Технические характеристики и основные особенности дуговой печи



Сравнительный анализ проводился на примере дуговой печи пе­ременного тока емкостью 100 тонн.

ДУГОВАЯ ПЕЧЬ "СЭТ"

Особенностью этой дуговой печи является подогрев скрапа ды­мовыми газами во время этапа плавления. С помощью устройства бо­кового отвода газов газовые потоки направляются радиально и греют скрап, проходя через его объем.

Устройство отличается компактностью и не предъявляет допол­нительных требований к фракционному составу скрапа

Электропечь "СЭТ" выполняется с односторонним и двухсто­ронним отводом газов (рис. 3).

Экономия энергии при использовании устройства бокового от­вода газов следующая: при работе без вдувания ископаемого топлива - вариант 1 - 32 кВт.ч/т, вариант 2 - 39 кВт.ч/т; с вдуванием ископае­мого топлива - вариант 1 - 60 кВт.ч/т; вариант 2 - 85 - 90 кВт.ч/т.

1 - односторонний отвод газов, 2 - двухсторонний отвод газов

 

ДУГОВАЯ ПЕЧЬ С ШАХТНЫМ ПОДОГРЕВАТЕЛЕМ

Такая дуговая печь оснащена шахтным подогревателем скрапа и представляет собой новое усовершенствование шахтной печи (рис. 4).

В отличие от уже  известных шахтных печей, подогреватель этой печи расположен по поперечной  оси корпуса и снабжен легкоразъемными уз­лами крепления для быстрого перемеще­ния при техобслужи­вании. Печной свод имеет сегментную форму и перемещается независимо от подогревателя. Новаторской разработкой в конструкции печи является интегрированный выпуск­ной узел, объединивший выпускную втулку и рабочее окно. Благода­ря этому печь наклоняется относительно вертикальной оси в одну сторону.

Экономия энергии при работе шахтного подогревателя состав­ляет 30 кВт.ч/т без применения ископаемого топлива и 70 - 75 кВт. ч/т при использовании топлива.

ДУГОВАЯ ПЕЧЬ С ВИХРЕВОЙ ТЕХНОЛОГИЕЙ

Эта печь оборудована сводовой системой вихревого отвода га­зов и устройствами подачи пылеугля и кислорода. В вихревых пото­ках осуществляется дожигание СО, образующегося при горении угля. Тепло от этой реакции излучением передается столбу твердой шихты. В нижней зоне печи за счет горелок также создаются потоки газов, благодаря чему нагрев скрапа интенсифицируется.

При использовании устройства вихревого отвода газов "Вихрь" экономия энергии достигает 40 - 45 кВт.ч/т стали.

Усредненные показатели, рассмотренных выше дуговых печей при использовании в шихте 35 % жидкого чугуна следующие: расход электроэнергии 215 - 260 кВт.ч/т, расход электродов - 1,5 - 1,7 кг/т, производительность - 112 - 125 т/час, время цикла - 48 - 53 минуты.

Конструкция футеровки подины

Футеровка ДСП состоит из подины, стен и свода. Назначение подины — сформировать ванну соответствующей формы и размеров для жидкого металла и шлака, а также обеспечить тепловую изоляцию металла в ванне. Рабочий слой подины испытывает меха­нические нагрузки и резкое охлаждение при загрузке холодной твер­дой металлошихты, активно участвует в физико-химических процес­сах, происходящих в жидком металле, взаимодействует со шлаками, испытывает эрозионный и коррозионный износ в условиях высокой температуры, ферростатического давления и электромагнитного перемешивания жидкого металла. Разрушение подин происходит двумя путями — оплавлением и вымыванием участков футеровки с пониженной огнеупорностью; при охлаждении печи в период ре­монтов возможно рассыпание в порошок поверхностного слоя, содер­жащего двухкальциевый силикат.

Из назначения и условий работы подины вытекают основные тре­бования к ее футеровке:

1) достаточная огнеупорность;

2) устойчивость против резких колебаний температуры;

3) механическая прочность при высокой температуре против уда­ров при загрузке шихты (температура подины не менее 1100—1300 К) и против эрозионного износа при воздействии жидкого ме­талла;

4) достаточно большое тепловое сопротивление.

Подина состоит из двух основных слоев: верхнего — рабочего на­бивного слоя, образующего прочную и плотную чашу для жидкого металла и шлака, и нижнего слоя — кирпичной кладки.

