Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Сучасна металургія - важлива галузь в сучасній промисловості. Без продукції фабрик та металургійних заводів стає неможливим нормальне функціонування сучасного суспільства. Хоча сучасна металургійна промисловість є доволі продуктивною, і продукція користується великим попитом, але все одно у ній потрібно шукати шляхи подальшого розвитку для покращення якості виробленої продукції. Основною задачею сучасної металургії - є виготовлення продукції високої якості, яка б відповідала стандартам сучасного ринку, для того щоб покращити якість продукції треба шукати альтернативні замінники вже існуючих компонентів, які приймають участь у технологічному процесі. Цього можна досягти лише шляхом наукових та експериментальних дослідів. На мою думку, в майбутньому металургійна продукція стане більш дешевшою та доступною для споживача за рахунок знаходження та впровадження в технологічний процес альтернативних замінників. Металургія є дуже перспективною галуззю промисловості, і в майбутньому стане головною складовою та основою сучасної системи промисловості.

Удосконалення техніки, технології та високі техічно-економічні показники виробництва сталі найширшого сортаменту - від високоякісної легованої сталі до звичайної нелегованої сталі загального призначення - це і визначило переважний розвиток електроплавки сталі та зробили її одним з головних сталеплавильних процесів. Розвиток машинобудування, авіації та транспорту,техніки високих швидкостей, температур і тиску, енергетики та радіоелектроніки, хімії та сільського господарства висунув в XXI віці нові вимоги до якості продуктів чорної металургії, обумовив необхідність створення нових високоякісних сталей і сплавів з різним вмістом таких елементів як вуглець, марганець, кремній, хром, ванадій, вольфрам, титан та багато інших, при мінімальній присутності шкідливих домішок: сірки, фосфору, кисню.

В електропечах отримують леговану сталь з низьким вмістом сірки та фосфору, неметалевих включень, при цьому втрати легуючих елементів значно зменшаться.

В процесі електроплавки можливе точне регулювання температури металу та його склад, виплавляти сплави майже будь якого складу.

Електропечі можуть виплавити високолеговані інструментальні сплави, нержавіючі, жаростійкі, шарикопідшипникові, а також багато конструкційних сталей в порівнянні з іншими сталеплавильними агрегатами.

В цій роботі охарактеризована складова частина електричної установки, будова та основні технічні дані одної з сучасних дугових сталеплавильних печей, розглянута методика визначення раціональних параметрів робочого простору, зроблено опис конструкції футерівки, приведені методики розрахунку енергетичного балансу плавки, визначення потужності пічного трансформатора та електричних параметрів установки, розрахунку та побудови її електричних і робочих характеристик.

електропіч ванна плавильний електрод



1. Загальна частина

1.1 Загальна характеристика печі за вузлами та агрегатами

Піч ДСП 90 складається з таких основних вузлів: корпусу, знімного купольного склепіння, робочого вікна, опорного елемента печі, напівпорталу, електродотримачів з електродами, а також ряду механізмів - підйому склепіння, повороту корпуса, нахилу печі, затискач електроду переміщення електродотримачів, повороту напівпорталу.

Корпус (див. рис 1) призначений для утворення робочого простору печі, складається з кожуха і днища.

1-днище; 2-кільце; 3-кожух; 4-робоче вікно; 5-зливний отвір; 6-кільце жорсткості; 7-кільцева рейка; 8-нижня частини днища.

Рисунок 1.1 Корпус печі

Кожух ( див. рис 1.2) - це частина корпуса, яка розташовується вище порога робочого вікна. За формою кожух виконаний циліндроконічно. Кожух з'єднаний із днищем за допомогою пальців з клинами, що дозволяє від'єднувати й знімати його під час ремонту футерівки. До верхньої частини кожуха кріпиться кільце піскового затвору. У корпусі зроблені два вирізи для: зливного отвору і робочого вікна, які для посилення корпуса обрамлені литими рамами. До рами корпуса біля зливного отвору під кутом 12° до горизонталі закріплений зливний носок, який представляє собою футерований відкритий жолоб. Довжина зливного носка може залежити від розташування печі в пічному прольоті цеху й може становити від 1 до 3 м.

