Дуговая сталеплавильная печь

Смешивание  всех компонентов производится в  растворомешалке до получения однородной массы. Продолжительность перемешивания 10 – 15 минут. Раствор должен расходоваться в течении одного часа, не допускается использование загустевшего раствора.

В случае необходимости  разрушения, его центральная часть  футеруется на огнеупорном растворе, по принятой в цехе схеме.

При расплавлении шихты первой кладки после установки  на печь нового свода или ремонта  его центральной части, а также после холодного ремонта или длительного простоя печи (более 5 часов) в первые 30 минут после ее включения и после 30 минут перед расплавлением, используется напряжение на ступень ниже, против максимального, согласно установлению

электрического  режима.  

 

Рисунок 14. Схема  футеровки свода.

 

   

 

 

 

 

2.4.Топография износа и пути повышения стойкости футеровки

На всех этапах развития электросталеплавильного производства стойкость огнеупорной футеровки  лимитировала производительность ДСП. Для повышения стойкости футеровки расширяли корпус печи, уменьшали диаметр распада электродов, повышали высоту свода, уделяли много внимания улучшению качества огнеупоров и выбору рациональных для данных условий электрических режимов плавки. Известны попытки оценить стойкость футеровки различных печей при помощи так называемого "коэффициента износа футеровки" (КИФ). При равномерном распределении мощности по фазам КИФ в первом приближении соответствует  выражению: R_F=IU²/a². Структура индекса R_F отражает установленное практикой быстрое нарастание скорости износа с уменьшением расстояния от дуг до стен печи (а) и увеличением длины дуги или величины пропорциональной ей — напряжением на дуге и. Поэтому для повышения стойкости футеровки при заданной мощности выгодно снижать значение R_F, увеличивая ток до определенного предела и уменьшая диаметр распада электродов.

Таким образом, в какой-то мере КИФ характеризует облученность футеровки стен дугами, и поэтому  позволяет судить о рациональном режиме ввода электрической мощности в печь.

До последнего времени  считают, что основным видом износа огнеупорной части футеровки являются скалывание и оплавление. При этом процессы скалывания определяют среднюю скорость износа футеровки (δ) только при относительно низких температурах ее поверхности (t_ф), не превышающих температуры начала плавления рабочего слоя огнеупора. В этой области величина износа составляет 2—2,5 мм на плавку. При температурах поверхности футеровки, превышающих температуру начала плавления, значения Ь резко возрастают и превышают скорость износа сколами в несколько раз, так как при интенсивном оплавлении сколы не успевают формироваться. Этот вид износа является наиболее характерным для режимов работы ДСП малой вместимости и, таким образом, оплавление определяет стойкость футеровки. После завалки шихты футеровка охлаждается до 900—1000°С, затем ее температура медленно увеличивается. Начиная с момента плавки, когда шихта оседает и стены подвергаются облучению открытыми дугами, наблюдается скачкообразное возрастание температуры футеровки на 300—400 °С. Если мощность, вводимая в этот период в печь, снижается с опозданием и недостаточно, температура футеровки может достигнуть 1800—1850 °С, а в отдельных случаях и более высокого уровня. В конце доплавления шихты температуру можно поддерживать на уровне 1600—1700°С, при погружении дуг в шлак и до более низких значений. Таким образом, своевременное снижение мощности дуг и наведение в достаточно большом количестве шлака является одним из факторов, способствующих снижению температуры футеровки. Следует отметить, что при скачивании шлака под током значения температуры футеровки возрастают. Значительное влияние на последнюю оказывает окислительный период плавки. Здесь можно наблюдать как ее снижение вследствие интенсивного выделения бурого дыма, так и резкое увеличение, вызванное дожиганием выделяющегося из ванны оксида углерода. Максимальные перегревы футеровки в окислительный период (до 1700—1800°С и выше) наблюдаются на печах, оборудованных четвертым отверстием в своде для отбора газов. Это объясняется увеличением количества выделяющегося оксида углерода и практически полным его дожиганием в рабочем пространстве печи в результате значительного подсоса воздуха. В период доводки мощность печи значительно снижается, поэтому, несмотря на высокую температуру ванны перед выпуском, значения температуры футеровки в этот период поддерживаются на относительно низком уровне.