Верхняя часть кирпичной кладки должна обладать высокой огне­упорностью и механической прочностью, чтобы образовать прочное основание для набивного слоя. К нижней части кирпичной кладки, прилегающей к кожуху печи, предъявляются меньшие требования в отношении огнеупорности и механической прочности (более низкая рабочая температура), но от нее требуется более низкая теплопровод­ность.

В ДСП с электромагнитным перемешиванием эквивалентный коэффициент теплопроводности жидкого металла возрастает в 5—7 раз. Поэтому можно работать с допустимым значением DТв (перепад тем-ры по глубине ванны) » 5—10 К, а толщину подины уменьшить на 15—25 %:

Для тепловой изоляции днище кожуха ДСП покрывают одним или двумя листами асбестового картона толщиной 10—20 мм, насы­пают выравнивающий слой шамотного порошка толщиной 20—30 мм, на который укладывают один — два ряда шамотного или пеношамотного кирпича на «плашку» толщиной 65—130 мм. Общая толщина теплоизоляции может быть 75—200 мм для ДСП различной вмести­мости.

Огнеупорную кладку основных подин ДСП выполняют из прямых магнезитовых кирпичей марки МУ (ГОСТ 4689—74) размером 230/225х115х65, устанавливаемых на «ребро» в 4—5 рядов со сме­щением каждого последующего ряда относительно предыдущего на 45°, чтобы перекрыть вертикальные швы. Швы кладки заполняют про­сеянным, предварительно нагретым магнезитовым порошком фрак­ции 1—0 мм. Такие меры предотвращают уход жидкого металла сквозь кладку подины.

Рабочий слой подины толщиной 100—200 мм набивают из сухого магнезитового порошка («сухая» подина).

Масса футеровки подин отечественных ДСП численно примерно равна вместимости печи, т. е. удельная масса футеровки составляет около 1 т/т.

Стойкость подины в значительной степени зависит от организации ремонта рабочего слоя. Поэтому одним из важных моментов ухода за футеровкой подины является тщательный осмотр ее после выпуска предыдущей плавки, очистка от шлака и металла с последующим ре­монтом (заправка) разрушенных участков футеровки. Удельный расход заправочных материалов составляет; по данным Гипромеза, 20—30 кг/т.

Подины ДСП служат от одного капитального ремонта до другого, который планируют в связи с необходимостью ремонта электриче­ского и механического оборудования, т. е. стойкость подины, как правило, не лимитирует работы ДСП, составляя 1000—4000 плавок (в течение 2—3 лет).

Конструкция футеровки стен

Назначение стен — сформировать свободное пространство как часть рабочего пространства ДСП для размещения загружаемой металлошихты и обеспечения соответствующей схемы направленного теплообмена. Температурные условия тепловой работы фу­теровки стен значительно тяжелее, чем подины, так как она в период «открытого» горения дуг подвергается непосредственному излуче­нию от них. Скорость изменения температуры внутренней поверхности достигает 30-100 к/мин к концу периода расплавления и даже 150—170 К/мин при скрывании рабочего пространства во время заправки или загрузки металлошихты. В нижних горизонтах стен футеровка подвергается комплексному разрушающему воздействию металла, шлака, печной атмосферы и высоких температур. Разруше­ние огнеупорной футеровки стен происходит в результате оплавления и стекания расплавленной массы с пониженной огнеупорностью или сколов, вызванных термическими или структурными измене­ниями.

Из назначения стен и условий их работы вытекают основные тре­бования к их футеровке:

а) высокая огнеупорность;

б) высокая термическая устойчивость (термостойкость);

в) малое тепловое сопротивление.

Последнее условие исключает требование тепловой изоляции, как противоречащее проблеме снижения максимальных температур на внутренней поверхности футеровки с целью повышения стойкости стен.

В зависимости от величины тепловой мощности ДСП стены могут быть:

1. футерованы огнеупорной кладкой (на ДСП обычной и повышен­ной мощности);

2. Выполнены из водоохлаждаемых панелей (на ДСП высокой и сверхвысокой мощности).

Обычно стены имеют один рабочий слой толщиной Dр. Во избе­жание повреждения кожуха ДСП при аварийном полном разрушении рабочего слоя целесообразно применять дополнительный, арматур­ный («броневой») слой. Для этого кожух обкладывают хромомагне-зитовым кирпичом марки ХМ (ГОСТ 5381—72) на плашку (65 мм) или на ребро (115 мм). Арматурный слой служит от одного капиталь­ного ремонта до другого.

Кладку выполняют насухо, с пересыпкой швов магнезитовым порошком.

