7. Автоматичне регулювання ................................................. ... .. ...... 11
8. Пристрій для електромагнітного перемішування металу ......... 12
1. Виробництво сталі в електричних печах
В процесі електроплавкі можна точно регулювати температуру металу і його склад, виплавляти сплави майже будь-якого складу.
Електричні печі мають істотні переваги в порівнянні з іншими сталеплавильними агрегатами, тому високолеговані інструментальні сплави, нержавіючі шарикопідшипникових, жаростійкі і жароміцні, а також багато конструкційні стали виплавляють тільки в цих печах.
2. Пристрій дугових електропечей
Перша дугова електропіч в Росії була встановлена в 1910 р на Обухівському заводі. За роки п'ятирічок були побудовані сотні різних печей. Місткість найбільш великої печі в СРСР 200 т. Піч складається з залізного кожуха циліндричної форми зі сферичним днищем. Всередині кожух має вогнетривку футеровку. Плавильний простір печі закривається знімним склепінням.
Піч має робоче вікно і випускний отвір із зливним жолобом. Харчування печі здійснюється трифазним змінним струмом. Нагрів та плавлення металу здійснюються потужними дугами, палаючими між кінцями трьох електродів і металом, що знаходяться в печі. Піч спирається на два опорних сектора, перекочується по станини. Нахил печі у бік випуску і робочого вікна здійснюється за допомогою рейкового механізму. Перед загрузклй печі звід, підвішений на ланцюгах, піднімають до порталу, потім портал зі склепінням і електродами відвертається в бік зливного жолоба і піч завантажують цебром.
3. Механічне обладнання дугового печі
Кожух печі повинен витримувати навантаження від маси вогнетривів і металу. Його роблять зварним з листового заліза товщиною 16-50 мм в залежності від розмірів печі. Форма кожуха визначає профіль робочого простору дугової електропечі. Найбільш поширеним в даний час є кожух конічної форми. Нижня частина кожуха име-ет форму циліндра, верхня частина-конусоподібна з розширенням догори. Така форма кожуха полегшує за-правку печі вогнетривким матеріалом, похилі стіни збільшують стійкість кладки, так як вона далі розташована від електричних дуг. Використовують також ко-жухі циліндричної форми з водоохолоджуваними па-нелями. Для збереження правильної циліндричної форми кожух посилюється ребрами і кільцями жорстко-сти. Днище кожуха зазвичай виконується сферичним, що забезпечує найбільшу міцність кожуха і міні-мальную масу кладки. Дні-ще виконують з немагніт-ної стали для установки під піччю електромагнітного пе-ремешівающего пристрою.
Для завантаження шихти в печі невеликої ємності і підвантаження легуючих і флюсів у великі, печі скачування шлаку, огляду, заправки і ремонту печі є завантажувальний вікно, обрамлене литий ра-мій. До рами кріпляться направляючі, по яких скільки-зит заслінка. Заслінку футеруют вогнетривким кирпи-чом. Для підйому заслінки використовують пневматичний, гідравлічний або електромеханічний привід.
З протилежного боку кожух має вікно для випуску сталі з печі. Під вікно приварений зливний жолоб. Отвір для випуску сталі може бути круглим діа-метром 120-150 мм або квадратним 150 на 250 мм. Злив-ної жолоб має коритоподібного перетин і приварений до кожуха під кутом 10-12 ° до горизонталі. Зсередини ж-лоб футеруют шамотною цеглою, довжина його складаючи-ет 1-2 м.
Електродотримачі служать для підведення струму до елек-Трод і для затиску електродів. Головки електрододер роблять з бронзи або сталі і охолоджують по-дою, так як вони сильно нагріваються як теплом з пе-чи, так і контактними струмами. Електродотримачі повинен щільно затискати електрод і мати невелике контактний опір. Найбільш поширеним в даний час є пружинно-пневматичний Електродотримачі. Затиск електрода здійс-ствляется за допомогою нерухомого кільця і затискної плити, яка притискається до електрода пружиною. Ог-жатіе плити від електрода і стиснення пружини відбувається із-дять за допомогою стиснутого повітря. Електродотримачі кріпиться на металевому рукаві - консолі, який скріплюється з Г-подібною рухомий стійкою в одну ж-стку конструкцію. Стійка може переміщатися вгору або вниз всередині нерухомої коробчатої стійки. Три нерухомі стійки жорстко пов'язані в одну загальну кон-струкцію, яка покоїться на платформі опорної Люль-ки печі. Переміщення рухомих телескопічних стійок відбувається або за допомогою системи тросів і протидії ваг, що приводяться в рух електродвигунами, або за допомогою гідравлічних пристроїв. Механізми пере-ня електродів повинні забезпечити швидкий под-му електродів у разі обвалу шихти в процесі плав-лення, а також плавне опускання електродів, щоб хаті-жание їх занурення в метал або ударів об не розпливчасті-в'юнилися шматки шихти. Швидкість підйому електродів становить 2,5-6,0 м / хв, швидкість опускання 1,0 2,0 м / хв.
