124808 (717466), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Высота плавильного пространства Н1 равная расстоянию от порога рабочего окна до пят свода, у печей большой емкости связана с диаметром ванны следующим соотношением: Н1 /D = = 0,42:0,44. Увеличение высоты кожуха дает возможность повысить в шихте долю более дешевого легковесного лома, тем самым уменьшить количество дополнительных подвалок шихты, т.е. повысить производительность печи и снизить себестоимость стали. Наклон футеровки стен обычно делают примерно 100 мм на 1 м высоты; отсюда диаметр плавильного пространства на уровне пят свода (верхней кромки кожуха) Вх = Dп. п + 2 100H1.
Высота подъема свода Н3 зависит от материала огнеупорной кладки и находится в следующем соотношении с диаметром плавильного пространства: Н3/Dп,п = 1/8—1/9.
§ 4. Футеровка основной электродуговой печи
Футеровка электродуговых печей выполняется из основных или кислых огнеупорных материалов. Наиболее распространены печи с основной футеровкой, в них выплавляется сталь для слитков, в печах с кислой футеровкой выплавляется небольшое количество стали преимущественно для фасонного литья.
Отдельные части футеровки — подина, стены и свод — работают в различных условиях, что и обусловливает неодинаковую их стойкость. В наиболее тяжелых условиях находятся свод и стенки печи. Эти части футеровки, и особенно свод, подвергаются значительному перегреву за счет лучистой энергии электрических дуг, химическому воздействию раскаленных газов, содержащих окислы железа и известковую пыль. Они также испытывают резкие перепады температур, особенно в период загрузки шихты, и значительные механические напряжения. Различные условия работы существенным образом отражаются на конструкции отдельных частей футеровки, способах их изготовления и сортах применяемых огнеупорных материалов.
Подина основной печи ДСП-80 (см. рис. Ш) состоит из верхнего рабочего набивного слоя, кирпичного основания и теплоизоляционного слоя. Теплоизоляция подины включает: слой листового асбеста (20 мм), укладываемого на днище кожуха, и слой шамотного порошка (20 мм), на который укладывают два ряда нормального шамотного кирпича на плашку (130 мм). На теплоизоляционном слое возводится кирпичное основание подины, состоящее из нескольких рядов магнезитового кирпича (толщина 575 мм). Кладка выполняется таким образом, чтобы вертикальные швы в соседних рядах не совпадали друг с другом, что затрудняет проход жидкого металла в случае местного разрушения рабочего слоя подины через кладку.
Верхний рабочий слой подины изготавливается набивкой из магнезитового порошка с добавками в качестве связующих: каменноугольной смолы (10% по массе) и пека (~1%). Толщина набивки 150 мм. Общая высота футеровки подины составляет 900 мм.
В печах емкостью 80 т стойкость подины составляет 1300—. 1800 плавок, в печах меньшей емкости — до 5000 плавок.
Кладка стен основных электропечей ДСП-80 выполняется из большемерного безобжигового магнезитохромитового (толщина 380 мм) или периклазошпинелидного кирпича (толщина стен 460 мм).
Стойкость стен крупных печей до 100—150 плавок.
Свод основных печей средней и большой емкости на наших заводах набирают преимущественно из магнезитохромитового кирпича; ранее для сводов использовали динасовый кирпич.
Динасовые своды обладают низкой стойкостью, что связано с их оплавлением, вызываемым взаимодействием кремнезема с известковой пылью и окислами железа, содержащимися в атмосфере печи.
В настоящее время динасовые своды на наших заводах применяют в печах малой емкости. За рубежом динас еще остается наиболее распространенным материалом для сводов основных печей, что обусловлено высокой стоимостью магнезита и отсутствием месторождений его сырья в США, Англии, ФРГ и других странах. В США на ряде заводов для повышения стойкости сводов их выкладывают из высокоогнеупорного высокоглиноземистого (муллитового и силлиманитового) кирпича, содержащего до 60—70 А12О8. Применяют также комбинированные своды, выкладываемые из двух или более видов огнеупоров: из динасового, особого шамотного и муллитового кирпича.
Стойкость магнезитохромитовых сводов в 2—3,5 раза превышает стойкость динасовых и достигает 100—200 плавок (более высокие показатели относятся к печам меньшей емкости).
Свод набирают из кирпича на специальном шаблоне в сводовом кольце. Благодаря выпуклости шаблона кладка свода получается с необходимой кривизной, оцениваемой величиной стрелы подъема, которая обеспечивает его прочность. Отношение стрелы подъема к диаметру свода зависит от материала свода. Для магнезитохромитового свода оно составляет 1 : 7 до 1 : 8, а для динасового — не менее 1 : 12.