Стойкость футеровки стен зависит от конструкции огнеупорной кладки, вида и качества кирпича, сортамента выплавляемых сталей, размера и мощности ДСП. По данным Гипромеза, стойкость стен малых печей составляет 1500—2000 плавок, крупных 100—150 пла­вок. Низкая стойкость футеровки увеличивает число ремонтов, расход огнеупоров, длительность простоев и т. п., т. е. ухудшает технико-экономические показатели ДСП.

Поэтому на мощных и сверхмощных ДСП вместо огнеупорной кладки применяют водоохлаждаемые панели различной конструкции (рис. 42). Такие стены имеют высокую стойкость, оцениваемую тыся­чами плавок, в результате чего сокращаются простои оборудования и уменьшаются затраты на ремонт. Отсутствие больших масс огнеупор­ных материалов исключает энергозатраты на их нагрев («аккумули­руемая» энергия), оплавление и соответствующее дополнительное шлакообразование. Кроме этого, увеличивается объем рабочего про­странства ДСП при неизменных диаметрах ванны и кожуха, что сни­жает требования к насыпной плотности металлошихты.

Вместе с тем водоохлаждаемые стены неблагоприятно влияют на тепловую работу ДСП:

1) возрастают тепловые потери в системе водяного охлаждения, что требует дополнительного ввода тепловой мощности в рабочее пространство;

2) возможно увеличение удельного расхода электроэнергии на 10—20 кВт-ч/т;

3) снижается температура теплоизлучающих поверхностей сво­бодного пространства, нарушая условие направленного косвенного теплообмена (см. рис. 25);

4) существует опасность соприкосновения жидкого металла с ме­таллическими (медными) водоохлаждаемыми панелями при барботаже ванны в окислительный период и при сливе металла из печи. Поэтому панели устанавливают на некоторой высоте над откосами ванны (не менее двух-трех рядов кладки), уступами поднимая их вблизи вы­пускного отверстия. Такая мера уменьшает поверхность охлаждения до 70—90 % от величины площади внутренней поверхности стен и снижает эффективность применения водоохлаждаемых стен. В неко­торых случаях для увеличения поверхности охлаждения стен при­меняют слив металла через специальное донное отверстие, без на­клона ДСП.

Мощность тепловых потерь можно частично уменьшить, если по­верхность водоохлаждаемых панелей обмазать огнеупорным бетоном толщиной 30—50 мм. Этому способствует также малотеплопроводный гарнисаж 1, (1 Гарнисаж (от франц. «garnissage» — защитный слон) — твердый огнеупор­ный слой, образующийся на внутренней поверхности охлаждаемых стен рабочего пространства металлургического агрегата в результате физико-химического взаимо­действия проплавляемой шихты, газов и материала футеровки.) образующийся при работе ДСП за счет брызг шлака и металла. Для крепления обмазки на рабочую поверхность панелей целесообразно наварить короткие крючки из прутков, труб или угольников.

Водоохлаждаемые панели в количестве 8—11 (в зависимости от диаметра кожуха ДСП) навешивают на специальные кронштейны, установленные на внутренней поверхности кожуха. Воду подводят (в нижнюю полость панели) и отводят (из верхней полости) от кольце­вых коллекторов, установленных снаружи, через разъемные фланце­вые соединения. Конструкция крепления и водопровода должна обеспечивать независимый монтаж и демонтаж каждой панели на слу­чай аварийного ремонта.

Как уже отмечалось, для эксплуатации ДСП сверхвысокой мощ­ности применение водоохлаждаемой футеровки является необходи­мым условием. На таких печах в результате значительного сокраще­ния длительности плавки возможно даже уменьшение удельного рас­хода электроэнергии согласно (23), несмотря на увеличение мощности тепловых потерь.

Конструкция футеровки свода

Свод имеет такое же назначение, как и стены, но работает в более тяжелых условиях: более высокие тепловые нагрузки от дуг и от зер­кала ванны из-за больших значений локальных и средних угловых коэффициентов; более резкие колебания температуры внутренней по­верхности при открывании печи путем поворота свода. Конструкция свода осложняется необходимостью иметь отверстия для электродов (с соответствующей электроизоляцией, если материал свода обладает проводимостью), газоотсоса, кислородной фурмы, топливных горе­лок и т. д.

В зависимости от величины тепловой мощности ДСП свод может быть:

1) кирпичным сферической (купольной) формы на ДСП обычной и повышенной мощности;

2) металлическим, плоским, водоохлаждаемым на ДСП высокой и сверхвысокой мощности.

