Конструкции и проектирование электрических печей

     1.1.4 Экономайзеры

       Для предотвращения интенсивного окисления электродов, понижения температуры выступающей над сводом части электродов, уменьшения количества проходящего через печь воздуха и уменьшения тепловых потерь с газами электродные отверстия уплотняют при помощи специальных устройств – экономайзеров (рисунок 1.5)

       Экономайзер представляет собой металлическую  коробку, в которой тангенциально  подается сжатый воздух. 

       

       1 – кольцо уплотнительное верхнее; 

       2 – кольцо уплотнительное нижнее.

       Рисунок 1.5 – Экономайзер 

     1.1.5 Механизм наклона печи

       Механизм  наклона служит для наклона печи в сторону сталевыпускного отверстия  на угол 12º для слива металла и в сторону рабочей площадки на угол 10-12º для скачивания шлака. Для опоры корпуса печи на фундамент и для наклона печи служит люлька (3). Она выполнена в виде горизонтальной коробчатой плиты с двумя опорными сегментами. На современных печах устанавливается гидравлический механизм наклона, при котором подаваемая под давлением жидкость в гидроцилиндры (1), вызывает выдвижение или опускание штоков (2) (рисунок 1.6).

       

       1 – гидроцилиндры;

       2 – шток;

       3 – люлька;

       4 – рабочее окно;

       5 – эркер.

       Рисунок 1.6 – Механизм наклона печи 

       1.1.6 Механизм подъема и поворота свода

       Механизм подъема свода (рисунок 1.7) предназначен для поднятия свода на 150-200мм. Шток гидроцилиндра поднимает опорно-поворотный вал, который входит в зацепление с полупорталом и далее поднимает полупортал вместе со сводом на высоту 150-200мм. Опускание свода происходит под действием собственного веса при снятии давления. Скорость подъема до 5 метров в минуту, скорость опускания 1-2 метра в минуту.

     Отворот свода осуществляется гидравлическим методом. Поднятый свод поворачивается на опорно–поворотном валу с помощью  гидроцилиндра, расположенного в горизонтальной плоскости. Механизм поворота свода состоит из одного плунжерного гидроцилиндра двустороннего действия

         
 
 
 
 
 
 
 

     1 – свод;

     2 – подвеска;

     3 – полупортал;

     4 – тумба; 

     5 – опорно-поворотный вал; 

     6 – гидроцилиндр поворота;

     7 – гидроцилиндр подъёма

     Рисунок 1.7 – Механизм подъёма и поворота свода с гидравлическим приводом 

     1.1.7 Механизм зажима электрода

       Электрододержатель  представляет собой зажим для  закрепления электродов и подвода  к ним тока. Для предотвращения выскальзывания электродов, конструкция электрододержателя должна обеспечивать плотный зажим электрода. Электрододержатель должен быть достаточно жестким, чтобы не прогибаться под тяжестью электрода (масса которого может достигать 2-3 тонны) и исключать вибрации.

       В пружинно-пневматическом зажиме электрод зажимается между щеками корпуса электрододержателя (2) и зажимной колодкой (3). Колодка зажимает электрод с усилием, достаточным для предупреждения его проскальзывания, с помощью штока (6) и мощных пружин (7), расположенных внутри рукава стойки (5). Освобождение электрода производится дистанционно с помощью пневмоцилиндра (8), сжимающего пружины (рисунок 1.8). 

       

 

      1 – хомут;

      2 – щека;

       3 – токоподвод;

      4 – рукав;

      5 – зажимная пружина;

       6 – пневмоцилиндр;

      7 – шток.

     Рисунок 1.8 – Механизм зажима электрода 
 

     1.1.8 Механизм перемещения электродов

       Механизм  перемещения электродов должен обеспечивать самостоятельное движение каждого  электрода вверх и вниз при включении и отключении печи и в период ее работы. Движение должно быть медленным, постепенным и в то же время быстрым.

       Электроды перемещаются вдоль стоек, которые  представляют собой пустотелые колонны  круглого сечения, закрепленные у одной  из боковых сторон печи. В крупных печах применяют телескопические стойки, перемещающиеся по роликам в вертикальной шахте, закрепленной на корпусе печи (рисунок 1.9).

       

 

       1 – электрод;

       2 – рукав электрододержателя;

       3 – телескопическая стойка (подвижная);

       4 – неподвижная стойка;

       5 – гидроцилиндр.

       Рисунок 1.9 – Механизм перемещения электродов с телескопическими стойками 
 

       1.1.9 Футеровка ДСП

       Футеровка электродуговых печей (рисунок 1.10) выполняется из основных  огнеупорных материалов. Отдельные части футеровки - подина, стены и свод - работают в различных условиях, что и обусловливает неодинаковую их стойкость. В наиболее тяжелых условиях находятся свод и стенки печи. Эти части футеровки, и особенно свод, подвергаются значительному перегреву за счет лучистой энергии электрических дуг, химическому воздействию раскаленных газов, содержащих окислы железа и известковую пыль.

       Они также испытывают резкие перепады температур, особенно в период загрузки шихты, и значительные механические напряжения [6].