Изложенное выше показывает необходимость надежного непрерывного контроля температуры футеровки ДСП. В первую очередь, это связано с необходимостью автоматизации теплового и электрического режима плавки, что позволяет в соответствии, с максимальными температурными возможностями футеровки печи форсировать введение мощности, устранять перегрев огнеупорных материалов, сокращать время расплавления шихты, удельный расход электроэнергии и расход огнеупоров. Эта проблема длительное время привлекает внимание специалистов, однако решить эту сложную задачу до сих пор не удалось из-за специфических и тяжелых условий измерения, для которых обычные универсальные датчики оказались непригодны. Сюда можно отнести высокое значение температур внутренней поверхности футеровки, необходимость непрерывного измерения их с большой точностью при наличии воздействия излучений от дуг, интенсивного разбрызгивания металла и шлака, износа самой футеровки, трудности размещения и обслуживания датчиков. В настоящее время промышленность не выпускает термопары, специально предназначенные для непрерывного измерения температуры внутренней поверхности. На некоторых отечественных заводах промышленный контроль температуры поверхности футеровки ДСП осуществляют с помощью шомпольного термозонда, оптического пирометра, визируемого на донышко калильного чехла, установленного в огнеупорной футеровке печи.

 

Рисунок 15. Схема  топографии износа.

 

 

 

 

3.Расчётная часть

 

3.1.Расчёт основных  размеров электродуговой сталеплавильной  печи.

3.1.1.Определим объем ванны печи.

         Vn =Vм +Vшл +Vg ,          (1)

  где Vn -полный объем ванны печи до верхнего уровня откосов.

         Vм - обьём металла,

         Vшл - обьём шлака,   

         Vg-добавочный объем,    

         Vм=0.14·Gn,                     (2)

  где  Gn-вместимость печи.

         Vм=0.14·50=7

         Vшл=0.15·Vм,

         Vшл=0.15·7=1, 05

3.1.2.Определяем глубину и диаметр ванны.

         Металл и шлак занимают объем ванны до уровня порога рабочего окна.

         Vв =Vм +V шл                         (3)

         Vв=7+1, 05=8, 05

3.1.3.Определяем высоту шарового сегмента ванны.

         =0.2·              принимаем =800мм (атлас)

         =0.2·860=172мм                     (4)

3.1.4.Определяем высоту конической части ванны.

         = -                                  (5)

         =860-172=688мм

         и ширину откоса 

         =(0.9…1.1)                       (6)  

 тогда  = -2 -диаметр основания сегмента (7)

         принимаем  =4650мм (атлас)

         =1,1·688=756,8мм

         =4650-2·756,8=3136,4мм

3.1.5.Определяем расчётный объем ванны.

         Vв = ( +3 ) + ( ) (8)

         Vв = ·3.14·0.16•0,172( +3 )+ + ·3.14·0.688( )=10,81

  При равенстве  левой и правой частей или несколько большем значении правой части размеры ванны приняты правильно.

  В случае если  правая часть оказалась меньше  левой, необходимо несколько увеличить  и вновь сделать проверочный расчёт.

3.1.6.Определяем диаметр ванны на уровне откосов.

        =(1.03…1.2) · мм          (9)

        =1.2·4650=5580мм

Меньшее  отношение  принимают для крупных печей, большее для малых печей.

3.1.7.Определяем высоту добавочного объема ванны.

   Добавочный объем  ванны целесообразно предусматривать  в связи с тем, что 

 при бурном развитии  реакции окисления углерода, что  возможно в случае продувки  ванны кислородом, уровень шлака.

        = , мм    (10)

        = · =64мм

        =(0.1…0.15)·Vм ,              (11)

        =0.15·7=1,05

  Обычно высота  добавочного объема равна 60…180мм  в зависимости от вместимости  печи Gn

         

 

 

Рисунок 16 .Схема дуговой сталеплавильной печи

 

    Если  находится в этих пределах, то можно принимать определённые параметры и .

    В случае  отключений необходимо провести  дополнительный расчет, изменяя  значение  .

 

 

 

 

 

3.2.Определение  размеров плавильного пространства.

3.2.1.Высота стены от уровня порога рабочего окна до пяты свода в зависимости от вместимости печи Gn.

       Целесообразно  принимать значение  ближе к верхнему приделу.

3.2.2.Высота наклонной части стен.

        =( )( - ) мм ,      (12)

        = (1810-64)=582мм

3.2.3.Диаметр цилиндрической части

        =1.1· , мм                       (13)

        =1.1·5580=6138мм

3.2.4.Диаметр свода для печей средней и малой вместимости

         =(1.2…1.3)                    (14)

         =1.25·6138=7672,5мм

 

3.2.5.Стрела выпуклости свода.

       =( ) - для основного свода      (15)

       = ·7672=960мм

3.2.6.Диаметр распада электродов

        =(0.32…0.5)                                   (16)

    Большее значение  относятся к печам малой вместимости.

        =0.5·4650=2325мм

3.2.7.Размеры рабочего окна.