Робочий простір (див. рис. 1.2) печі визначається конфігурацією кожуха, який в існуючих електропечах має різну форму. Широко використовуються печі з похилими циліндроконічними й циліндричними стінками. При цьому у всіх випадках форма склепіння й ванни, що вміщає метал і шлак, однакова. Ванна, утворена футерівкою подини, мас сфероконічну форму: нижня частина - сферична, а укоси нахилені під кутом 45° до горизонталі. Такий нахил виконується для того, щоб магнезитовий порошок при заправленні не зсипався з укосів униз.

Сферична форма днища кожуха - це мінімальні тепловтрати й витрати вогнетривів на кладку подини.

Днище - це частина корпуса печі, розташоване нижче порога робочого вікна. Воно служить основою для футерівки, яка утворе ванну для рідкого металу й шлаку. Нижня частина днища має сферичну форму.

Питання про вибір раціональної форми стінок електропечей дотепер залишається дискусійним. Перевагами печей із циліндричними стінками є: менші габарити, поверхня, що віддає тепло, й маса печі, менша довжина короткої мережі, що сприяють підвищенню електричного к.к.д. установки.

Основна перевага печей із циліндроконічними й похилими стінками - підвищення стійкості футерівки внаслідок їхнього віддалення від високотемпературних електричних дуг. При цьому циліндроконічні стінки більш кращі, тому що в печах з похилими стінками надмірно зростає діаметр склепіння.

Через це більша частина електропечей, що споруджувалися в останні роки на вітчизняних заводах, мають робочий простір із циліндроконічними стінками.

Футерівка дугової печі піддається впливу випромінювання електричних дуг, ударам шматків шихти при завантаженні, впливу шлаків і металу, що роз'їдає, й термічних напруг, що виникають при різких коливаннях температур під час завалки. Футерівка склепіння зазнає додаткових навантажень, які викликані розпірними зусиллями аркового склепіння. Тому застосовувані вогнетриви повинні мати високі вогнетривкість, термостійкість, міцність й шлакостійкість.

Подина печі (див. рис. 1.3) складається з ізоляційного й робочого шарів.

Ізоляційний шар кожуха включає листовий азбест, що укладається на металеве днище, шар шамотного порошку й шар кладки із шамотної цегли для вирівнювання поверхні.

1- кожух; 2-укоси; 3-рознімання кожуха;4-футерівка; 5-кільцевий жолоб; 6- кільце склепіння; 7-отвір у склепінні для електрода. а - кожух із циліндричними стінками б - з діжкоподібними; г - із циліндроконічними в - з похилими

Рисунок 1.2 Форма кожуха й робочого простору електропечі

Робочий шар включає кладку з декількох рядів магнезитової цегли товщиною від 230мм на малих печах до 575мм на більші й верхній набивний шар з магнезитового порошку товщиною 100 -190мм, що після спікання являє собою монолітну масу.

Стійкість подини складає 2000 - 8000 плавок і зазвичай не обмежує роботу печі. Робочий набивний шар зношується і його обновляють магнезитовим порошком після кожної плавки.

Загальна товщина подини на великовантажних печах приблизно дорівнює 0,7Нв, на печах з електромагнітним перемішуванням товщина подини не повинна перевищувати 800 - 900мм.

Футерівку стін на вітчизняних заводах виконують без шару теплоізоляційної кладки тільки з основної цегли магнезитохромітової, хромомагнезитової, магнезитової цегли, яку укладають на футерівку укосів.

1 - металевий кожух; 2 - листовий азбест; 3 - шар шамотного порошку; 4 - шамотна цегла; 5 - магнезитова цегла; 6 - магнезитовий порошок; 7 - кільцева рейка; 8 - заслінка; 9 - рама робочого вікна; 10 - ущільнююче кільце; 11 - пісковий затвор; 12 - магнезитохромітова цегла; 13 - мелений азбест.

Рисунок 1.3 Розріз робочого простору ДСП - 90

Щоб шлак не розмивав цегельні стінки, стик стінок з укосами роблять на 75 - 150мм вище рівня порога робочого вікна (або дзеркала ванни).

У печах із циліндроконічним кожухом кут нахилу футерівки низу стін 15 - 30°. Товщина стінок нижній частині складає 300 - 575мм, і зростає зі збільшенням ємності печі. Стійкість футерівки стін змінюється в межах 75 - 350 плавок.