       Различные условия работы существенным образом  отражаются на конструкции отдельных  частей футеровки, способах их изготовления и сортах применяемых огнеупорных материалов.

       

       Рисунок 1.10 – Футеровка ДСП 

       1.1.10 Выпуск стали

     Печь  с эркерным выпуском имеет с противоположной  от рабочего окна стороны выступ (эркер), в котором во время плавки находятся металл и шлак (рисунок 1.11).

         В дне эркера помещено сталевыпускное  отверстие; дно с отверстием расположено на такой высоте, что для слива металла достаточен наклон печи на 10 – 12º.

       Эркерный  выпуск осуществляется следующим образом: ковш помещают под выпускное отверстие, затем открывают запорное устройство  и выпускают плавку. Во время выпуска печь слегка наклоняют в сторону ковша, чтобы обеспечить постоянный уровень металла над выпускным отверстием. Наклон печи автоматически блокируется при достижении требуемого максимального угла наклона 12°.

       Эркерное  отверстие заполняется огнеупорной  крупкой, во время плавки крупка в своей верхней части спекается. При наклоне печи на 12⁰С ферростатического давления оказывается достаточно, чтобы пробить эту спекшуюся массу.

       Прижатие  графитовой плиты обеспечивают рычагом, который может быть отвернут от отверстия вбок или вниз. Для выпуска стали, отводят рычаг с графитовой плитой, из отверстия высыпается магнезитовый порошок и сталь вытекает через отверстие без шлака в ковш.

         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1 – подина;

       2 – заслонка;

       3 – стеновая водоохлаждаемая панель;

       4 – трубчатый каркас стен;

       5 – свод эркера;

       6 – эркер; 

       7 – сталевыпускное отверстие;

       8 – запорная пластина;

       9 – рабочее окно

       Рисунок 1.11 – Печь с эркерным выпуском

       Когда в ковше оказывается необходимое количество металла, печь возвращается в исходное положение, выпускное отверстие при этом остается открытым. Сверху с рабочей площадки печи отверстие промывают струей кислорода. Оставшийся в отверстии застывший металл удаляют снизу. Для этого под печью смонтирована убирающаяся рабочая площадка, позволяющая осматривать и обслуживать выпускное отверстие. После обслуживания отверстия затвор закрывают и сверху в отверстие засыпают огнеупорную смесь MgO, SiO₂ и 10% Fe₂O₃. Операция обслуживания выпускного отверстия продолжается не более 3 мин. 
 

      1.2 Электроснабжение дуговых сталеплавильных печей 

             1.2.1 Электрическая  схема дуговой печи

       Электропечные установки являются мощными потребителями  электроэнергии, которая поступает на металлургический завод по высоковольтным линиям электропередачи (ЛЭП) на главную понижающую подстанцию цеха .

       Высоковольтный  разъединитель служит для снятия напряжения с главного выключателя для создания видимого разрыва в цепи высокого напряжения (на период ремонта печи). Его включают и выключают только при снятой нагрузке.

       Напряжение  от высоковольтного распределительного устройства по линии (схемы электропитания) подаётся к печной подстанции, в  которой размещается понижающий печной трансформатор и вспомогательное электрооборудование [6]

       Схема включения электропечи предусматривает:

       а) учёт активной и реактивной электроэнергии с высокой стороны печного трансформатора;

       б) измерение активной мощности;

       в) измерение напряжения на высокой  и низкой стороне печного трансформатора;

       г) сигнализацию положения высоковольтного выключателя и предупреждающую сигнализацию о превышении температуры масла печного трансформатора и срабатывании газового реле. Питание постоянным током цепей сигнализации и управление осуществляется от блока питания типа, установленного отдельно.

       Таким образом, электрическая схема ДСП  включает следующее оборудование [6]:

       1) печь с электродами, исполнительными  механизмами регуляторов мощности  печи и ванны, в которой горят  дуги, и находится расплавленный  металл.

       2) понизительные трансформаторы со встроенными дросселями, служащими для увеличения индуктивного сопротивления сети и улучшения условия горения дуг.

       3) короткую сеть, соединяющую вторичные  выводы трансформатора с электродами печи.

       4) коммутационную, измерительную и  защитную аппаратуру, провода высокого и низкого напряжения.

       Печной  трансформатор служит для преобразования электроэнергии высокого напряжения в  энергию низкого напряжения.

       Трансформатор состоит из трёх обмоток высокого напряжения, выполненных из медного провода относительно небольшого сечения и трёх обмоток низкого напряжения, выполненных из шин большого сечения [4].

       Над трансформатором установлен соединённый  с ним бочёк расширитель, в котором содержится резерв масла. Этим обеспечивается постоянное заполнение маслом всего объёма трансформатора и уменьшается поверхность соприкосновения масла с воздухом. В случае повреждения или оголения обмоток происходит разложение масла с выделением газа. О появлении газов в трансформаторе сигнализирует газовое реле, установленное в верхней части бака трансформатора. Газовое реле при появлении небольшого количества газов – продуктов разложения масла подаёт предупредительный сигнал. Для ограничения силы токов короткого замыкания в трансформатор встроен дроссель, включение и выключение которого осуществляется специальным шунтирующим контактором.