Конспект-занятия Устройство электродуговой печи

Конспект занятия на тему «Устройство дуговых сталеплавильных печей»

Разработал: преподаватель спец.дисциплин Попкова Екатерина Васильевна.

Концентрированный ввод огромного количества тепловой энергии в сочетании с простотой регулирования подводимой мощности, широким набором технических и технологических средств ведения плавки является неоспоримым преимуществом дуговой сталеплавильной печи в сравнении с другими плавильными агрегатами. Кроме того, электросталеплавильная технология обеспечивает высокий уровень энергосбережения и значительно снижает нагрузку на окружающую среду, что обеспечивает возможность достаточно быстрой адаптации ДСП в самых различных географических районах и экономических условиях.

Совершенствование и трансформация агрегатов, входящих в состав сталелитейного модуля, привели к коренному изменению технологических функций дуговой сталеплавильной печи, которые в настоящее время, в основном, сводятся к плавлению металлошихты, нагреву расплава, обезуглероживанию, дефосфорации и бесшлаковому выпуску жидкого полупродукта.

Устройство современной дуговой электропечи включает (рис. 1.2):

механическую конструкцию;

электрическую часть;

оборудование подачи в рабочее пространство технологических газов, порошкообразных и кусковых материалов;

систему эвакуации отходов производства и газоочистку;

автоматизированную систему управления технологическим процессом.

Рисунок 1.2 – Конструкция современной дуговой сталеплавильной печи: 1 - фундамент; 2 - наклонная платформа; 3 - корпус печи; 4 - свод печи; 5 - графитированные электроды; 6 - рукава электрододержателей; 7 - подъемно-поворотный механизм свода и электродов; 8 - рабочее окно

Конструкция корпуса современной электропечи обеспечивает выполнение следующих технологических требований к производству стали:

выпуск плавки в ковш с надежной отсечкой печного шлака при остатке оптимального количества жидкого металла в печи;

широкое применение водоохлаждаемых элементов;

рациональное размещение технологического оборудования;

минимальную продолжительность простоя печи при замене кожуха;

разделение корпуса печи для уменьшения грузоподъемности мостового крана;

минимальный расход огнеупорных материалов и качественный холодный ремонт футеровки.

Корпус ДСП, как правило, состоит из двух разъемных частей по границе огнеупорной футеровки и водоохлаждаемых панелей - днища и кожуха печи.

Днище кожуха печи повторяет конфигурацию ванны печи и футеровано огнеупорными материалами. Огнеупорная футеровка ванны печи, состоящая из подины и боковых стен, работает в условиях резких колебаний температуры, больших тепловых нагрузок, механического и химического воздействия шихтовых материалов. Для термически нагруженной части огнеупорной футеровки стен над шлаковым поясом (до водоохлаждаемых панелей) обычно предусматривают применение высокоогнеупорного периклазоуглеродистого кирпича на синтетической смоляной связке с содержанием остаточного углерода не менее 10%. В подине имеются, обычно, три-четыре отверстия с креплениями для размещения продувочных пробок.

Кожух печи формирует свободное пространство и представляет собой водоохлаждаемый трубчатый каркас-коллектор, сваренный из двух или трех горизонтальных поясов и вертикальных стоек. С внутренней поверхности в окнах кожуха размещаются стеновые водоохлаждаемые панели, обычно в количестве 8-14 штук. При необходимости простые по конструкции и легкоразъемные соединения обеспечивают их быструю замену. Трубчатый каркас обеспечивает высокую жесткость конструкции, а также служит коллектором охлаждающей воды в системе. Благодаря тому, что каркас печи охлаждается, уменьшаются размеры его деталей и снижается их масса. Более того, каркас обладает повышенной стойкостью к тепловому воздействию, что существенно увеличивает срок его службы.

По периметру кожуха выполняют несколько технологических окон для установки стационарных стеновых топливо-кислородных горелок, инжекторов для подачи порошкообразных материалов, а также отверстие в крышке эркера для обслуживания сталевыпускного отверстия.

Водоохлаждаемый свод электропечи установлен на кожухе и изолирует сверху рабочее пространство печи. Свод ДСП состоит из центральной и периферийной частей. Центральная огнеупорная часть выполняется, как правило, из высокоглиноземистого кирпича или жаропрочного бетона и может иметь круглую или дельтовидную форму.

Огнеупорная футеровка центральной части опирается на кольцо малого свода, представляющее собой водоохлаждаемую трубчатую конструкцию, которая обеспечивает быструю замену огнеупорной центральной части.

В полностью водоохлаждаемой периферийной части свода предусмотрены отверстия для патрубка газоотсоса и подачи шлакообразующих материалов. Основной несущей конструкцией свода является водоохлаждаемый каркас-коллектор, который представляет собой сварную металлоконструкцию в виде опорной рамы для крепления водоохлаждаемых панелей. Внутреннее и наружное концентрически расположенные кольца каркаса соединены между собой трубчатыми спицами.

Опорный механизм современной дуговой сталеплавильной печи представляет собой стальную сварную конструкцию, на верхней горизонтальной платформе которой установлен корпус печи и, как правило, роликовый венец системы поворота свода и электродов.

