- •Содержание
- •I. Огнеупорные материалы
- •1. Введение
- •2. Огнеупорные изделия
- •3. Классификация огнеупорных материалов
- •4. Кремнеземные огнеупорные материалы
- •5. Алюмосиликатные огнеупорные материалы
- •6. Магнезиальные огнеупорные материалы
- •8. Магнезиально-шпиндельные огнеупорные материалы
- •9. Углеродистые огнеупорные материалы
- •10. Карбомидо-кремниевые огнеупорные материалы
- •11. Цирконистые огнеупорные материалы
- •12. Легковесные огнеупорные материалы
- •13. Огнеупорные бетоны и растворы
- •14. Теплоизоляционные материалы
- •1. Введение
- •2. Вагранка
- •2.1. Классификация вагранок
- •2.2. Конструкция вагранки
- •2.3. Футеровка вагранки
- •2.4. Основные узлы ваграночного комплекса
- •2.5. Работа вагранки
- •2.6. Типы вагранок
- •2.7. Вагранки на горячем дутье
- •2.8. Вагранка с охлаждением плавильного пояса
- •2.9. Коксогазовая вагранка
- •2.10. Расчет вагранки
- •3. Индукционные электропечи
- •3.1. Основные типы индукционных печей
- •3.2. Индукционные тигельные печи
- •3.2.1. Конструкция
- •3.2.2. Работа печи
- •3.2.3. Футеровка ИТП
- •3.2.4. Расчет индукционной тигельной печи.
- •3.3. Индукцилнные канальные печи
- •3.3.1. Конструкция печи
- •3.3.3. Футеровка ИКП
- •3.3.4. Расчет индукционной канальной печи.
- •4. Дуговые электроплавильные печи
- •4.1. Электродуговые печи для плавки черных металлов
- •4.1.2. Работа печи
- •4.1.3. Футеровка дуговых электроплавильных печей
- •4.2. Дуговые печи для плавки цветных металлов
- •4.3. Расчет дуговой печи.
- •5. Мартеновские печи
- •6. Бессемеровские конвертеры
Рис.42. Боковой механизм наклона дуговой печи:
1 − шарнир; 2 − ручной привод; 3 − редуктор; 4 − двигатель; 5 − винт; 6 − гайка; 7 − направляющая; 8 − опорный сегмент; 9 − литая постель.
ментов. Подобные механизмы применяют лишь на печах емкостью до 5 т.
При нижнем механизме наклона кожух печи передвигается по роликам, расположенным на плоской или выпуклой поверхности с помощью реечно-зубчатой передачи. Для наклона печи
используют также гидропривод.
Механизация загрузки печи. Небольшие печи емкостью 1,5 и 3 т загружают металлическим ломом вручную. При загрузке печей большей емкости применяют специальные механизмы. Наиболее широко применяют метод загрузки сверху. При загрузке шихты свод печи вместе с электродами поднимают вверх и поворачивают на 80 − 100°. Открытую печь загружают при помощи специальных загрузочных корзин. По окончании загрузки печи свод опускают и возвращают в исходное положение. При этом может быть начат рабочий цикл.
У некоторых печей свод после подъема остается в приподнятом положении, а печь выкатывают из-под свода на позицию загрузки. По окончании загрузки, печь устанавливают в первоначальное положение, а свод опускают. Механизированная загрузка шихты позволяет повысить производительность печи, сэкономить электроэнергию и исключить тяжелый физический труд.
4.1.2.Работа печи
Вэлектрических дуговых печах выплавляют высококачественную уг-
леродистую или легированную сталь. Обычно для выплавки стали, применяют шихту в твердом состоянии. Твердую шихту в дуговых печах с
119
основной футеровкой используют при плавке стали с окислением шихты и при переплавке металла без окисления шихты.
Технология плавки с окислением шихты в основной дуговой печи. После заправки падины в печь загружают шихту. Среднее содержание углерода в шихте на 0,5 –0,6% выше, чем в готовой стали. Углерод выгорает
иобеспечивает хорошее кипение ванны. На подину печи загружают мелкий стальной лом, затем более крупный. Укладывать шихту в печи надо плотно. Особенно важно хорошо уложить куски шихты в месте нахождения электродов. Шихту в дуговые печи малой и средней емкости загружают мульдами или лотками через завалочное окно, а в печи большой емкости через свод, который отводят в сторону вместе с электродами. После загрузки шихты электроды опускают до легкого соприкосновения с шихтой. Подложив под нижние концы электродов кусочки кокса, включают ток, и начинают плавку стали.
Тепло излучаемое тремя электрическими дугами, которые образуются в плавильном пространстве печи между вертикально подвешенными электродами и металлической шихтой.
Ток в плавильное пространство печи подается через электроды, собранные из секций, каждая из которых представляет собой круглую заготовку диаметром от 100 до 610 мм и длиной до 1500 мм. В малых электропечах используют угольные электроды, в крупных – графитированные. Графитированные электроды изготавливают из малозольных углеродистых материалов: нефтяного кокса, смолы, пека. Электродную массу смешивают
ипрессуют, после чего сырая заготовка обжигается в газовых печах при 1300 градусах и подвергается дополнительному графитирующему обжигу при температуре 2600 – 2800 градусах в электрических печах сопротивления. В процессе эксплуатации в результате окисления печными газами и распыления при горении дуги электроды сгорают.