Своды отечественных ДСП набирают преимущественно из термостойкого магнезитохромитового кирпича марки МХС (ГОСТ 10888—76). Стойкость кирпичного свода зависит не только от условий эксплуатации, но и от способа и тщательности кладки. Свод набирают вне печи, на специальном «шаблоне», имеющем форму вну­тренних очертаний свода с соответствующими «знаками» для необхо­димых отверстий.

Схема кладки может быть секторно-арочной (рис. 43, а), кольце­вая (рис. 43, б) или комбинированная. Сферичность кладки достигают сочетанием прямого и клинового («торцевой» клин) кир­пича. Свод имеет один слой кладки, без тепловой изоляции. Толщина футеровки свода Dсв соответствует длине стандартного кирпича и может быть в зависимости от вместимости ДСП м0.

Магнезитохромитовые кирпичи создают недостаточную электро­изоляцию электродов разных фаз, что приводит к электрическим пробоям между уплотнителями электродных отверстий и механиче­ским повреждениям центральной части свода.

Стойкость магнезитохромитовых сводов в зависимости от вмести­мости ДСП и сортамента выплавляемой стали составляет, по данным Гипромеза, от 200—250 плавок на малых ДСП и до 50—100 плавок на крупных.

 

Рис. 44. Конструкции сводовых водоохлаждаемых панелей:

а — коробчатая; б — трубчатая; в — коробчатая со змеевиком водоохлаждения (конструкция НИИМ); 1 — панель; 2 и 3 коллекторы подвода и отвода воды; 4 — крючки для гарнисажа 5; 6 — направляющие перегородки; 7 — змеевик

 

За рубежом применяют высокоглиноземистые и динасовые кир­пичные своды. Высокоглиноземистые огнеупоры обеспечивают более высокую (в 2,5—3 раза) стойкость свода, но имеют и более высокую (в 2—5 раз) стоимость.

На ДСП высокой и сверхвысокой мощности целесообразно при­менять металлические водоохлаждаемые своды. Для уменьшения тепловых потерь рабочую поверхность водоохлаждаемых панелей следует обмазывать огнеупорным бетоном толщиной 50— 70 мм. Конструкция водоохлаждаемого металлического свода должна иметь минимальные электрические потери из-за перемагничивания магнитных масс и вихревых токов под влиянием мощных переменных магнитных полей, создаваемых потоками в электродах. Поэтому металлоконструкцию изготовляют из немагнитных материалов в виде электроизолированных секций (рис. 44). Электродные отверстия выполняют либо в центральной кирпичной сферической секции (см. рис. 42), что снижает эффективность применения водяного охла­ждения свода в наиболее теплонапряженной его части, либо между футерованными фигурными секциями металлического свода.

 

Характеристика дуговой электропечи.

Емкость : 150 т жидкой стали ±5%.

Номинальная мощность печного трансформатора : 90 МВ×А,

ток фазы не более 80 кА,

максимальный ток электродов 80 кА.

Диаметр корпуса печи 7800 мм.

Высота корпуса печи от порога рабочего окна 2400 мм.

Высота порога рабочего окна над рабочей площадкой 700 мм.

Размер рабочего окна: ширина 1500 мм, высота 1000 мм.

Диаметр электрода 610 мм.

Высота подъема электрода 4500 мм.

Толщина футеровки 300-400 мм.

Время подвода свода около 30 с.

Угол поворота свода около 76° .

Время поворота свода около 50 с.

Корпус печи оборудован водоохлаждаемыми стенными панелями. Расход воды для охлаждения стенных панелей составляет около 400 м3/ч на печь.

Температура воды на входе около 40°С.

Среднее повышение температуры около 12°С.

 


МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

 

Механическое оборудование ДСП (рис. 45) включает корпус, свод, опорную конструкцию, механизм наклона, электрододержатель, механизм передвижения электродов, вспомогательные меха­низмы и устройства, систему удаления и очистки газов.

 

Рис. 45. Дуговая сталеплавильная печь:

1 - электрододержатель; 2 — электрод; 3 — газоотборный патрубок; 4 — кронштейн; 5 — сводовое кольцо; 6 — корпус;. 7 — опорная тумба; 8 — опорная конструкция; S — гидро­цилиндр механизма наклона; 10 — статор электромагнитного перемешивания; II — гидро­цилиндр механизма подъема свода; !2 — гидроцилиндрмеханизма поворота свода; 13 — гидроцилиндр механизма передвижения электродов; 14 — опорно-поворотный вал; 15 — Г-образная стойка: 16 — гибкие кабели; 17 — трубошины; 18 — сливной желоб; 19 — фун­даментная балка; 20 — опорный сегмент; 21 — рабочее окно; 22 — песчаный затвор; 23 — уплотнитель электродного отверстия в своде

Корпус

 

Корпус ДСП включает днище, кожух, песчаный затвор, рабочее окно, сливное окно (летка) и сливной желоб (носок).

