Дуговая сталеплавильная печь

На ДСП, оборудованных устройством электромагнитного перемешивания, днище изготовляют из немагнитной стали. Поскольку коэффициенты теплового расширения обычной и немагнитной стали различны, немагнитное днище крепят к обечайке не сваркой, а болтами или заклепками. Толщина листа днища для ДСП вместимостью 12—100 т составляет 16—25 мм, для ДСП-200 35 мм. Для выхода паров при сушке футеровки подины в днище просверливают отверстия диаметром 20—30 мм на расстоянии 400—500 мм одного от другого.

На некоторых  ДСП высокой и сверхвысокой мощности для увеличения поверхности водоохлаждаемых стен металл сливают через специальное отверстие в футеровке подины (ДСП с донным сливом металла). Днище таких ДСП оборудуют откидным или шиберным затвором с дистанционным управлением.

 

Кожух может иметь цилиндрическую, коническую или комбинированную обечайку в зависимости от формы свободного пространства и профиля футеровки стен ДСП. Для увеличения жесткости кожух иногда снабжают вертикальными и горизонтальными ребрами. Для облегчения условий труда при холодных ремонтах футеровки стен корпус ДСП делают разъемным в горизонтальной плоскости на уровне откосов ванны. В этом случае нижний фланец кожуха соединяют- с верхним фланцем днища штырями, в которых имеются пазы для забивки клиньев с целью ускорения монтажа и демонтажакожуха.

Кожух сваривают  из котельной листовой стали толщиной 16— 40 мм в зависимости от диаметра кожуха. В среднем толщину кожуха можно принять равной ¹/₂₀₀ диаметра. В обечайке кожуха делают вырезы для рабочего и сливного окна. Для увеличения жесткости вырезы с внутренней стороны усиливают накладными листами такой же толщины. Для возможности частичного ремонта обечайку кожуха можно выполнять из отдельных щитов, соединенных между собой болтами. Кожух ДСП высокой и сверхвысокой мощности предназначен для крепления водоохлаждаемых панелей (на внутренней стороне) и для монтажа водопроводов системы охлаждения (на наружной стороне).

 

Рабочее окно необходимо для обслуживания ДСП во время плавки. Поэтому его размеры должны позволять: осматривать все рабочее пространство, включая центральную часть свода; заправлять всю площадь поверхности подины и нижней части стен; извлекать из печи (при необходимости) обломки графитированных электродов;

свободно  вводить в печь мульду с необходимыми материалами с помощью завалочной машины. Ширина окна обычно составляет 0,25— 0,3 диаметра рабочего пространства ДСП; высота окна в зависимости от принятой высоты расположения свода, приблизительно равна 0,8—1,2 ширины окна.

Рисунок 8. Схема  рабочего окна.

1 – заслонка; 2 – коробка охлаждения; 3 – направляющая  заслонка;

4 – кронштейн  для ломика; 5 – привод заслонки; 6 – пневмоцилиндр привода заслонки.

 

Сливной желоб (носок) на ДСП с разъемным корпусом крепят ' к днищу болтами при помощи основания («постели») под углом к горизонтали 8—12° вверх. Желоб имеет корытообразное поперечное сечение в форме трапеции или шестигранника. Длина желоба Должна быть минимально возможной и составляет 1,5—3 м в зависимости от расположения ДСП и ковша (на кране или на ковшевозе). Конец желоба длиной 500—800 мм, разрушаемый жидким металлом, делают съемным (насадка). Толщина листа сварного желоба примерно равна половине толщины листа обечайки и кожуха.

Сливной желоб  футеруют шамотным кирпичом или огнеупорной  массой. ДСП с донным сливом металла сливного желоба не имеют.

Свод

Свод, закрывающий  рабочее пространство ДСП, устанавливают  на корпус. Свод имеет несколько  отверстий разного диаметра для  ввода графитированных электродов, топливных горелок, кислородных фурм и других технологических устройств, а также для организованного отвода печных газов (газоотсос). Поэтому па своде располагают необходимые уплотнители. Свод ДСП высокой и сверхвысокой мощности предназначен для крепления водоохлаждаемых панелей.

  

 Сводовое кольцо необходимо для крепления кирпичной футеровки

сферического (купольного) свода. Долговечность футеровки  при прочих равных условиях зависит  от механической прочности и жесткости оводового кольца. На современных ДСП применяют сварные водоохлаждаемые сводовые кольца. Несмотря на добавочные тепловые потери, водяное охлаждение повышает надежность конструкции свода, устраняя температурное расширение, местные перегревы и коробление кольца, а также охлаждая наиболее нагруженные пятовые кирпичи футеровки свода.