На поверхні панелей, звернених усередину печі, є шипи або ребра. Вони втримують вогнетривку масу, що наноситься, на панель, а в процесі служби забезпечують утворення шару шлакового гарнісажу. Стійкість панелей складає 7000 плавок. При застосуванні панелей існує ймовірність підвищення продуктивності печі за рахунок зниження простоїв при заміні футерівки стін і значно знизити витрату вогнетривів, але при цьому зростають тепловтрати й необхідна додаткова витрата води.

Робоче вікно (див. рис. 1.4) складається з водоохолоджуємої арки, рами, порога, гребінки, заслінки. Арка обрамляє виріз в кожусі під робоче вікно, утримує її, охолоджує футерівку верхньої й бічної частин вікна в районі вирізу й запобігає пошкодження футерівки при введенні мульди в робоче вікно.

Заслінка прикриває робоче вікно для зменшення втрат тепла й виходу газів з печі. Для запобігання від прожару заслінка виконана водоохолоджуємою і з закругленою верхньою частиною, щоб не утворювалися парові «мішки».

Відвід води здійснюється у верхній частині заслінки. Рівномірне охолодження заслінки забезпечується встановленням усередині заслінки направляючих перегородок. У нижній частині заслінки передбачений отвір, що закривається заслінкою. Через нього відбирають проби металу й шлаків, вимірюють температуру металу й виконують інші операції.

Для забезпечення щільного закриття вікна печі заслінка розміщена в направляючих, площина яких нахилена до вертикалі на 8° При цьому заслінка під дією власної ваги притискається до направляючих рам.

1 - електродвигун; 2 - черв'ячний редуктор з барабаном; 3 - рама; 4 - направляючі блоки; 5 - заслінка; 6 - водоохолоджуєма арка; 7 - заслінка; 8 - гребінка; 9 - поріг; 10 - ланцюги.

Рисунок 1.4 Робоче вікно печі

Заслінка підвішена на кронштейнах до двох ланцюгів механізму, що складається з електродвигуна, черв'ячного редуктора з барабаном, ланцюгів і направляючих блоків. При намотуванні ланцюгів на барабан відбувається підйом заслінки, а опускання її здійснюється під дією власної ваги. Поріг виконаний литим у вигляді плити й кріпиться до рами за допомогою клинів. У процесі плавки на плиту порога насипається з вогнетривкого порошку хибний поріг, через який скачують шлаки з печі. У середній частині хибного порога зазвичай виконують жолобок для сходу шлаків, тому плиту порога також роблять із западиною в середній частині.

Гребінка служить для установки поперечини при зливанні шлаків і перемішуванні металу, вона кріпиться шарнірно до рами й при необхідності зміщується убік.

Сталевипускний отвір розташований проти робочого вікна вище рівня металу й шлаків; його нижня крайка перебуває на рівні порога робочого вікна. Отвір може бути круглого перетину діаметром 120-150 мм або квадратного перетину зі стороною 150-250 мм.

Зазвичай жолоб, що примикає до отвору, футерують шамотною цеглою.

Склепіння служить для закриття печі зверху й утворення замкнутого робочого простору (див. рис. 1.5). Він складається зі кільця склепіння і футерівки, що викладається по сфері. У футерівці виконані отвори для проходу електродів. Кільце склепіння сприймає розпірне зусилля від футерівки й через нього склепіння опирається на кожух печі. Щоб кільце склепіння не коробилося від нагріву, його виконують порожнім, усередині нього циркулює охолоджуюча вода. Для точної установки склепіння на кожух і запобігання сповзання його при нахилі печі, до кільця склепіння приварюють фіксатори.

1 - кільце склепіння; 2 - футерівка; 3 - отвори для проходу електродів; 4 - фіксатори.

Рисунок 1.5 Склепіння печі

Склепіння і кожух печі з'єднані між собою пісковим затвором, що служить для ущільнення печі й запобігання витоку газів між кожухом і кільцем склепіння.

Елементами піскового затвора є відкрите зверху коробчасте кільце, закріплене на кожусі печі й кільцевий ніж, приварений знизу до кільця склепіння. Коробчасте кільце заповнюється дрібним піском. При опусканні склепіння ніж входить у пісок і тим самим ущільнює робочий простір печі.

Футерівка склепіння викладається з фасонної хромомагнезитової цегли на спеціальному шаблоні, що має форму внутрішнього обрису склепіння. Отвори для проходу електродів розташовані по вершинах вписаного в окружність рівностороннього трикутника.