Толщина свода у печей емкостью 30—80 m достигает 300 мм. По окончании изготовления подины и стен устанавливают свод и электроды и производят сушку футеровки и спекание набойки подины. Для этой цели в печь загружают слой кокса толщиной 200—400 мм, опускают на него электроды и включают ток. Под действием раскаленного кокса происходит удаление летучих, коксование смолы и пека и образование из отдельных зерен магнезита, сцементированных коксовой решеткой, прочной монолитной массы.
§ 5. Электроды
Подвод тока в плавильное пространство электродуговой печи осуществляется тремя электродами цилиндрической формы. Материал электрода в силу специфичности условий его работы должен обладать хорошей электропроводностью и в то же время выдерживать весьма высокие температуры. Кроме того, электрод должен иметь достаточную механическую прочность и сопротивляемость окислительному воздействию атмосферы печи. Он не должен разрушаться под действием собственной массы и при наклоне печи во время выпуска металла. Этим требованиям в достаточной мере удовлетворяют только изделия из углерода, а именно — угольные и графитированные электроды. Угольные электроды применяются в печах малой емкости (обычно не более 5 т), графитированные — в печах средней и большой емкости. Угольные электроды изготавливают из антрацита или термоантрацита, литейного, нефтяного кокса, природного графита с добавкой в качестве связующих каменноугольного пека и смолы. Прокаленные и измельченные материалы определенного гранулометрического состава смешиваются, прессуются, обжигаются при температуре 1300° С, а затем подвергаются механической обработке для получения необходимых размеров. Для изготовления графитированных электродов, используют высококачественные, малозольные сорта нефтяного или пекового кокса и смолопека. Технология их изготовления подобна угольным. Дополнительно, для их графитизации, т. е. получения укрупненных кристаллов графита, электроды подвергаются длительному обжигу при температуре около 2500° С.
Графитированные электроды по сравнению с угольными имеют ряд преимуществ, которые и предопределяют применение их в печах средней и большой емкости. Они обладают в 4—5 раз меньшим удельным электросопротивлением (8—13 ом-ммг1м), что позволяет допускать высокие плотности тока (34—14 а/см2). При одном и том же диаметре электродов в печи с графитированными электродами можно подавать значительно большую мощность, чем в печи с угольными электродами. Графитированные электроды лучше противостоят окислительному воздействию атмосферы печи. В печах ДСП-80 применяют электроды диаметром 500 мм с допустимой плотностью тока не более 14,5 а/см2. Диаметр электродов d рассчитывают, исходя из мощности трансформатора (силы тока), причем плотность тока не должна превышать допустимых величин
где / — сила тока, а;
р — удельное электросопротивление, ом-мм2 /м;
k — коэффициент для графитированных электродов, равный 2.1 вт/смг.
Электроды изготавливают с торцами, в которых имеются отверстия с резьбой (так называемое ниппельное гнездо). Наличие этого гнезда позволяет при помощи ниппеля соединять отдельные секции электрода. Подобное соединение дает возможность устранить потери электродов по мере их сгорания в печи, в виде огарков, путем наращивания новых секций электрода. Расход графитированных электродов составляет на печах большой емкости 5,5— 6 кг/т стали, угольных до 13—15 кг/т стали. Стоимость графитрованных электродов в 2,3 раза выше, чем угольных.
§ 6. Электрооборудование печи
Электрическая схема трехфазной дуговой печи представлена на рис. 112. Она включает высоковольтный кабель 1, ток от которого при помощи воздушного разъединителя 2 и главного масляного выключателя 3 подается через дроссель 4 и переключатель напряжения 5 к первичной обмотке печного трансформатора 6. Со вторичной обмотки трансформатора ток поступает через так называемую короткую сеть к электродам 7. Кроме того, имеется выключатель 8, шунтирующий дроссель, трансформаторы тока 9, а также защита, измерительные приборы и автоматика.
Воздушный разъединитель служит для отключения электропечи от высоковольтного кабеля. Он включается или отключается только при отключенном масляном выключателе. Разъединитель состоит из медных подвижных ножей и неподвижных контактов (пинцетов), укрепленных раздельно на опорных изоляторах.
Главный масляный выключатель предназначен для разрыва высоковольтной цепи, находящейся под нагрузкой. Он состоит из железного, изолированного внутри бака, заполненного до определенного уровня трансформаторным маслом, в который погружен выключающий механизм. Масло гасит электрические дуги, возникающие при отключении масляного выключателя под нагрузкой, и является изоляцией между отдельными токоведущими частями.