По мере укорачивания электрод опускают в печь. При этом электрододержатель приближается к своду. Наступает момент, когда электрод ста-
120
новится настолько коротким, что не может поддерживать дугу, и его необходимо наращивать. Для наращивания электродов в концах секций сделаны отверстия с резьбой, куда ввинчивается переходник-ниппель, при помощи которого соединяются отдельные секции. Расход электродов составляет 5−9 кг на тонну выплавляемой стали.
Электрическая дуга − один из видов электрического разряда, при котором ток проходит через ионизированные газы, пары металлов. При кратковременном сближении электродов с шихтой или друг с другом возникает короткое замыкание. Идет ток большой силы. Концы электродов раскаляются добела. При раздвигании электродов между ними возникает электрическая дуга. С раскаленного катода происходит термоэлектронная эмиссия электронов, которые, направляясь к аноду, сталкиваются с нейтральными молекулами газа и ионизируют их. Отрицательные ионы направляются к аноду, положительные к катоду. Пространство между анодом и катодом становится ионизированным, токопроводящим. Бомбардировка анода электронами и ионами вызывает сильный его разогрев. Температура анода может достигать 4000 градусов. Дуга может гореть на постоянном и на переменном токе. Электродуговые печи работают на переменном токе. В последнее время в ФРГ построена электродуговая печь на постоянном токе.
В первую половину периода, когда катодом является электрод, дуга горит. При перемене полярности, когда катодом становится шихта − металл, дуга гаснет, так как в начальный период плавки металл еще не нагрет и его температура недостаточна для эмиссии электронов. Поэтому в начальный период плавки дуга горит неспокойно, прерывисто. После того как ванна покрывается слоем шлака, дуга стабилизируется и горит более ровно.
При плавки стали в дуговых печах различают окислительный и
восстановительный периоды.
Во время окислительного периода расплавляется шихта, окисляется кремний, марганец, фосфор, избыточный углерод, частично железо и дру-
121
гие элементы, например хром, титан, и образуется первичный шлак. Реакция окисления такие же, как и при основном мартеновском процессе. Фосфор из металла удаляется в течение первой половины окислительного периода, пока металл в ванне сильно не разогрелся. Образовавшийся при этом первичный фосфористый шлак в количестве 60 – 70% удаляют из печи.
Для получения нового шлака в основную дуговую печь подают обожженную известь и другие необходимые материалы. После удаления фосфора и скачивания первичного шлака металл хорошо прогревается и начинается горение углерода. Для интенсивного кипения ванны в печь забрасывают необходимое количество железной руды или окалины и шлакообразующих веществ.
Во время кипения ванны в течение 45 - 60 мин избыточный углерод сгорает, растворенные газы и неметаллические включения удаляются. При этом отбирают пробы металла для быстрого определения в нем содержания углерода и марганца и пробы шлака для определения его состава. Основность шлака поддерживается равной 2 - 2,5, что необходимо для задержания в нем фосфора.
После удаления углерода скачивают весь шлак. Если в металле в период окисления углерода содержится меньше, чем требуется по химическому анализу, то в печь вводят куски графитовых электродов или кокс.
В восстановительный период плавки раскисляют металл, переводят максимально возможное количество серы в шлак, доводят химический состав металла до заданного и подготовляют его к выпуску из печи.
Восстановительный период плавки в основных дуговых печах при выплавке сталей с низким содержанием углерода проводится под белым (известковым) слоем шлаком, а при выплавке высокоуглеродистых сталей –
под карбидным шлаком.
Для получения белого шлака в печь загружают шлаковую смесь, состоящую из извести и плавикового шпата. Через некоторое время на по-
122
верхности образуется слой шлака с достаточно высокой концентрацией FeO и MnO. Пробы шлака имеют темный цвет.
Перед раскислением металла в печь двумя-тремя порциями забрасывают второю шлаковую смесь, состоящей из кусковой извести, плапикового шпата, молотого древесного угля и кокса. Через некоторое время содержание Feo и MnO понижается. Пробы шлака становятся светлее, закись железа из металла начинает переходить в шлак. Для усиления раскисляющего действия к концу восстановительного периода в печь забрасывают порошок ферросилиция, под влиянием которого содержание FeO в шлаке понижается. В белом шлаке содержится до 50 – 60% СаО, а на поверхности его плавает древесный уголь, что позволяет эффективно удалять серу из металла.
Во время восстановительного периода плавки в металл вводят необходимые добавки, в том числе и легирующие. Окончательно металл раскисляют в печи алюминием.
Выплавка стали под карбидным шлаком на первой стадии восстановительного процесса происходит так же, как и под белым шлаком. Затем на поверхность шлака загружают карбидообразующую смесь, состоящую из кокса, извести и плавикого шпата. При высоких температурах протекает реакция
CaO + 3C = CaC2 + CO.
Образующийся карбид кальция увеличивает раскислительную и обессеривающую способность карбидного шлака. Для ускорения образования карбидного шлака печь хорошо герметизируют. Карбидный шлак содержит 55 –65% СаО и 0,3 – 0,5% FeO; он обладает науглероживающей способностью.
При выплавке стали методом переплава, в печь не загружают железную руду; условия для кипения ванны отсутствуют. Шихта состоит из легированных отходов с низким содержанием фосфора, поскольку его нельзя будет удалить в шлак. Для понижения содержания углерода в шихту
123