Товщина склепіння складає 230 ч 460 мм, зростаючи при збільшенні ємності печі. Склепіння набирають із прямої й клинової цегли на опуклому шаблоні. При наборі склепіння в кладці залишають три отвори для проходження електродів і отвір для відводу пічних газів. Стійкість склепіння малих печей (5 ч 12 т) складає 125 ч 225 плавок; при збільшенні ємності печі стійкість склепіння знижується, становлячи 50 ч 100 плавок на 60 ч 100 т печах.

Рис. 1.6 Типи піскових затворів

Діаметр окружності, що проходить через центр електродів, називається діаметром розпаду електродів.

Отвори для проходу електродів більші діаметра електродів на 40-50 мм. Це робиться для запобігання поломки електродів при можливих теплових і силових деформаціях склепіння. Щоб нагріті гази не вибивалися з робочого простору печі в зазори між електродами й склепінням, а також для зниження нагріву електродотримачів і розпалу футерівки навколо отворів, для зменшення температури й інтенсивності окислювання виступаючої над склепінням частини електродів на отвори склепіння встановлені ущільнювачі.

По конструктивному виконанню застосовувані ущільнювачі розділяють на такі види (див. рис.1.7): керамічні, економайзери, газодинамічні.

Економайзери являють собою порожні водоохолоджуємі кільця, які встановлюють поверх склепіння (див. рис. 1.7, в) або заглиблюють у футерівку склепіння (див. рис. 1.7, г). Для додаткового ущільнення більшість економайзерів оснащена комірами, заповненими шлаковатою. Ущільнюючі кільця й трубки, що підводять до них воду, ізолюють від каркаса склепіння й одну від іншої щоб уникнути короткого замикання.

У газодинамічних ущільнювачах (див. рис. 1.7,д) на керамічне кільце, покладене на спеціальній майданчику поверх склепіння, встановлюють пневматичний затвор, що представляє собою короб Г-подібного перетину.

Тангенціально до зовнішньої стінки короба під тиском підводиться повітря за допомогою ежектора або вентилятора. При подачі повітря навколо електродів створюється циркуляція потоку повітря, що захоплює із собою поступаючий з печі газ. При цьому гідравлічний опір зазору потоку газу зростає, що припиняє вибивання газу з печі. Подібні затвори дозволяють ущільнювати піч інертним газом.

Економайзери великих печей мають більшу масу, тому, щоб розвантажити склепіння, їх часто підвішують до кілець склепіння або спеціальних балок порталу.

Рис. 1.7 Види ущільнювачів електродних отворів склепіння

У зв'язку з малою стійкістю склепінь з вогнетривкої цегли в останні роки все більше використовуються водоохолоджуємі склепіння (див. рис.1.8)

На великовантажних печах водоохолоджуємі склепіння виконують комбінованими - периферійну частину (близько 80 % поверхні склепіння) роблять водоохолоджуємою, а центральну частину, щоб уникнути можливого короткого замикання між електродами й корпусом через склепіння, виконують із вогнетривкої цегли. У кладці передбачають три отвори для електродів, а в металевій периферійній частині - отвір для відводу пічних газів. Застосовують два різновиди конструкції периферійної частини склепіння: у вигляді плоского звареного коробчастого кільця, по внутрішній порожнині якого циркулює охолоджувальна вода, або ж у вигляді плоского кільця, складеного із секцій, кожна з яких виконана з водоохолоджуємих труб.

Стійкість подібних склепінь досягає 3000 і більше плавок. При роботі печі з водоохолоджуємими склепінням збільшується витрата електроенергії (на 4 - 10 %) і необхідний додаткова витрата охолоджувальної води. Однак це окупається за рахунок зменшення витрати вогнетривкого цегли на футерівку склепіння й простоїв печі, а також зменшення витрат ручної праці на кладку склепіння.

1 - рама; 2 - сегменти; 3 - кронштейни; 4 - шипи.

Рисунок 1.9 Люлька

Люлька - опорний елемент печі (див. рис.1.9), служить для установлення напівпорталу, опорних вузлів корпуса й механізму його обертання.

Люлька складається з рами і двох сегментів, виконаних по радіусу й жорстко з'єднаних з рамою. Люлька своїми сегментами спирається на балки, закріплені на фундаменті, і при нахилі печі зміщується до них.

Нижні опорні листи сегментів мають рівномірно розташовані ребра, які входять в отвори, які існують на балках. Ребра запобігають зсуву люльки до балки, при нахилі печі. До сегментів кріпляться кронштейни, які служать для кріплення рейок механізму нахилу печі.