Днище может быть сферическим или коническим. Сферическое днище придает корпусу наибольшую жесткость. Однако отношение стрелы выпуклости днища к его диаметру ограничено (не более 0,1): чем больше кривизна, тем труднее изготовить сферическое днище. Поэтому откосы ванны приходится располагать в цилиндрической обечайке верхней части составного днища, что увеличивает объем футеровки.

Коническое днище (см. рис. 45) и особенно днище с двойным конусом легче в изготовлении, чем сферическое, создает достаточ­ную жесткость корпуса, требует наименьшего объема футеровки вокруг откосов ванны. Такая форма днища позволяет получить наибольшее подобие между профилем ванны металла и статора для электромагнитного перемешивания, полнее использовать магнитный поток последнего и правильно организовать движение жидкого металла.

На ДСП, оборудованных устройством электромагнитного пере­мешивания, днище изготовляют из немагнитной стали. Поскольку коэффициенты теплового расширения обычной и немагнитной стали различны, немагнитное днище крепят к обечайке не сваркой, а бол­тами или заклепками. Толщина листа днища для ДСП вместимостью 12—100 т составляет 16—25 мм, для ДСП-200 35 мм. Для выхода паров при сушке футеровки подины в днище просверливают отвер­стия диаметром 20—30 мм на расстоянии 400—500 мм одного от другого.

На некоторых ДСП высокой и сверхвысокой мощности для уве­личения поверхности водоохлаждаемых стен металл сливают через специальное отверстие в футеровке подины (ДСП с донным сливом металла). Днище таких ДСП оборудуют откидным или шиберным затвором с дистанционным управлением.

Кожух может иметь цилиндрическую, коническую или комбини­рованную обечайку в зависимости от формы свободного пространства и профиля футеровки стен ДСП. Для увеличения жесткости кожух иногда снабжают вертикальными и горизонтальными ребрами. Для облегчения условий труда при холодных ремонтах футеровки стен корпус ДСП делают разъемным в горизонтальной плоскости на уровне откосов ванны. В этом случае нижний фланец кожуха соеди­няют с верхним фланцем днища штырями, в которых имеются пазы для забивки клиньев с целью ускорения монтажа и демонтажа кожуха.

Кожух сваривают из котельной листовой стали толщиной 16— 40 мм в зависимости от диаметра кожуха. В среднем толщину кожуха можно принять равной 1/200 его диаметра. В обечайке кожуха делают вырезы для рабочего и сливного окна. Для увеличения жесткости вырезы с внутренней стороны усиливают накладными листами такой же толщины. Для возможности частичного ремонта обечайку кожуха можно выполнять из отдельных щитов, соединенных между собой болтами.

Кожух ДСП высокой и сверхвысокой мощности предназначен для крепления водоохлаждаемых панелей (на внутренней стороне) и для монтажа водопроводов системы охлаждения (на наружной стороне).

Песчаный затвор, устанавливаемый на верхнем фланце обечайки кожуха (см. рис. 45), предназначен для уплотнения линии разъема между корпусом и поднимающимся сводом. Песчаный затвор пред­ставляет собой кольцеобразный желоб, заполненный песком. В песок входит кольцевой «нож», прикрепленный к сводовому кольцу. Желоб песчаного затвора также выполняет функцию кольца жесткости для кожуха и опорной плоскости для свода. На некоторых ДСП для улуч­шения условий службы песчаного затвора и верхней части футеровки стен под желобом устанавливают водоохлаждаемое кольцо. На случай ремонта песчаного затвора желоб целесообразно вы­полнять в виде отдельных сегментов и крепить к корпусу ДСП бол­тами.

Рабочее окно необходимо для обслуживания ДСП во время плавки. Поэтому его размеры должны позволять: осматривать все рабочее пространство, включая центральную часть свода; заправлять всю площадь поверхности подины и нижней части стен; извлекать из печи (при необходимости) обломки графитированных электродов; свободно вводить в печь мульду с необходимыми материалами с по­мощью завалочной машины. Ширина окна обычно составляет 0,25— 0,3 диаметра рабочего пространства ДСП; высота окна в зависимости от принятой высоты расположения свода, согласно (61), приблизи­тельно равна 0,8—1,2 ширины окна.