Механізм нахилу печі повинен плавно нахиляти піч у бік випускного отвору на кут 40-45 ° для випуску сталі і на кут 10-15 градусів в сторону робочого вікна для спуску шлаку. Станина печі, або колиска, на кото-рій встановлено корпус, спирається на два - чотири опор-них сектора, які перекочуються по горизонталь-ним напрямних. У секторах є отвори, а в направляючих - зубці, за допомогою яких запобігання-обертається прослизання секторів при нахилі печі. Нахил печі здійснюється за допомогою рейки і зубч-того механізму або гідравлічним приводом. Два циліндра укріплені на нерухомих опорах фундаменту, а штоки шарнірно пов'язані з опорними секторами Люль-ки печі.
Система завантаження печі буває двох видів: через за-валочного вікно мульдозавалочной машиною і через верх за допомогою цебра. Завантаження через вікно застосовують тільки на невеликих печах.
При завантаженні печі зверху в один-два прийоми в тече-ня 5 хв менше охолоджується футеровка, скорочено-ється час плавки; зменшується витрата електроенергії; ефективніше використовується обсяг печі. Для завантаження печі звід піднімають на 150-200 мм над кожухом печі і повертають убік разом з електродами, повністю відкриваючи робочий простір печі для введення цебра з шихтою. Звід печі підвішений до рами. Вона соеди-нена з нерухомими стійками Електродотримачі в одну жорстку конструкцію, що спочивають на поворотній консолі, яка укріплена на опорному підшипнику. Великі печі мають поворотну вежу, в якій спів-осередком все механізми одвороту зводу. Вежа вра-тається навколо шарніра на ковзанках по дугоподібною рейці. Бадья являє собою сталевий циліндр, діаметр якого менше діаметра робочого простору-ства печі. Знизу циліндра є рухливі гнучкі сектора, кінці яких стягуються через кільця тро-сом. Зважування і завантаження шихти виробляються на шихтові дворі електросталеплавильного цеху. Бадья на візку подається в цех, піднімається краном і опус-кається в піч. За допомогою допоміжного підйому крана трос висмикують з вушок секторів і при підйомі бадді сектора розкриваються і шихта вивалі-ється в піч в тому порядку, в якому вона була покладена-на в цебрі.
При використанні в якості шихти металізованої окатишів завантаження може проводитися непрерив-но по трубопроводу, який проходить в отвір в сво-де печі.
Під час плавлення електроди прорізають в шихті три криниці, на дні яких накопичується рідкий ме-талл. Для прискорення розплавлення печі обладнуються поворотним пристроєм, який повертає корпус в одну і іншу сторону на кут в 80 °. При цьому електрон-Трод прорізають в шихті вже дев'ять колодязів. Для по-ворота корпусу піднімають звід, піднімають електро-ди вище рівня шихти і повертають корпус при по-мощі зубчастого вінця, який прикріплений до корпусу, і шестерень. Корпус печі спирається на ролики.