Портал служить для підвіски склепіння. Він складається із двох консолей, що кріпляться до стояка. Консолі - це балки коробчастого перетину, з'єднані майданчиком для обслуговування електродів. Склепіння підвішують до консолей. Для цього консолі мають кронштейни із закріпленими в них обвідними й опорними блоками, для ланцюгів і тяг механізму підйому склепіння.

Механізм підйому склепіння забезпечує його піднімання на 250-300 мм при завантаженні шихти. Підйом склепіння здійснюють перед поворотом порталу зі склепінням для завантаження печі зверху й перед поворотом корпуса (у період розплавлювання) для виводу ножа кільця склепіння з піскового затвору.

До складу механізму (див. рис. 2.1) входять два привіди, кожний з яких складається з електродвигуна, спеціального черв'ячного редуктора з тяговим гвинтом, що поступально переміщається в гайці, вмонтованої в маточину черв'ячного колеса. Для запобігання перекосу склепіння обидва редуктори з'єднані між собою трансмісійним валом. Така конструкція дозволяє працювати одним приводом у випадку виходу з ладу другого. Гвинти редукторів з'єднані зі склепінням у чотирьох точках двома системами тяг і ланцюгових підвісок.

Рисунок 2.1 Механізми підйому склепіння

Кожний із трьох електродів має свій незалежний механізм затиску й переміщення (див. рис. 2.2).

Механізм складається з електродотримача й пристроїв, що забезпечують переміщення, у вертикальному напрямку, його та електрода. Застосовуються механізми переміщення електродів двох типів: з кареткою і з телескопічним стояком.

У першому (див. рис. 2.2, а, б) електродотримач рукавом кріпиться до каретки, що на направляючих роликах переміщається по нерухомому вертикальному стояку. У другому (див. рис. 2.5, в) рукав електродотримача закріплений на рухливому стояку, що переміщується усередині порожнистого вертикального нерухомого стояка.

Електродотримач (див. рис.2.3) служить для затиску й утримання електрода в заданому положенні й для підведення до нього струму.

а, б, - з кареткою; в - з телескопічним стояком; 1 - привід; 2 - противага; 3 - нерухомий стояк; 4 - канат; 5 - каретка; 6 - блок; 7 - рукав електродотримача; 8 - електрод; 9 - рейка; 10 - рухливий стояк; 11 - гідро циліндр;

Рисунок 2.2 Механізм затиску й переміщення електродів

Рухливу частину механізмів оснащують противагою, що дозволяє зменшити потужність приводу.

Привід, що переміщає електрод зі швидкістю 0.6 - 3 м/хв., може бути гідравлічним (див рис.2.2, в) або електромеханічним з передачею руху від електродвигуна за допомогою системи тросів і блоків (див. рис.2.2, а) або зубчастої рейки (див. рис.2.2,б)

Електродотримач (див. рис.2.3) служить для затиску й утримання електрода в заданому положенні й для підведення до нього струму.

Він складається з рукава й закріплених на ньому голівки, затискного механізму й струмопідводу. Найбільше застосування отримали електродотримачі із пружинно-пневматичним механізмом затиску електрода.

Конструктивне виконання електродотримачів відрізняється різноманіттям, але залежно від способу затиску електрода в головні їх можна звести до двох різновидів.

В одному різновиді (див. рис. 2.3, а) головка виконана у вигляді кільця або півкільця й рухливої натискної колодки. Електрод у робочому положенні затиснутий у кільці колодкою за рахунок зусилля пружини. Якщо потрібно звільнити електрод, то в пневмоциліндр подають повітря, поршень і важільний механізм стискає пружину, переміщає колодку вправо, звільняючи електрод.

У іншому випадку (див. рис. 2.3, б) головка складається з нерухомої колодки й хомута, що охоплює електрод.

а - з рухливою натискною колодкою й нерухомим хомутом; б - з нерухомою натискною колодкою й рухливим хомутом; 1 - півкільце; 2 - електрод; 3 - колодка; 4 - шток; 5 - пружина; 6 - пневмоциліндр; 7 - система важелів; 8 - хомут; 9 - рукав електродотримача; 10 - каретка

Рисунок 2.3 Схема електродотримача

Електрод притиснутий до струмоведучої колодки за допомогою хомута за рахунок зусилля пружини, переданої важільною системою.