Для уменьшения тепловых потерь применяют сводовые кольца большего диаметра, чем диаметр кожуха. Это позволяет устанавливать свод не на кирпичную кладку стен, а на песчаный затвор корпуса. Приваренный к сводовому кольцу кольцевой «нож» входит в песчаный затвор, уплотняет стык между сводом и корпусом ДСП. Этот «нож» также выполняет функцию фиксатора, позволяющего точно установить свод на корпус и препятствующего его сползанию при наклоне ДСП.

Наклонная внутренняя стенка оводового кольца позволяет  обходиться при кладке сферического (купольного) свода без специального пятового кирпича, уменьшая число типоразмеров огнеупорного кирпича и снижая трудоемкость изготовления футеровки. Угол наклона этой стенки выбирают равным половине центрального угла главной арки свода.

Обычно ДСП  комплектуют двумя сводовыми  кольцами, из которых одно в виде готового свода устанавливают на корпус ДСП, а второе находится на шаблоне для выкладки очередного свода.

Сводовое  кольцо на ДСП высокой и сверхвысокой мощности является элементом опорной рамы для водоохлаждаемых панелей и коллектором для подвода и отвода воды. В таком случае сводовое кольцо может быть выполнено в виде двух кольцевых труб или с двухкамерной полостью.

 

Уплотнители электродных отверстий являются важными элементами эксплуатации свода, влияющими на стойкость его футеровки, удельный расход электроэнергии и электродов. Это 0б'ьясняется тем, что обычно диаметр отверстий для электродов делают на 30—50 мм больше диаметра электрода во избежание заклинивания их при деформации кирпичного свода в процессе разогрева или при эксплуатации. В образующиеся зазоры могут выбиваться горячие печные газы, создавая неблагоприятные тепловые условия для центральной части свода и для электродов. Поэтому главным требованием к конструкции электродных уплотнителей отверстий является надежная герметизация зазора электрод — свод. При этом целесообразно применение водоохлаждаемых уплотнителей для охлаждения электродов и центральной части кирпичного свода. Охлаждение "электрода, выступающего из-под свода, до 700—750 К не только уменьшает окисление, но и снижает тепловыделение по закону Ленца — Джоуля из-за минимального электросопротивления, что также способствует улучшению стойкости свода.

 

Опорная рама водоохлаждаемого свода имеет форму очень плоской многогранной (по числу водоохлаждаемых панелей в зависимости от размера свода) усеченной пирамиды с углом наклона граней до 5°. Рама состоит из внешнего и внутреннего опорных колец, соединенных радиальными балками. Внешним опорным кольцом служит ранее описанное сводовое кольцо. Внутреннее кольцо в виде многогранника связывает концы балок в жесткую конструкцию. Соединение элементов опорной рамы выполняют с учетом необходимости электрической изоляции для разрыва возможных контуров токов, индуктируемых магнитными полями работающей ДСП.

 

Механизм вращения ванны сталеплавильной  печи.

Печь установлена  на четырех роликах 8, расположенных на неподвижных тумбах, и совершает реверсивное вращение на 180°.

Ролики 7 препятствуют смещению ванны в сторону при  ее наклоне во время слива сплава н вращения. Привод механизма состоит из электродвигателя, соединенного с ведущим валом двухступенчатого червячного редуктора упругой муфтой 2. На выходном вертикальном валу 3 редуктора установлена звездочка 4, сцепленная с цевками 5, размещенными в цевочном венце 6. Передаточное число червячного редуктора около 1000, цевочной передачи — около 8.

Рисунок 9. Механизм вращения ванны.

 

  Механизм наклона

ДСП наклоняют  для скачивания шлака в сторону  рабочего окна на угол 10—15° и для слива металла в противоположную сторону на угол 40—45°.Корпус устанавливают на опорную конструкцию с подвижными опорами в виде двух круговых сегментов перекатывающихся по горизонтальным фундаментным балкам  под действием механизма наклона. При этом конец сливного носка движется по циклоиде, вызывает необходимость передвижения ковша по мере наклона ДСП.

Механизм  наклона является весьма ответственной  частью ДСП и должен обеспечить надежность работы и долговечность механизма; легкий, плавный и регулируемый наклон корпуса на соответствующий угол и с соответствующей скоростью; возможно малое отклонение от вертикали конца сливного носка для максимального сокращения маневрирования ковшом при сливе металла; невозможность опрокидывания ДСП при наклоне.

Механизм наклона должен быть защищен от попадания на него жидкого металла в случае проедания подины и от попадания шлака при скачивании последнего.

Основой правильного  расчета механизма наклона является определение координат центра масс печи. Это определение приходится делать дважды: предварительно, пока еще конструктивно не разработан механизм наклона (детали последнего, будучи составной частью печи, влияют на положение центра масс), и затем окончательно.