        Ширина    =(0.25…0.3) , (17)

        Высота      =(0.9…1.1) ,(18)

                          =0.25·4650=1163мм

                           =0.9·1163=1046мм

 

 

3.3Расчёт мощности трансформатора и электрических параметров.

     Расчёт мощности печного трансформатора  осуществляется по формуле:

     Ртр=

     Для печи  вместимостью 30 тонн расчёт нужного диаметра кожуха на уровне свода составляет:

     Dкn=6138мм

     При расчётной  длительности периода расплавления 

         часа

Мощность печного трансформатора

      Pтр= =23265кВа

По стандартному ряду печных трансформаторов по  ГОСТ                          принимаем мощность печного трансформатора равной 24000кВа.

      Расчёт  ступеней напряжения печного  трансформатора.

     Верхняя  ступень вторичного напряжения.

     Uв =435B

  

  При восьми ступенях  напряжения их значение будет  соответствовать:

                  Треугольник                                            Звезда

    1.    435                                                           5.     435:1.73=251В

    2.     435·0.85=369В                                       6.     369:1.73=213В

    3.     369·0.85=314В                                       7.     314:1.73=181В

    4.     314·0.85=267В                                       8.     267:1.73=154В

    Расчёт диаметра  электродов для трансформатора  мощностью24000  вторичного напряжения 435В рабочая сила тока будет  равна:

    Ip= =31891A

    Диаметр электрода  определяется по формуле:

   

    где  - удельное сопротивление графитированных электродов при температуре , равно 10 .

    К- коэффициент  потери мощности  2.1

    =58см

По ГОСТ             принимаем  =58мм

   S = 2640см

    Плотность  тока на электроде 

    i=

    i

   

 

 

   Допускается (12…15)

    Диаметр распада  электродов:

      

       =0.3·4650=1395мм

      

                         Для периода плавления

       Рст=0.8·Ртр

       Рст=0.8·24000=19200кВа

       Полезная  мощность  за период плавления

       Pпол=Рст·соs

       Pпол=19200·0.8·0.9=13824кВа

       Израсходовать  электра энергии

        470·50=23500кВа·ч

      

        1,7

      

 

 

 

 

             Годовая производительность печи

              Заправка завалка                         0.464

              Расплавление                               1,7

              Окислительный период              0.754

              Рафинировка и выпуск               0.754

              Итого:                                           3,672

             

              А

              А 93559тонн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Охрана труда  и защита окружающей среды.

 

4.1.Характеристика вредных и опасных факторов при обслуживании печи.

Самая главная причина, по которой устанавливается система газоочисток что, снижает запыленность и загазованность рабочей зоны. Кроме взрыво и пожароопасности газы, образующиеся в процессе плавки очень токсичны. Кроме них образуется большое количество пыли, которая частично проникает в воздух рабочей зоны. Окись углерода вызывает удушающее воздействие на организм: соединяясь с гемоглобином крови, уменьшает доступ кислорода к мозгу.

Основные симптомы при отравлении СО:

1-сильная головная боль;

2-тошнота;

3-стук в висках;

4-покраснение глаз;

  5-общее недомогание;

А при тяжелом отравлении:

1-рвота;

2-судороги;

3-паралич;

Марганец – попадая  в организм человека с пылью вызывает у него нарушение функций органов,(общее токсическое воздействие), что может привести к профессиональному заболеванию.

Большое содержание пыли в воздухе может вызывать ослабление внимания рабочего, нарушение его  ориентации – что приводит к травме.

Для устранения вышеперечисленных вредностей предлагают мероприятия для улавливания и отсоса, образующихся в процессе выплавки стали газов и пыли.

 

4.2.Мероприяти  по защите окружающей среды.

Курсовым проектом предлагается установить на печь ДСП 50 систему мокрой газоочистки, так как в период плавки количество выходящих из печи газов колеблется в пределах 40—500 м³/ч на 1 т; большое количество газов выделяется во время продувки кислородом. Средний выход газа за плавку составляет 50—60 м³/ч на 1 т. Отходящие газы содержат взвешенные частички пыли, количество которой во время продувки изменяется в пределах 2—12 г/м³, а в период расплавления 0,25—7,6 г/м³. Пыль - высокодисперсная, отличается малой электропроводностью и содержит 35—65 % оксидов железа, 6—15 % оксидов кальция, 3—13 % глинозема, а также оксиды магния, марганца и кремния.

В процессе плавки газовая  фаза постоянно обновляется; в ее состав входит до 20 % оксида углерода, до 10 % кислорода, а также диоксида углерода и водорода. Температура ее примерно равна температуре металла. При  соприкосновении с окружающим воздухом горючие составляющие газовой фазы сгорают. Потери тепла при этом достигают 10 % от вводимой в печь электрической мощности.