При подачі повітря в пневмоциліндр, хомут змішається вліво, звільняючи електрод.

Голівка електроізольована від рукава; на середніх і великих печах елементи голівки охолоджують водою. Струм до голівки подається за допомогою шин або труб, закріплених на ізоляторах зверху рукава.

Рукав, виготовлений у вигляді товстостінної труби або зварений з коробчастої балки, з'єднує головку з кареткою (див. рис. 2.2, а, б) або з рухливим телескопічним стояком (див. рис. 2.2, в).

Механізм повороту порталу. Служить для повороту підвішеного до нього склепіння й відкриття робочого простору печі для завантаження. Портал з установленими на ньому механізмами підйому склепіння, механізмами переміщення електродотримачів, електродотримачами встановлений на поворотну плиту (див. ри2.4).

1 - поворотна плита; 2 - стопор; 3 - люлька; 4 - тумби; 5 - циліндричний редуктор; 6 - електродвигун; 7 - вертикальний вал; 8 - зубчастий сектор; 9 - вихідний вал редуктора.

Рисунок 2.4 Люлька з механізмом повороту порталу й повороту корпуса

Поворот плити здійснюється за допомогою вертикального вала закріпленого на люльці в опорах, що мають упорні й опорні підшипники. На валу закріплений зубчастий сектор, що перебуває в зачепленні із шестірнею, насадженої на вихідний вал редуктора.

Для запобігання мимовільного повороту порталу зі склепінням під час нахилу печі, напівпортал фіксується спеціальним стопором.

Механізм повороту напівпорталу має електричне блокування з механізмами підйому склепіння й переміщення електродів, що забезпечує поворот порталу тільки при піднятому склепінні й коли всі електроди перебувають у крайньому верхньому положенні.

Механізм служить для нахилу печі убік зливного носка на кут 40 - 45° для зливу металу в ковші й на кут 10 - 15° убік робочого вікна для скачування шлаків. Нахил печі відбувається в результаті перекочування сегментів люльки по фундаментних балках. У процесі нахилу люлька й піч отримують, крім коливального руху, і поступальний в результаті кочення сегментів по балках. При цьому зливний носок опускається й переміщається вперед.

Для стійкості печі й можливості повернення її з нахиленого у вихідне положення при відключеному приводі в аварійних випадках, центр ваги печі перебуває нижче центра кривизни сегментів люльки.

Механізм нахилу печі (див. рис.2.5) складається із двох окремих приводів, що працюють синхронно, і встановлюється на фундаменті під піччю з боку робочого вікна. У кожному приводі обертання від електродвигуна через зубчасту муфту передається редуктору, з'єднаному зубчастою муфтою з валом рейкової шестірні, що зчіплюється рейкою, з'єднаної шарніром із сектором люльки печі.

При нахилі печі рейки дістають складний рух: поступальний - від привідних шестірень і коливальний - навколо осі цих шестірень - у результаті переміщення люльки. Можливість обкатування рейками шестірень досягається встановленням хитних обойм з обмежувальними роликами, що забезпечують правильність зачеплення рейкової пари.

Обидва приводи обладнані гальмами, що автоматично зупиняють привід після відключення електродвигуна. В аварійних випадках піч нахиляють на зниженій швидкості при включеному одному приводі й звільненому гальмі іншого приводу. Механізм нахилу забезпечується на вихідних валах редукторів командоапаратами, які вимикають електродвигун, коли піч досягає крайнього положення убік зливного носка або робочого вікна, а також фіксують піч в робочому положенні.

1.2 Технічне обслуговування та ремонт печі

Технічне обслуговування ДСП розподіляється на три види операцій:

- підготовчі:

Ш підготовка матеріалів плавки;

Ш підготовка інструментів;

Ш завантаження шихти;

Ш завантажування феросплавів;

Ш заміна шлаковень;

- операції, що виконуються при включеній печі:

Ш перемішування металу;

Ш продувка ванни;

Ш завантаження шлакоутворюючих феросплавів;

- операції, що виконуються при включеній печі:

Ш взяття проб,

Ш заміри температури,

Ш заправка печі,

Ш скачування шлаку,

Ш нарощування електродів.

- механізовані операції підготовки металевої шихти і завантаження в піч.

