Конструкции и проектирование электрических печей

       Федеральное агентство по образованию

       Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

       «ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

       ЮРГИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ 

       Факультет – Механико-машиностроительный

       Специальность – Металлургия черных металлов

       Кафедра – Металлургия черных металлов 

       Дуговая сталеплавильная печь вместимостью 100 тонн 

       Курсовой  проект по дисциплине «Конструкции и проектирование электрических печей»

       ФЮРА  240112.000 ПЗ 
 

Студент группы «______»___________

                                                Дата            Подпись 

Руководитель

Ст.преподаватель   «______»___________

                                               Дата            Подпись 
 
 
 

       Юрга 2009

 

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Реферат 
 

       Курсовой  проект 36 с., 12 рисунков, 1 таблица, 10 источников, 2 листа графического материала формата А1.

       Ключевые  слова: дуговая сталеплавильная  печь, кожух печи, футеровка печи, водоохлаждаемые свод и панели, уплотнители электродных отверстий, механизм наклона печи, механизм зажима и перемещения электродов, механизм отворота и поворота свода, газокислородные горелки.

       Объектом  исследования является дуговая сталеплавильная  печь вместимостью 100 тонн

       Целью работы является проектирование печи в двух видах.

       В результате по расчетам, представленным в пояснительной записке, разработаны сборочные чертежи дуговой сталеплавильной печи в двух видах, вид сверху и вид спереди.

       Особенностью  проекта является электронная форма  выполнения проектировочных работ. Данные сборочных чертежей и спецификаций синхронизированы.

       Записка к курсовому проекту выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2003, графическая часть к пояснительной записке выполнена в графическом редакторе Компас 3-D V8. 
 
 
 
 

          
 
 
 
 
 

Содержание 

       Введение           

       1 Общая часть          

       1.1 Краткое описание узлов и механизмов       1.1.1 Кожух печи       

             1.1.2 Водоохлаждаемые панели         1.1.3 Водоохлаждаемый свод    

             1.1.4 Экономайзеры     

             1.1.5 Механизм наклона печи       

             1.1.6 Механизм подъема и поворота свода      1.1.7 Механизм зажима электродов    

             1.1.8 Механизм перемещения электродов    

       1.1.9 Футеровка ДСП      

             1.1.10 Выпуск стали        

       1.2 Электроснабжение дуговых сталеплавильных печей   

             1.2.1 Электрическая  схема дуговой печи

             1.2.2  Электрическое  оборудование печи

             1.2.3  Электрод графитированный

             1.2.4 Устройство короткой  сети

       2 Расчетная часть           2.1 Выбор мощности трансформатора ДСП    

             2.2 Расчет геометрических и электрических параметров  

             2.3 Тепловой расчёт футеровки ДСП     

             2.4 Расчет элементов  короткой сети     

       3 Специальная часть         

       Заключение          

       Список  использованных источников      

       Спецификация

       ФЮРА   210.140.001.000 СБ            

       ФЮРА   210.140.001.000                                                                                  

 

       Введение

       Электросталеплавильному способу принадлежит ведущая  роль в производстве качественной и  высоколегированной стали. Благодаря  ряду принципиальных особенностей этот способ приспособлен для получения  разнообразного по составу высококачественного металла с низким содержанием серы, фосфора, кислорода и других вредных или нежелательных примесей и высоким содержанием легирующих элементов, придающих стали особые свойства – хрома, никеля, марганца, кремния, молибдена, вольфрама, ванадия, титана, циркония и других элементов[9].

       Выделение тепла в электропечах происходит либо в нагреваемом металле, либо в непосредственной близи от его поверхности. Это позволяет в сравнительно небольшом объеме сконцентрировать значительную мощность и нагревать металл с большой скоростью до высоких температур, вводить в печь большие количества легирующих добавок; иметь в печи восстановительную атмосферу и безокислительные шлаки, что предполагает малый угар легирующих элементов; плавно и точно регулировать температуру металла; более полно, чем других печах раскислять металл, получая его с низким содержанием неметаллических включений; получать сталь с низким содержанием серы.

             В последние годы начали строить высокомощные (удельная мощность печного трансформатора 600-1000 кВА/т) печи  с водоохлаждаемыми сводом и стенками. Из-за увеличения  тепловых потерь с охлаждающей водой, работа печи по технологии с длительной выдержкой металла стала неэкономичной,  и печи перевели  на новую технологию, которая заключается в расплавлении шихты и проведение краткого окислительного периода, т.е. получение в печи жидкого полупродукта, который далее отправляют на установки внепечной обработки для доведения до заданного химического состава и свойств[10].