Сливное окно может применяться на крупных ДСП. К его кон­струкции предъявляются такие же требования, как и для рабочего окна. На отечественных ДСП жидкий металл сливают через круглое (диаметром 120—150 мм) или прямоугольное (размером 150—250 мм) отверстие (летку), закрываемое на время плавки огнеупорным мате­риалом. Отверстие формируют кирпичной кладкой столбиков и арочки. Арочку выкладывают в два слоя клинообразным кирпичом. Откосы ванны вблизи сливного отверстия делают под углом 35° к горизонтали, т, е. меньше обычного угла откосов (45°) и угла наклона ДСП при сливе металла (~40—45°).

На некоторых ДСП высокой и сверхвысокой мощности для уве­личения поверхности водоохлаждаемых стен металл сливают через «донное» отверстие.

Сливной желоб (носок) на ДСП с разъемным корпусом крепят к днищу болтами при помощи основания («постели») под углом к горизонтали 8—12° вверх. Желоб имеет корытообразное попереч­ное сечение в форме трапеции или шестигранника. Длина желоба должна быть минимально возможной и составляет 1,5—3 м в зависи­мости от расположения ДСП и ковша (на кране или на ковшевозе). Конец желоба длиной 500.—800 мм, разрушаемый жидким металлом,

делают съемным (насадка). Толщина листа сварного желоба при­мерно равна половине толщины листа обечайки и кожуха.

Сливной желоб футеруют шамотным кирпичом или огнеупорной массой. ДСП с донным сливом металла сливного желоба не имеют.

Свод

Свод, закрывающий рабочее пространство ДСП, устанавливают на корпус. Свод имеет несколько отверстий разного диаметра для ввода графитированных электродов, топливных горелок, кислород­ных фурм и других технологических устройств, а также для органи­зованного отвода печных газов (газоотсос). Поэтому на своде рас­полагают необходимые уплотнители. Свод ДСП высокой и сверх­высокой мощности предназначен для крепления водоохлаждаемых панелей.

Сводовое кольцо необходимо для крепления кирпичной футеровки сферического (купольного) свода. Долговечность футеровки при прочих равных условиях зависит от механической прочности и же­сткости сводового кольца. На современных ДСП применяют сварные водоохлаждаемые сводовые кольца. Несмотря на добавочные тепло­вые потери, водяное охлаждение повышает надежность конструкции свода, устраняя температурное расширение, местные перегревы и коробление кольца, а также охлаждая наиболее нагруженные пятовые кирпичи футеровки свода.

Для уменьшения тепловых потерь применяют сводовые кольца большего диаметра, чем диаметр кожуха. Это позволяет устанавли­вать свод не на кирпичную кладку стен, а на песчаный затвор кор­пуса. Приваренный к сводовому кольцу кольцевой «нож» входит в песчаный затвор, уплотняет стык между сводом и корпусом ДСП. Этот «нож» также выполняет функцию фиксатора, позволяющего точно установить свод на корпус и препятствующего его сползанию при наклоне ДСП.

Наклонная внутренняя стенка сводового кольца позволяет обходиться при кладке сферического (купольного) свода без специаль­ного пятового кирпича, уменьшая число типоразмеров огнеупорного кирпича и снижая трудоемкость изготовления футеровки. Угол наклона этой стенки выбирают равным половине центрального угла главной арки свода.

Обычно ДСП комплектуют двумя сводовыми кольцами, из кото­рых одно в виде готового свода устанавливают на корпус ДСП, а второе находится на шаблоне для выкладки очередного свода.

Сводовое кольцо на ДСП высокой и сверхвысокой мощности, является элементом опорной рамы для водоохлаждаемых панелей (см. рис. 44) и коллектором для подвода и отвода воды. В таком случае сводовое кольцо может быть выполнено в виде двух кольцевых труб или с двухкамерной полостью.

Уплотнители электродных отверстий являются важными элементами эксплуатации свода, влияющими на стойкость его футе­ровки, удельный расход электроэнергии и электродов, Это объяс­няется тем, что обычно диаметр отверстий" для электродов делают на 30—50 мм больше диаметра электрода во избежание заклинивания их при деформации кирпичного свода в процессе разогрева или при-эксплуатации. В образующиеся зазоры могут выбиваться горячие печные газы, создавая неблагоприятные тепловые условия для центральной части свода и для электродов. Поэтому главным требо­ванием к конструкции электродных уплотнителей отверстий является надежная герметизация зазора электрод —»свод. При этом целесооб­разно применение водоохлаждаемых уплотнителей для охлаждения электродов и центральной части кирпичного свода. Охлаждение электрода, выступающего из-под свода, до 700—750 К не только уменьшает окисление (см. рис. 17), но и снижает тепловыделение по закону Ленца — Джоуля из-за минимального электросопротивления, что также способствует улучшению стойкости свода.