Очищення і заправка подини. Тривалість цього процесу складає 7-10% від усієї тривалості плавки, а також залежить від стану печі після випуску, ступеня зносу футерівки. Очищення подини на більшості заводів виконується вручну за допомогою дерев'яного або металевого скребка. Ця операція дуже важка. При очищенні печі спочатку очищують з відкосів залишки шлаку і пухкий шар набивки. Після цього піч нахиляють і шлак з залишками металу згрібають у шлаковню, після - виконують заправку сухим вогнетривким матеріалом.

Для торкостування стін застосовують машини метательного типу, центробійні з електричним або пневматичним приводом розбрасуючого диска, багатоструйні з розташуванням установки в робочому просторі в центрі печі.

Завантаження матеріалів у піч. Основна частина матеріалів завантажується в піч в період завалки. На ДСП шихта завантажується зверху. Завантаження шихти ведеться з допомогою бадді, до конструкції якої пред'являються такі вимоги: надійність, простота і зручність в експлуатації, безпека в роботі, забезпечення збереження футеровки печі.

Важливою проблемою є механізація подачі в піч шлакоутворуючих і легуючих добавок в ході плавки.

Нарощування електродів. При експлуатації ДСП застосовують різні схеми по нарощуванню електродів.

Подача кисню в піч. На ДСП 90 найкраще здійснювати подачу кисню по кисне проводу, безпосередньо від станції до електропечей. У цьому випадку задовольняються потреби в кисні безперервно на протязі операції.

Скачування і прибирання шлаку. Це найтяжча операція. З причини високої температури шлаку, в'язкості, щільності, газонасиченості, які змінюються в ході плавки впровадження засобів механізації для видалення шлаку ускладнюється. Крім того, при скачуванні видаляють тонкий шар шлаку з великої поверхні ванни. Все це ускладнює створення простої надійної установки в роботі. Основний засіб для видалення шлаку - дерев'яні гребки, що розміщені на металевому стержні. Цей ручний засіб має багато недоліків - трудоємкість операції, великі витрати деревини, зниження продуктивності печі. Одним із засобів, що полегшують видалення шлаку з печі - нахил її в період кипіння ванни. У цей час шлак спінюється, його рівень підвищується і він може стекти через поріг робочого вікна у шлаковню. Цей засіб дозволяє видалити шлак на 40-50%. Решта шлаку скачується вручну поки появиться дзеркало металу.

Відбір проб і доставка їх в лабораторію. Засоби аналізу хімічного складу передбачають відбір проб металу і шлаку в ході плавки. Цей процес практично на всіх підприємствах здійснюється вручну. Пробу металу беруть ложкою, заливають у стаканчик і розкислюють. Розроблена автоматизована установка для відбору проб рідкого металу. В її основу покладено метод засмоктування і наморожування порції металу на внутрішній стінці порожнього водоохолоджувального наконечника і розкислення металу безпосередньо в печі у процесі засмоктування за допомогою алюмінієвого дроту. Для швидкої передачі проб у лабораторії застосовують транспортування проб пневмопоштою. Більш досконалою є пневмопошта, рух патрона трубопроводом здійснюється під дією розрядження, що створюється вакуумними насосами.

Контроль температури рідкої сталі. Для дотримання технологічного процесу плавки необхідно мати високу точність виміру температури рідкої сталі. В ДСП-90 застосовують прямий метод виміру температури за допомогою вимірювальних пристроїв, дія яких заснована на визначенні інтенсивності вимірювання - оптичним термометром або безпосередньо замір температури метала ведеться термопарою занурення. Необхідна точність і стабільність довготривалих показань температури досягається добрим захистом робочого спаю.

Уловлювання та очищення газів, що виходять з печі. При веденні плавки в ДСП утворюється значна кількість пилу і газів. Існують різні схеми уловлювання газів і їх відбору. У ДСП-90 відсмоктування газів ведеться від робочого вікна. Роль патрубка газовідсосу виконує водоохолоджувальна арка. Уловлені гази системою газоходів поступають на устаткування газоочищення. Для очищення газу від пилу застосовується устаткування електромагнітного осаджування, циклони, пінні та тканеві фільтри.