Платформа опирается на два опорных сегмента, которые обеспечивают возможность наклона корпуса до 12 - 15° в обе стороны для обеспечения скачивания шлака через порог рабочего окна и выпуска стали через отверстие в эркере печи.

Опора электрододержателей современных печей имеет в поперечном сечении цилиндрическую форму, размещает механизм подъема и поворота свода, а также электродов, и может вращаться вокруг вертикальной оси. Поворот осуществляется в роликовом венце опорной конструкции ДСП.

Механизм подъема свода смонтирован с наружной стороны опоры электрододержателей и выполняется в виде:

полупортала с механизмом подъема свода;

подъёмного штока, который приводится в действие при помощи гидравлического цилиндра и при движении вверх входит в гнездо консоли свода печи.

Раскрытие рабочего пространства ДСП для загрузки шихты бадьями проводится путем подъема и поворота свода с электродами.

Беспортальная конструкция ДСП допускает поворот электрододержателей на меньший, чем свод, угол, что позволяет избежать чрезмерного скручивания гирлянды короткой сети.

Колонны электрододержателей имеют круглое или коробчатое сечение и установлены в направляющих роликах. Гидроцилиндры подъёма электродов находятся внутри колонн.

Токопроводящие электрододержатели современной ДСП выполняют в виде коробчатого профиля из плакированной медью листовой стали либо из алюминия. Электрическая изоляция в этом случае располагается только на подушке колонны электрододержателя.

При возрастающей силе тока в цепи ДСП условие теплового равновесия выделяемого и отдаваемого (в результате теплоотдачи с боковой поверхности электрода) тепла не соблюдается вследствие ограниченных возможностей увеличения диаметра и электропроводности электрода. В ходе плавки электроды нагреваются выше температуры начала интенсивного окисления графита воздухом. Для охлаждения графитированных электродов наибольшее распространение получили устройства спрейерного охлаждения, когда с головки электрододержателя подается вода и по поверхности электрода стекает до уровня свода печи.

Дуговые электропечи последнего поколения являются высокоэффективными электротермическими агрегатами. Основными элементами системы электроснабжения ДСП являются электропечной трансформатор, удельной мощностью около 1 МВА/т, и дополнительное реактивное сопротивление, регулирующее общее сопротивление электропечного контура (импеданс), что позволяет проводить плавку с пониженной рабочей силой тока и при повышенном вторичном напряжении. Практически все современные высокопроизводительные ДСП имеют высшую ступень вторичного напряжения печного трансформатора 1000 В и более.

Система эвакуации и очистки печного газа предполагает отсос газов из печи через отверстие в своде, транспортирование и охлаждение его в системе водоохлаждаемого газохода и очистку с помощью тканевых фильтров. Кроме того, в систему эвакуации печного газа интегрированы все источники пылевыделения ДСП, например, печной зонт, системы перегрузки сыпучих материалов.

Аппаратное оформление устройств подачи в рабочее пространство природного газа для работы топливо-кислородных горелок, азота и (или) аргона для перемешивания ванны жидкого металла, кислорода, порошкообразных и кусковых материалов и пр. зависит от конкретных условий, поэтому определяется индивидуально для каждой конкретной печи.

Система автоматизированного управления технологическим процессом современной электропечи наряду с базовым уровнем, который позволяет передавать управляющие воздействия от оператора механизмам, как правило, дополнительно включает:

модуль проектирования плавки;

систему сопряжения с технологической базой данных сталеплавильного производства;

систему архивирования данных;

модуль сопряжения с системами АСУ ТП цеха и завода.

Общее описание дуговой электропечи

Дуговая печь состоит из рабочего пространства (собственно печи) с электродами и токоподводами и механизмов, обеспечивающих наклон печи, удержание и перемещение электродов и загрузку шихты.

1 – электроды, 2 – арочный свод, 3- желоб, 4 – футеровка, 5 – кожух печи,

6 – расплавленный металл, 7 – механизм поворота.

Рисунок 1. – Конструкция дуговой электропечи

Плавку стали ведут в рабочем пространстве, ограниченном сверху куполообразным сводом, снизу сферическим подом и с боков стенками. Огнеупорная кладка пода и стен заключена в металлический кожух. Съемный свод набран из огнеупорных кирпичей, опирающихся на опорное кольцо. Через три симметрично расположенных в своде отверстия в рабочее пространство введены токопроводящие электроды, которые с помощью специальных механизмов могут перемещаться вверх и вниз. Печь питается трехфазным током.

Шихтовые материалы загружают на под печи, после их расплавления в печи образуется слой металла и шлака. Плавление и нагрев осуществляется за счет тепла электрических дуг, возникающих между электродами и жидким металлом или металлической шихтой.

Выпуск готовой стали и шлака осуществляется через сталевыпускное отверстие и желоб путем наклона рабочего пространства. Рабочее окно, закрываемое заслонкой, предназначено для контроля за ходом плавки, ремонта пода и загрузки материалов.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/227120-konspekt-zanjatija-ustrojstvo-jelektrodugovoj