За всю историю проектирования и эксплуатации ДСП было предложено много разных конструкций уплотнителей-холодильни­ков, в том числе и с весьма совершенным уплотнением. Однако они не получили широкого распространения либо из-за излишней слож­ности своей конструкции, либо из-за неудобств при эксплуатации, так что в настоящее время общепризнанной конструкции уплотни­телей электродных отверстий в своде ДСП еще нет.

Заслуживает внимания конструкция уплотнителя-холодильника с уплотняю­щими подвижными секторами (рис. 46). Он имеет сварной водоохлаждаемыи кор­пус с верхней конической поверхностью, на которой расположены шесть чугунных уплотняющих, секторов 2 с кольцевыми проточками. Диаметр внутренней расточки равен диаметру электрода. Между соседними секторами имеются зазоры шириной 2—3 мм. Секторы скользят по конической поверхности в радиальном направлении под действием силы тяжести (угол конуса с горизонталью должен быть в пределах 30—35°) и электромагнитных сил, стягивающих ферромагнитные секторы в магнит­ном поле электрода. Таким образом обеспечивается хорошее уплотнение. Чтобы секторы не прилипали к корпусу, его изготовляют из немагнитной стали, предусмотрев воздушный зазор по образующей шириной 10—20 мм. Это позволяет снизить электрические потери на вихревые токи. Если секторы прилипают между собой из-за остаточного намагничивания при большой силе тока, целесообразно в зазоры между ними установить немагнитные прокладки 3. Для предотвращения возможного падения уплотняющих секторов в электродное отверстие при вынутом электроде предусмотрены крючки 4.

Для эффективного охлаждения электрода высоту водоохлаждаемого корпуса принимают (0,3—0,6)Dэд, где меньшие значения—для больших диаметров элек­трода Dэд.

Функцию уплотнения зазора электрод—свод достаточно надежно выполняют газодинамические уплотнители (рис. 47), представляющие собой пневматический затвор. Вокруг электрода установлен стальной немагнитный короб (кольцо) с Г-образным сечением. Внутрь короба тангенциально подают вентиляторный или сжатый воздух. Давление и количество воздуха регулируют так, чтобы воздушный поток препятствовал газовыделению из рабочего пространства ДСП. Для уменьше­ния окисления электродов целесообразно применение нейтрального (азот) или инерт­ного (аргон) газов. Для электрической изоляции уплотнитель устанавливают на керамическое кольцо 2 из огнеупорного бетона, а короб, воздухопровод и вентиля­тор соединяют электроизолирующими фланцами.

Опорная рама водоохлаждаемого свода имеет форму очень пло­ской многогранной (по числу водоохлаждаемых панелей в зависи­мости от размера свода) усеченной пирамиды с углом наклона граней до 5°. Рама состоит из внешнего и внутреннего опорных колец, соединенных радиальными балками. Внешним опорным кольцом служит ранее описанное сводовое кольцо. Внутреннее кольцо в виде многогранника связывает концы балок в жесткую конструкцию. Соединение элементов опорной рамы выполняют с учетом необходи­мости электрической изоляции для разрыва возможных контуров токов, индуктируемых магнитными полями работающей ДСП.

Центральная секция водоохлаждаемого свода может быть плоская металлическая с электрической изоляцией электродных отверстий кирпичной кладкой или огнеупор­ным бетоном (конструкция МВМИ) или сферическая кирпичная (см. рис. 42). Кирпичную кладку центральной секции набирают в специальном водоохлаждаемом сводовом кольце круглой (конструкция Челябинского металлургического ком­бината) или треугольной с закругленными углами формы. Такие так называемые дельтавидные сводовые кольца применяют в зарубеж­ной практике для максимального сокращения доли кирпичной кладки водоохлаждаемых сводов, которая для сводов диаметром 5,5—9,5 м составляет 8—15 % (меньшая цифра — для большего диаметра).

Сводовые водоохлаждаемые панели (см. рис. 44) подвешивают под опорную раму свода.

 

Механизм наклона

ДСП наклоняют для скачивания шлака в сторону рабочего окна на угол 10—15° и для слива металла в противоположную сторону на угол 40—45° (в соответствие с углом откосов ванны).