1.3 Шляхи підвищення продуктивності печі

На всіх етапах електросталеплавильного виробництва стійкість вогнетривкої футерівки лімітувала продуктивність ДСП. Для підвищення стійкості футерівки для кожної печі, в тому числі і для ДСП-90, розробляються детально електричний і тепловий режими плавки. Чим вище склепіння знаходиться над ванною, тим вища його стійкість, бо більша відстань до електричних дуг. Строк служби стін електропечей у значній мірі залежить від стійкості футерівки на рівні шлакового поясу. Підвищення стійкості стін у печах ДСП -90 досягається виготовленням стін з великомірної, периклазошпінелідної цегли на хромомагнезитовій зв'язці, що має підвищену термостійкість і знижену пористість. Футеровка печі залежить від часу надходження до печі рідкого металу. Чим довше метал знаходиться в печі, тим нижча стійкість футеровки. Плавки, що ведуться на відводах, менше зношують футеровку. Чим складніша марка виплавленої сталі і більше легуючих присадок потрібно розплавити, чим вище їх температура плавлення і нижче склад вуглецю, тим коротший термін служби стін і склепіння. Дуже рідкі шлаки відбивають більшу частину теплового потоку на стіни і склепіння I викликають перегрів футерівки. Уважне спостереження за ходом плавки, ретельне перемішування металу і шлаку по всій ванні, рівномірний розподіл шлакоутворюючих по всьому дзеркалу металу запобігає утворенню рідкого шлаку.



2. Спеціальна частина

2.1 Визначення форми та розмірів ванни, плавильного простору та діаметру розпаду електродів

Для визначення розмірів ванни задаються величиною відношення діаметра дзеркала металу до його глибини (d _{m :} h _m) та висотою сферичного сегменту(h_c). Відношення d _m : h _m приймаємо 5.

Визначаємо необхідний об'єм ванни за формулою:

(2.1)

де: м - ємність печі, т.

Визначаємо діаметр дзеркала металу:

(2.2)

де: V_m - об'єм рідкого металу, м³;

С - коефіцієнт, який практично лінійно залежить від величини співвідношення d_m : h_m =а.

(2.3)

Діаметр дзеркала металу:

мм

Визначаємо висоту шлаку за формулою:

(2.4)

мм

Розраховуємо обсяг шлаку:

(2.5)

Визначаємо повну глибину ванни за формулою:

(2.6)

Знаходимо діаметр ванни на рівні верхніх укосів:

(2.7)

Розраховуємо повний об'єм за формулою:

(2.8)

Відношення:

(2.9)

Визначаємо діаметр плавильного простору:

(2.10)

Кут нахилу стін:

Знаходимо обсяг завалки:

(2.11)

Визначаємо висоту стін від рівня укосів до п'ят склепінь за формулою:

(2.12)

2.2 Конструкція футерівки що проектується

Товщина окремих шарів та усієї футерівки подини ДСП 90:

Ізоляційний шар футерівки 170мм

Цегляна кладка 530мм

Набивний шар 150мм

Загальна товщина 850мм

Товщина вогнетривкої кладки стін

Загальна товщина стін:

На рівні укосів 495мм

В верхній частині 365мм

Товщина футерівки склепіння

Товщина склепіння 400мм

2.3 Визначення потужності пічного трансформатора, електричних параметрів ЕПУ та діаметра електрода

Визначаємо електричну потужність в період плавлення за формулою:

, (2.13)

Питома потужність теплових втрат становить:

(2.14)

де: С - складає 360 кВт/т

Розраховуємо питому потужність теплових втрат:

(2.15)

Визначаємо потужність теплових втрат за годину простою та плавління:

(2.16)

Розраховуємо номінальну встановлену потужність пічного трансформатора:

(2.17)

Визначаємо електричний КПД за формулою:

, (2.18)

Коефіцієнт потужності становить:

, (2.19)

Розраховуємо вищу ступінь вторинної напруги:

(2.20)

Визначаємо потужність теплових втрат за формулою:

(2.21)

Мінімальну потужність пічного трансформатора розраховуємо за формулою:

(2.22)

Глибина регулювання напруги трансформатора становить:

А=2.62

Визначаємо силу струму на вищій ступені напруги:

(2.23)

Середньоквадратична сила струму, що протікає через електрод становить:

, (2.24)

Розраховуємо діаметр електроду

(2.25)

де: Іел - середньоквадратична сила струму, що протікає через електрод.

Кп - коефіцієнт збільшення активного опору електродів в наслідок поверхневого ефекту

100 - перевідний коефіцієнт розмірності j з А/см² в А/мм ²

Размещено на Allbest.ru

...