 

        1 Общая часть 

       1.1. Краткое описание узлов и механизмов ДСП 

       ДСП современной конструкции (рисунок 1.1) представляет собой сложный с точки зрения изготовления и эксплуатации агрегат, оснащенный большим количеством узлов и механизмов, основными из которых являются:

       Кожух печи и свод;

       Уплотнители электродных отверстий (экономайзеры);

       Водоохлаждаемые панели;

       Механизм  наклона печи для слива металла  и скачивания шлака;

       Механизм  подъема и отворота свода для  загрузки шихты;

       Механизмы перемещения электродов;

       Короткая  сеть (вторичный токоподвод) для  передачи тока от выводов вторичных обмоток трансформатора до рабочих концов электродов [6].

       

       Рисунок 1.1 – Современная дуговая сталеплавильная  печь

1. Кожух печи

       Кожух – это часть корпуса, расположенная выше порога рабочего окна. Кожух водоохлаждаемых печей цилиндрической формы со сферическим днищем. Кожух состоит из двух частей: нижняя часть, является опорой кладки пода, её делают из стальных листов, и верхняя часть (выше порога рабочего окна), является опорой стеновых водоохлаждаемых панелей, её выполняют в виде решетчатого каркаса, он изготавливается из горизонтальных и вертикальных  труб, они опираются на фланец нижней части кожуха (рисунок 1.2).

       

 

       1 – нижняя часть кожуха;

       3 – фланец;

       4 – вертикальные трубы;

     5, 6 – кольцевые трубы;

       7 – кладка низа стен.

       Рисунок 1.2 – Кожух печи 
 

      1.1.2 Стеновые водоохлаждаемые панели

     Внутри  решетчатого каркаса стен по всему его периметру закреплено

16 водоохлаждаемых панелей (рисунок 1.3).

       
 
 
 
 
 
 

   

     1 – ряд параллельных труб;

     2 – переходники; 

     3 и 4 – патрубки для отвода  и подвода охлаждающей воды

     Рисунок 1.3 – Водоохлаждаемая стеновая панель фирмы “Krupp”

       Каждая  из панелей имеет самостоятельные подвод и отвод воды. Для предотвращения контакта стеновых панелей с жидким металлом их устанавливают на уровне 400 мм над откосами. На панелях имеются штыри и при вспенивании шлака, шлак разбрызгивается, попадает на эти штыри и застывает[8]. Образуется шлаковая корка, которая защищает панели.

       При установке стеновых панелей объем  рабочего пространства печи увеличивается  на 10 – 30% (по сравнению с футерованными стенами), что позволяет уменьшить количество подвалок шихты или снизить требования к плотности лома.

       Для изготовления трубчатых панелей  используют стальные трубы диаметром 76 – 90 мм с толщиной стенки 14 – 16 мм. В конструкции трубчатых панелей фирмы “Krupp” ряд горизонтальных труб соединяют штампованными переходами [7].

         Водоохлаждаемые панели улучшают  условия работы футеровки нижней части стен (стойкость увеличивается до 500 плавок вследствие охлаждающего воздействия панелей [5]. Однако при этом возрастает расход электроэнергии на 2% и существенно возрастает расход воды.

3. Водоохлаждаемый свод печи

       В данном проекте свод выполняют комбинированным [6]. Периферийную часть делают из водоохлаждаемых панелей, а центральную, через которую проходят электроды, из огнеупорного кирпича, чтобы предотвратить возможное короткое замыкание между электродами и металлической водоохлаждаемой частью свода. Центральную часть футеруют магнезитохромитовым кирпичом. Обычно периферийная водоохлаждаемая часть занимает около 80% поверхности свода, а центральная часть около 20%(6).

       Стойкость водоохлаждаемой части комбинированного свода колеблется в пределах 1500 – 4500 плавок. Стойкость центральной огнеупорной части около 200 плавок, после чего ее заменяют [10]. К преимуществам водоохлаждаемых сводов относятся:

       1) возможность работы на мощных  длинных дугах;

        2) высокая степень использования  электрической мощности трансформатора.

         
 
 

     1 – центральная часть свода; 

       10,12 – нижнее и верхнее трубчатые  кольца соответственно;

       4 – изогнутые трубы;

       13 – водоохлаждаемые панели;

       8–отверстие  для отвода печных газов; 

       5 – гарнисаж;

       7 – отверстие для электродов;

       9 – водоохлаждаемое опорное кольцо.

       Рисунок 1.4– Трубчатый куполообразный свод