Корпус 1 (рис. 48) устанавливают на опорную конструкцию 2 с подвижными опорами в виде двух круговых сегментов 3, перекатывающихся по горизонтальным фундаментным балкам 4 под действием механизма наклона 5. При этом конец сливного носка движется по циклоиде (рис. 48, б). Горизонтальное смещение конца носка вызывает необходимость передвижения ковша по мере наклона ДСП. Механизм наклона является весьма ответственной частью ДСП и должен обеспечить надежность работы и долговечность механизма; легкий, плавный и регулируемый наклон корпуса на соответству­ющий угол и с соответствующей скоростью; возможно малое откло­нение от вертикали конца сливного носка для максимального сокращения маневрирования ковшом при сливе металла; невозможность опрокидывания ДСП при наклоне.

Механизм наклона должен быть защищен от попадания на него жидкого металла в случае проедания подины и от попадания шлака при скачивании последнего.

Основой правильного расчета механизма наклона является опре­деление координат центра масс печи. Это определение приходится делать дважды: предварительно, пока еще конструктивно не раз­работан механизм наклона (детали последнего, будучи составной частью печи, влияют на положение центра масс), и затем оконча­тельно.

Координаты центра масс ДСП должны определяться по трем осям: по вертикальной гг, по горизонтальной поперечной хх и по горизонтальной продольной уу (см. рис. 48, б). Определение каждой координаты производят по обычному правилу статики: принимают какую-нибудь точку за начало координат, подсчитывают массы от отдельных деталей и узлов ДСП и их плечи li относительно принятого начала, а затем определяют положение центра масс всей ДСП по уравнению

 

где т — масса всей ДСП, состоящей из N деталей и узлов.

Координаты центра масс ДСП по всем трем осям — величины переменные. Положение центра масс зависит от положения электро­дов, степени их окисления, степени разрушения стен и свода, коли­чества металла в печи и материала футеровки. Наибольшее смещение центра масс имеет место по оси гг (по вертикали), где расстояние между наивысшим и наинизшим возможном его положениями может достигать 150—200 и более мм.

Для устойчивости ДСП необходимо, чтобы центр масс был ниже центра вращения опорной конструкции (т. е. центра кривизны сег­ментов) при отсутствии металла в ДСП, так как в крайнем положении при наклоне металл из ДСП уже слит.

Привод механизма наклона ДСП может быть электрическим или гидравлическим. В качестве электропривода применяют трехфазные асинхронные двигатели с фазным ротором, закрытого типа, с тепло­стойкой изоляцией типа МТК, (крановые, допускающие торможение противотокам) мощностью до 28 кВт (на ДСП-100). По данным Н. В. Окорокова, скорость наклона для ДСП различной вместимости составляет: до 6 т 1—2 град/с; 12 и 25 т 0,8—1 и для 100 т 0,7— 0,9 град/с.

Давление рабочей жидкости в гидроприводе порядка 6,5—13 МПа создают специальной насосной станцией, входящей в комплект оборудования современных ДСП. Толкатели механизма наклона крепят на шарнирах к опорной конструкция (люльке) ДСП. Она состоит обычно из двух сегментов, соединенных между собой балками. Каждый сегмент выполняют из стального листа толщиной до 40 мм. Нижнюю опорную часть сегмента шириной до 600 мм также выполняют из листа такой же толщины, усиливая для прочности вертикальными и радиально-расположенными ребрами. Опорная часть сегмента имеет один-два ряда равномерно расположенных отверстий, в которые при наклоне ДСП входят шипы, установленные на фундаментной балке, для улучшения сцепления опорных поверхностей и предотвращения бокового смещения ДСП. В некоторых случаях шипы устанавливают на опорном листе сегмента.

На верхней поверхности горизонтальной рамы опорной конструк­ции в зависимости от типа ДСП может быть установлен портал с шах­той для стоек электрододержателей, а также соответствующие меха­низмы. В проеме между сегментами под днищем корпуса ДСП уста­навливают статор электромагнитного перемешивания (см. рис. 45).

На опорной конструкции ДСП обычной мощности установлены четыре опорных тумбы с роликами, на которых при помощи соответ­ствующего .механизма корпус поворачивают вокруг вертикальной оси на угол ±40° для двух-трехкратного проплавления колодцев во время расплавления твердой металлошихты. ДСП высокой и сверх­высокой мощности механизма поворота (вращения) корпуса не имеют. ДСП с донным сливом металла механизма наклона и опорной конструкции не имеют.

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 304; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