Давление  рабочей жидкости в гидроприводе порядка 6,5—13 МПа создают специальной насосной станцией, входящей в комплект оборудования современных ДСП.

Толкатели механизма  наклона крепят на шарнирах к опорной  конструкции (люльке) ДСП. Она состоит  обычно из двух сегментов, соединенных  между собой балками. Каждый сегмент выполняют из стального листа толщиной до 40 мм. Нижнюю опорную часть сегмента шириной до 600 мм также выполняют из листа такой же толщины, усиливая для прочности вертикальными и радиально расположенными ребрами. Опорная часть сегмента имеет один-два ряда равномерно расположенных отверстий, в которые при наклоне ДСП входят шипы, установленные на фундаментной балке, для улучшения сцепления опорных поверхностей и предотвращения бокового смещения ДСП. В некоторых случаях шипы устанавливают на опорном листе сегмента.

На верхней  поверхности горизонтальной рамы опорной  конструкции в зависимости от типа ДСП может быть установлен портал с шахтой для стоек электрододержателей, а также соответствующие механизмы. В проеме между сегментами под днищем корпуса ДСП устанавливают статор электромагнитного перемешивания.

На опорной  конструкции ДСП обычной мощности установлены четыре опорных тумбы  с роликами, на которых при помощи соответствующего механизма корпус поворачивают вокруг вертикальной оси на угол ±40" для двух-трехкратного проплавления колодцев во время расплавления твердой металлошихты. ДСП высокой и сверхвысокой мощности механизма поворота (вращения) корпуса не имеют. ДСП с донным сливом металла механизма наклона и опорной конструкции не имеют.

Рисунок 10.Механизм наклона ванны.

1 – бак; 2 – электродвигатель; 3 – радиально – поршневой насос; 4 – обратный клапан; 5 – предохранительный клапан; 6 – катушка пилота; 7 – золотник;       8 – катушка пилота; 9 – обратный клапан; 10 – дроссель с регулятором;

11 - обратный клапан; 12 – настройка дросселя.

 

Электрододержатель и механизм передвижения электродов

Электрододержатель  служит для крепления графитированного электрода и для подвода к  нему электрического тока.

Электрододержатель  работает в тяжелых условиях: воздействие горячих печных газов (при недостаточном уплотнении зазора электрод — свод), повышенная температура и запыленность окружающей среды, тепловой поток от нагретого электрода, интенсивное тепловыделение по закону Джоуля — Ленца при протекании через электрододержатель тока силой 50—100 кА и более.

Поэтому конструкция  электрододержателя должна быть надежной, долговечной, механически прочной и жесткой, обеспечивать хороший контакт с поверхностью электрода, создавать необходимую силу трения для уравновешивания веса электрода и удержания его без проскальзывания в процессе плавки (Электрододержатель фрикционного типа), иметь минимальные электрические потери.

Электрододержатель  состоит из корпуса, рукава, механизма  зажима электрода и токоподвода.

Корпус имеет две выполняющие разные функции части: подвижную, упирающуюся в электрод при помощи механизма зажима и выполняющую роль зажима, и неподвижную, к которой прижимают электрод, подводят при помощи токоподвода электрический ток и которую, как правило, охлаждают водой для уменьшения окисления контактных щек электрододержателя.

 

При разной кинематике электрододержателя, подвижная часть корпуса может быть в виде:         

1) зажимной  скобы (хомута), охватывающей половину  периметра сечения электрода.  Скоба, выполненная из листовой немагнитной стали толщиной 20—30 мм, работает так же, как и вся рычажная система, связывающая ее с механизмом зажима, на растяжение, что упрощает конструкцию и уменьшает расход материалов;

2) нажимной  колодки, упирающейся в электрод. По конструктивным причинам ее контактная поверхность меньше, чем у зажимной скобы. Колодка укреплена на нажимном штоке, который под действием механизма зажима испытывает продольный изгиб, что усложняет его конструкцию и крепление в рукаве электрододержателя.

Механизм  зажима электрода должен создавать постоянное, независимое от внешних условий (например, различное тепловое расширение электрода и корпуса электрододержателя) усилие зажима обеспечивать ход подвижной части корпуса на 20—50 мм для отжима с. целью изменения длины (перепуск) электрода при дистанционном управлении операцией с пульта ДСП. На современных ДСП наиболее распространены пружинно-пневматические (гидравлические) механизмы зажима электрода; зажим — за счет потенциальной энергии предварительно сжатых пружин, отжим — при помощи пневмо (гидро) - цилиндра, сжимающего пружины. На крупных ДСП, укомплектованных насосной станцией, возможна замена пневмо-привода с давлением 0,3—0,4 МПа на гидропривод (давление 6,5 МПа) с целью уменьшения диаметра отжимающего цилиндра.