4. Очищення газів, що відходять
Більшість дугових печей має основну футера-ку, що складається з матеріалів на основі MgO. Футера-ка печі створює ванну для металу і грає роль теплоізоляційного шару, що зменшує втрати тепла. Основні частини футеровки - подини печі, стіни, склепіння. Температура в зоні електричних дуг сягає неяк-ких тисяч градусів. Хоча футеровка електропечі відділень-лена від дуг, вона все ж повинна витримувати температуру до температури 1700 ° С. У зв'язку з цим застосовуються для футерування матеріали повинні мати високу вогне-впертістю, механічною міцністю, термо- і хімічна-ської стійкістю. Подину сталеплавильної печі на-відбирають в наступному порядку. На сталевий кожух укла-дивают листовий азбест, на азбест-шар шамотного порошку, два шари шамотного цегли і основний шар з магнезитової цегли. На магнезитової цегляної подине набивають робочий шар з магнезитової порошку-ка зі смолою і пеком - продуктом нафтопереробки. Товщина набивного шару становить 200 мм. Загальна товщина подини дорівнює приблизно глибині ванни і мо-же досягати 1 м для великих печей. Стіни печі викладають після відповідної прокладки азбесту і шамотного цегли з великорозмірних безвипалювального магнезітохромітового цегли довжиною до 430 мм. Кладка стін може виконуватися з цегли в ж-лізниць касетах, які забезпечують зварювання цегли в один монолітний блок. Стійкість стін достига-ет 100-150 плавок. Стійкість подини становить один-два роки. У важких умовах працює футеровка сво-да печі. Вона витримує великі теплові навантаження від палаючих дуг і тепла, відбиваного шлаком. Склепіння великих печей набирають з магнезітохромітового кир-Піча. При наборі зводу використовують нормальний і фа-сонний цегла. У поперечному перерізі звід має форму арки, що забезпечує щільне зчеплення цегли ме-жду собою. Стійкість зводу становить 50 - 100 плавок. Вона залежить від електричного режиму плавки, від трива-ності перебування в печі рідкого металу, складу виплавлюваних сталі, шлаку. В даний час широ-де поширення набувають водоохолоджувані склепіння та стінові панелі. Ці елементи полегшують службу фу-теровкі.
Струм в плавильний простір печі подається через електроди, зібрані із секцій, кожна з яких представляє собою круглу заготовку діаметром від 100 до 610 мм і довжиною до 1500 мм. У малих електропіч-чах використовують вугільні електроди, у великих - графітові. Електроди графітові виготовляють з малозольних вуглецевих матеріалів: нафтового коксу, смоли, пеку. Електродний масу змішують і пресують, після чого сира заготівля обпалюється в га-зових печах при 1300 градусах і піддається додатково-му графітірующему випалу при температурі 2600 - 2800 градусах в електричних печах опору. В процес-се експлуатації в результаті окислення пічними газами і розпилення при горінні дуги електроди згоряють. У міру укорочення електрод опускають в піч. При цьому Електродотримачі наближається до склепіння. Настає момент, коли електрод стає настільки коротким, що не може підтримувати дугу, і його необхідно на-рощувати. Для нарощування електродів в кінцях сек-цій зроблені отвори з різьбленням, куди угвинчується перехідник-ніпель, за допомогою якого з'єднуються окремі секції. Витрата електродів становить 5-9 кг на тонну виплавленої сталі.
Електрична дуга-один з видів електричного розряду, при якому струм проходить через іонізований-ні гази, пари металів. При короткочасному сблі-жении електродів з шихтою або один з одним возника-ет коротке замикання. Йде струм великої сили. Кінці електродів розжарюються до краю. При раздвіганіі елек-Трод між ними виникає електрична дуга. З рас-гартованого катода відбувається термоелектронна емісія електронів, які, прямуючи до анода, зіштовхують-ся з нейтральними молекулами газу і іонізують їх. Негативні іони направляються до анода, поклади тільні до катода. Простір між анодом і като-дом стає іонізованим, струмопровідних. Бом-бардіровка анода електронами і іонами викликає сильний його розігрів. Температура анода може досягнень-гать 4000 градусів. Дуга може горіти на постійному і на пе-ремінному струмі. Електродугові печі працюють на пере-менном струмі. Останнім часом у ФРН побудована елек-тродуговая піч на постійному струмі.
В першу половину періоду, коли катодом є електрод, дуга горить. При зміні полярності, коли катодом стає шихта - метал, дуга гасне, так як в початковий період плавки метал ще не нагрітий і його температура недостатня для емісії електронів. Тому в початковий період плавки дуга горить неспе-койно, уривчасто. Після того як ванна покривається шаром шлаку, дуга стабілізується і горить більш рівно.