Дроссель служит для увеличения устойчивости горения электрических дуг и ограничения толчков тока при коротких замыканиях, возможных при обвалах шихты, когда электрод соприкасается с металлом. Он представляет собой добавочное сопротивление, подключаемое в цепь перед первичной обмоткой трансформатора. Сопротивление (обмотка) насажено на магнитопроводы, которые помещены в баке с трансформаторным маслом.
На печах большой мощности (свыше 10 тыс. ква.) дроссель не устанавливают, так как индуктивное сопротивление трансформатора и короткой сети достаточно для стабильного горения дуг и ограничения токов короткого замыкания. Переключатель ступеней напряжения трансформатора позволяет в процессе плавки изменять напряжение, а следовательно, и подводимую мощность к печи. Вторичное напряжение, подаваемое к электродам, изменяется переключением первичных обмоток с треугольника на звезду (вторичное напряжение понижается, в 1,73 раза), а также включением или отключением отдельных частей первичных обмоток, от которых сделано несколько отпаек. Концы отпаек выведены на переключатель. Трансформатор печи ДСП-80 мощностью 25 тыс. ква. должен иметь не менее 12 ступеней напряжения в пределах 417—133 в. Переключающий автотрансформатор обычно находится в одном кожухе с печным трансформатором. Переключение ступеней производится при снятом напряжении и включенном главном масляном выключателе с помощью масляных выключателей, имеющих приводы с дистанционным управлением с пульта печи. В последнее время получают распространение устройства, позволяющие производить переключение ступеней под нагрузкой.
Печной трансформатор служит для преобразования электроэнергии высокого напряжения (от 6000 до 35 000 в) и малой силы в ток низкого напряжения (116—420 в) и большей силы. Тяжелые условия его работы, связанные с перегрузкой, с частыми короткими замыканиями, имеющими место при зажигании дуг и обвалах шихты при плавлении, предъявляют высокие требования к его конструкции и качеству изготовления. Первичные и вторичные обмотки должны иметь надежную изоляцию, высокую механическую прочность и интенсивное охлаждение. Сердечник с обмотками находится в баке, заполненном трансформаторным маслом. Трансформаторы печей средней и большой емкости имеют принудительное водомасляное охлаждение. Трансформаторы обычно устанавливают в отдельном помещении рядом с печью. Мощность трансформатора является определяющим фактором продолжительности плавки и производительности печи. Наибольшая мощность потребляется печью в период плавления. Поэтому продолжительность периода плавления в значительной мере и определяет мощность трансформатора. Выбор мощности трансформатора может быть, произведен, исходя из теплового баланса периода плавления по формуле:
Ф. П. Еднерал предложил другое эмпирическое соотношение, связывающее мощность трансформатора с диаметром кожуха (от которого зависит величина теплоотдающей поверхности печи) и с временем плавления
Печь ДСП-80 оборудована трансформатором мощностью 25 тыс. ква, с номинальным первичным напряжением в 37 тыс. в и вторичным напряжением от 417 до 133 в.
Короткая сеть — токоподвод от выводов вторичного напряжения трансформатора до электродов, — должна быть выполнена как можно короче. Короткая сеть состоит из медных шин — выводов от трансформатора за стену трансформаторного помещения, гибкого кабеля и медных шин или водоохлаждаемой трубы над рукавом электрододержателя.
Автоматическое регулирование движения электродов необходимо для изменения мощности, подаваемой в печь. Изменение мощности производится путем изменения вторичного напряжения или изменения тока электрической дуги. Изменение напряжения
Перемещение электродов с целью регулирования этого расстояния производится автоматически. Для этой цели применяются регуляторы (вращающегося типа с электромашинным усилителем), управляющие двигателями привода электрододержателя. Регулятор может работать совместно со специальным вычислительным устройством, регулирующим количество вводимой в печь электроэнергии.
§ 7. Выплавка стали методом полного окисления
Процесс плавки с окислением складывается из следующих последовательных стадий: заправки печи, загрузки шихты, плавления шихтовых материалов, окислительного периода, восстановительного периода и выпуска плавки.
Заправка печи — это подготовка печи к очередной плавке; Она заключается в частичном обновлении и устранении дефектов футеровки подины и откосов. Заправка производится сразу же после выпуска металла, пока еще в печи сохраняется высокая температура. Перед заправкой тщательно удаляют из печи остатки металла и шлака. Затем на поврежденные места подины и откосов забрасывают мелкозернистый, сухой магнезитовый порошок. При значительных повреждениях заправку производят магнезитовым порошком с добавкой в качестве связующего каменноугольной смолы или пека или же жидкого стекла. Заправку осуществляют вручную. Это одна из наиболее тяжелых операций. В последнее время для этой цели применяют пневматические заправочные машины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
