (см. рис. 27, а) служат три или четыре шпуровых отверстия, расположенных на различных отметках (200—500 мм) выше уровня пода. Обычно штейн

Рис. 38. Устройство для выпуска штейна:

1 — шпуровая плнта; 2 — клин для крепления кессона; 3 — подвод поды в кессон; 4 — кольцо-кессон; 5 — полукольцо; 6 — клин для крепления хомута; 7 — хромомагнезнтовая втулка; 8 — хомут; 9 — болт для крепления полукольца

электроплавки несколько перегрет (температура его достигает до 1300° С). При выпуске перегретого штейна-кладка стен в области шпурового отверстия пропитывается штейном, а само отверстие разъедается и диаметр его увеличивается. Для калибровки диаметра шпурового отверстия его закрывают снаружи огнеупорной втулкой из термостойкого 'хромомагнезита с отверстием диаметром 30 мм. Наряду с хромомагнезитовыми втулками нашли применение графито­ вые втулки с отверстием диаметром 50 мм.

87

Устройство для выпуска штейна показано на рис. 38. Втулка вставлена в вырез вставыша — съемной шпуровой плиты таким образом, чтобы ось. отверстия втулки совпадала с осью шпурового отверстия. Крепление н центрирование втулки осуществляют при помощи массивного чугунного кольца, хомута и клиньев. Съемная шпуровая плита крепится к кожуху печи накладками или клиньями. Применение клиновых креплений более рационально, так как оно позволяет более плотно подгонять поверхности деталей к кладке

ибыстро собирать и разбирать их. Втулку и съемную плиту устанав­ ливают на растворе огнеупорной глины. Съемную шпуровую плиту

икольцо для крепления втулки следует выполнять кессонированными. Охлаждение -этих деталей водой увеличивает срок службы кладки и втулки, а также способствует безаварийной работе шпура.

На электропечах новой постройки применяют иную конструкцию штейновых шпуров. К плите кожуха печи в области шпура прива­ ривают короб из стального листа толщиной 30 мм. В этом коробе выкладывают из хромомагнезита выносную кладку, которая имеет высоту 1200 мм, ширину 700 мм, толщину 460 мм. По боковым сто­ ронам выносной кладки устанавливают два медных водоохлаждаемых кессона размером 600x460x65 мм. Каждый кессон на 230 мм-за­ ходит в основную кладку торцовой стены и на 230 мм в выносную кладку. Шпуровая плита крепится к коробу выносной кладки на­ кладками и клиньями. Крепление втулки аналогично вышеописан­ ному. Применение выносной кладки обеспечивает надежную экс­ плуатацию шпуров и сокращает время на ремонтные работы.

Желоба для слива штейна'в ковши изготовляют из ’ отдельных чугунных секций, футеруют хромомагнезитовым кирпичом и заправ­ ляют огнеупорной глиной и электродной массой.

Шлак выпускают через 3 или 4 шпуровых отверстия, располо­ женных в торце печи (см. рис. 27, б) на расстоянии 1450—1750 мм

от подины (из зоны шлаковой ванны, содержащей минимальное ко­ личество цветных металлов). Слева и справа от шпура на расстоянии 230 мм от его оси устанавливают вертикальные медные водоохлаждаемые кессоны, которые на 460 мм углубляют в кладку. Шпуровые отверстия для выпуска шлака ограничены водоохлаждаемой медной втулкой с отверстием диаметром 60—100 мм. Втулка закреплена в медной или стальной водоохлаждаемой съемной шпуровой плите. Поверхности втулки и шпуровой плиты, соприкасающиеся с кладкой, обмазаны глиной. Под втулкой на съемной плите установлен кессонированный поджелобок, направляющий струю в водоохлаждаемый желоб. Секции желоба изготовлены из стального или медного листа.

Отвод газов

Из электропечей с тремя электродами газы удаляются через два газохода эллиптической формы с размером осей 2,5 X 1,8 м, распо­ ложенные по торцам печи. Газы из шести электродных печей уда­ ляются через пять или шесть газоходов, два из которых расположены у торцовых стен, а остальные— у боковых стен посередине печи,

88

*

Такое рассредоточение газоходов обеспечивает равномерное удале­ ние газов по всей длине подсводового пространства. Торцовые газо­ ходы печей новой конструкции имеют диаметр 1200 мм, сред­ ние 800 мм.