Робоча напруга електродугових печей складаючи-ет 100 - 800 В, а сила струму вимірюється десятками тисяч ампер. Потужність окремої установки може досягати 50 - 140 МВ * А. До підстанції електросталеплавильного цеху подають струм напругою до 110 кВ. Високим на-пряжением харчуються первинні обмотки пічних транс-форматорів. На показана спрощена схема електричного живлення печі. В електричне оборудо-вання дугового печі входять проведення ремонтних ра-бот на печі. такі прилади:
1. Повітряний роз'єднувач, призначений для від-ключення всієї електропічний установки від лінії висо-кого напруги під час
2. Головний автоматичний вимикач, служить для відключення під навантаженням електричного кола, по кото-рій протікає струм високої напруги. При нещільної укладанні шихти в печі на початку плавки, коли шихта ще холодна, дуги горять нестійкий, відбуваються обвал ли шихти і виникають короткі замикання між електродами. При цьому сі ла струму різко зростає. Це призводить до великих перевантажень трансформатора, який може вийти з ладу. Коли сила струму перевищить встановлену межу, вимикач авто матически відключає установку, для чого є реле максимальної сили струму.
3. Печной трансформа-тор необхідний для перетворення високої напруги в низьке (з 6-10 кВ до 100-800 В). Обмотки високої та низької напруги і магнітопроводи, на яких вони розміщені, розташовуються в баку з маслом, що служить для охолодження обмоток. Ох-лажденіе створюється примусовим перекачуючи-ням масла з трансформаторного кожуха в бак теплообмінника, в якому масло охолоджується водою. Трансформатор встановлюють поруч з електропіччю в спеціальному приміщенні. Він має пристрій, що дозволяє перемикати обмотки сходами і таким об-разом східчасто регулювати що подається в піч на-напруга. Так, наприклад, трансформатор для 200-т оте-чественной печі потужністю 65 МВ * А має 23 ступені напруги, які перемикаються під навантаженням, без відключення печі.
Ділянка електричної мережі від трансформатора до електродів називається короткою мережею. Вихідні з стіни трансформаторної підстанції фідери при помо-щи гнучких, водоохолоджуваних кабелів подають напруги-ня на Електродотримачі. Довжина гнучкого ділянки дол-жна дозволяти проводити потрібний нахил печі і відвертати звід для завантаження. Гнучкі кабелі з'єднати-ються з мідними водоохолоджуваними шинами, установ-ленними на рукавах електрододер. Трубошіни безпосередньо приєднані до голівки електрододер-жателя, що затискає електрод. Крім зазначених основних вузлів електричної мережі в неї входить различ-ва вимірювальна апаратура, під'єднується до ли-данням струму через трансформатори струму або напруги, а також прилади автоматичного регулювання процес-са плавки.
7. Автоматичне регулювання
По ходу плавки в електродугову піч потрібно по-давати різну кількість енергії. Міняти подачу потужності можна зміною напруги або сили то-ка дуги. Регулювання напруги проводиться пере-винятком обмоток трансформатора. Регулювання сили струму здійснюється зміною відстані між-ду електродом і шихтою шляхом підйому або опускання електродів. При цьому напруга дуги не змінюється. Опускання або підйом електродів виробляються автомати-тично за допомогою автоматичних регуляторів, уста-новлених на кожній фазі печі. У сучасних печах задана програма електричного режиму може бути встановлена на весь період плавки.
8. Пристрій для електромагнітного перемішування металу
Для перемішування металу в великих дугових пе-чах, для прискорення і полегшення проведення технологи-чеських операцій скачування шлаку під днищем печі в коробці встановлюється електрична обмотка, кото-раю охолоджується водою або стисненим повітрям. Обмотки статора живляться від двофазного генератора струмом низ-кою частоти, що створює біжить магнітне поле, кото-рої захоплює ванну рідкого металу і викликає дві-ються нижніх шарів металу уздовж подини печі в на-правлінні руху поля. Верхні шари металу разом з прилеглим до нього шлаком рухаються у зворотний бік. Таким чином можна спрямувати рух або в бік робочого вікна, що буде полегшувати вихід шлаку з печі, або в сторону зливного отвору, що буде сприяти рівномірному розподілу легуючих і розкислювачів і усереднення складу ме-Таллі і його температури. Цей метод останнім часом має обмежене застосування, так як в надпотужних печах метал активно перемішується дугами.
Лінчевський Б.В. Соболевський А.Л. Кальменев А.А. Металургія чорних металів. - М. Металургія, 1986
Крівандіно ВА, Філімонов Ю.П. Теорія і конструкції металургійних печей. - М. Металургія, 1986
Ойкс Г.Н. Іоффе Х.М. Виробництво сталі. - М. Металургія, 1987
Борнацкій І.І. Короткий довідник Сталеплавильники. - М. Металургія, 1986
Соколов ГА. Виробництво сталі. - М. Металургія, 1982.
Кудрін В. А. Металургія сталі.-М. Металургія, 1981