Газоходы изготовляют из листовой стали толщиной 8 мм без огне­ упорной футеровки вследствие невысокой температуры отходящих газов. Отдельные печные газоходы подсоединены к общему газо­ ходу-коллектору диаметром до 4 м. Коллектор направляет печные газы в дымовую трубу, через которую они выбрасываются в атмо­ сферу. Необходимое разрежение в газоходной системе создается тя­ гой в трубе. Величина разрежения зависит от высоты трубы, тем­ пературы отходящих газов и наружного воздуха. Для предотвраще­ ния выделения газов через отверстия в своде разрежение в печи должно быть в пределах 1,0—1,5 мм вод. ст. Разрежение в печах регулируют с помощью шиберов в газоходах. На новых электропе­ чах предусмотрено автоматическое поддержание заданного разреже­ ния в печи.

В сборном газоходе-коллекторе и затем в пылевой камере оса­ ждаются грубые фракции пыли, выносимой из печи отходящими га­ зами. Для выпуска из коллектора пыли имеются специальные люки с затворами. Для механической очистки коллектора от пыли в нем устанавливают плавающий шнек. На комбинате «Североникель» для снижения потерь металлов с отходящими газами последние направ­ ляют в электрофильтры, где улавливаются тонкие фракции пыли.

Система вентиляции

При рудной электроплавке сернистые и другие вредные газы, загрязняющие атмосферу цеха, выделяются при выпуске расплав­ ленных продуктов плавки, через отверстия в своде печи (при его плохой герметизации и недостаточном разрежении в подсводовом пространстве). Для ликвидации загазованности на рабочих местах электропечи оборудуют местной вытяжной вентиляцией. Сернистый газ отсасывается от штейнового и шлакового ковшей через поворот­ ные зонты, соединенные с вентиляторами производңтельностью до 40 000 м3/ч. Над шпуровыми отверстиями для выпуска штейна и шлака укрепляют специальные короба с шиберами, позволяющими отсасывать газы от того или иного шпура. ~

Штейновые и шлаковые желоба в период выдачи продуктов плавки закрывают съемными коробами, из-под которых одна часть газа от­ сасывается под зонт над ковшом, другая в короб над шпуровым от­ верстием. На печах комбината «Печенганикель» площадки, для вы­ пуска шлака и штейна оборудованы шторными укрытиями, которые изолируют рабочие места от окружающего пространства. Отсос газов из-под укрытий позволяет поддерживать на площадках условия труда, отвечающие санитарным нормам. Практикуется также отсос газов с загрузочной площадки печи. Так, на электропечах

89

50 000 мй/ч (см. рис. 23). Помимо вытяжной вентиляции, электропечи оборудуются приточной вентиляцией, подающей свежий воздух на рабочие площадки печи. Для организации естественной вентиляции в кровле цеха над электропечами имеется система вытяжных шахт.

Контроль теплового режима печи

Для контроля за температурой кладки подины и стен печи, а также за температурой отходящих газов в кладке и газоходах устанавли­ вают термопары. На подине термопары располагают под электро­ дами, в боковых стенах — на уровне шлаковой и штейновой ванн. На шестиэлектродной электропечи для контроля температуры кладки устанавливают 18 термопар: 6 — в подине печи, 12— в боковых стенах. Термопары заглублены в кладку подины на 400—500 мм, в кладку стены — на 350 мм. Показания термопар фиксируют само­ пишущие милливольтметры, установленные на щите теплового кон­ троля.

§ 16. Самоспекающиеся электроды

Устройство самоспекающихся электродов, состав электродной массы и режим ее спекания

Важнейшей частью конструкции электропечи являются элек­ троды. Электроды служат для подвода электрического тока в ванну печи. От физических и химических свойств материала, из которого изготовлен электрод, а также от качества его изготовления во многом зависит нормальная работа электропечи. Электроды должны обла­ дать следующими основными свойствами:

1)' высокой электропроводностью;

2)достаточной механической прочностью при высокой темпера­

туре;

3)высокой температурой начала окисления на воздухе;

4)высокой химической стойкостью по отношению к продуктам плавки.

Этим требованиям отвечают электроды из углеродистых материа­ лов. На электропечах для плавки медно-никелевых руд и концентра­ тов применяют непрерывные самоспекающиеся электроды, основные свойства которых приведены ниже.

Непрерывный самоспекающийся электррд представляет собой ци­ линдрический металлический кожух с выступающими внутрь реб­ рами, заполненный электродной массой. Кожух служит формой для

90