книги из ГПНТБ / Строганов, А. И. Производство стали и ферросплавов учебник для металлургических техникумов

з. электрододержатель, рукав, каретка, стойка

В последние годы наиболее широкое распространение получили электрододержатели с пружинно-пневматическими зажимами (рис. 7). Их монтируют на подвижной каретке, перемещающейся по стойке. Электрод прижимается к головке электрододержателя пружиной. Для освобождения электрода она сжимается поршнем пневмоци­ линдра. Шток поршня соединяется с головкой электрододержателя системой рычагов. Подвод тока от гибких шин к электродам осу­ ществляется через токоподводящие шины или трубошины, изоли­ рованные от рукава электрододержателя.

Головки электрододержателя могут быть стальными или из цветных металлов (медь, бронза, латунь и т. д.); их изготавливают литыми или сварными. Если головки электрододержателя стальные, то между корпусом головки и электродом устанавливают контакт­ ные щеки из цветного металла. Приведенная на рис. 8 головка вы­ полнена литой из жаропрочной стали с тремя контактными щеками, две из которых неподвижные. Подвод тока к корпусу головки осу­ ществляется двумя парами трубошин. Одна пара 8 подходит к двум неподвижным щекам 7, а вторая пара 5 соединяется с подвижной щекой 2 при помощи гибких, плоских шин 6. Подвижная щека зажи­ мает электрод при помощи штока 4, соединенного с пружинно­ пневматическим механизмом электрододержателя. Головка кре­ пится на рукаве электрододержателя.

Ток от трансформатора к электрододержателям на малых печах подводится обычно при помощи пакета медных шин или лент, а на больших — через водоохлаждаемые кабели, что значительно умень­ шает расход меди (рис. 9). В охлаждаемом кабеле гибкие медные жилы располагаются на трубке внутри толстостенного резинового шланга. Жилы входят в гнездо медного цилиндра. По внутренней трубке и в зазоре между внешней и внутренней трубкой течет вода. С целью предотвращения пережима и сплющивания внутренней трубки при изгибе кабеля, нарушающих нормальный проток воды, во внутреннюю трубку закладывают резиновые шары. Для свобод­ ной циркуляции воды в трубке имеются отверстия. С помощью хому­ тов внешняя резиновая трубка присоединяется к цилиндру, который в свою очередь зажимами крепится к башмакам. Для спуска воды из трубошины служит штуцер.

На малых печах используют электрододержатели с торцовым зажимом, головки которых аналогичны головке пружинно-пневма­ тического электрододержателя, но зажим электрода между щеками осуществляется вручную при помощи винта.

Головку электрододержателя крепят к несущему рукаву, кото­ рый другим концом через изолирующую прокладку из асбоцемента или миканита соединяют либо с кареткой, движущейся по неподвиж­ ной стойке, либо с подвижной частью Г-образной телескопической стойки. Рукав выполняют сварным коробчатого сечения или из труб. На электропечах большой емкости рукава выполняют разъем­ ными и часть рукава, прилегающая к головке, охлаждается водой.

20

При конструкции электрододержателя с кареткой литая разъем­ ная или сварная каретка на направляющих роликах перемещается по неподвижной стойке прямоугольного или круглого сечения (рис. 10, а), Колонна крепится на платформе, опирающейся на лю­ льку печи. Верхние торцы стоек жестко соединены между собой,

ление стоек, и меньшие магнитные потери, поскольку в их конструкции нет замкнутых магнитных контуров. Кроме того, расстояние между токоподводами соседних фаз можно сделать меньшими, что особенно важно для крупнотоннажных печей. Однако телескопические стойки отличаются большей массой подвижных частей и большими значе­ ниями механического напряжения при наклоне печи. Поэтому для перемещения электродов в данном случае необходимо устанавливать мощные двигатели.

Механизм перемещения электродов должен обеспечить быстрый подъем электродов при обвале шихты в процессе плавления во избежание короткого замыкания и отключения масленного выключа­ теля и замедленное опускание электродов, чтобы при малочувстви­ тельной автоматике они не могли упираться в твердую шихту или погружаться в жидкий металл. Кроме того, этот механизм должен осуществлять быстрое торможение электродов для более точного установления электрического режима и предупреждать самопроиз­ вольное опускание электродов под действием собственного веса.

22

При этом он должен быть надежным и дешевым в эксплуатации с хо­ рошим доступом при ремонте. Скорость подъема электродов дости­ гает 6 м/мин, а скорость их опускания колеблется в пределах 1— 1,5 м/мин.

а — с кареткой (гибкая связь); б — с телескопической стойкой (гибкая связь); в — с теле­ скопической стойкой (гидравлический привод); 1 •— рукав; 2 — поперечина; 3 —5 и 7—9 — блоки; 6 — барабан (лебедки); 10 — каретка; 11 — ролики каретки; 12 — контргруз; 13 — стойка; 14 — муфта; 15 — ролик; 16 — подвижная стойка; 17 — гидроцилиндр; 18 — ги­ дравлический противовес; 19 — управляющий вентиль; 20 — рабочий бак; 21 — бак гидро­

противовеса; 22 — резервуар; 23 — насос

Механизм перемещения электродов обычно бывает двух видов: 1) электромеханический, когда движение от электродвигателя пере­ дается каретке или Г-образной телескопической стойке через гиб­ кую связь (стальные тросы) или через редуктор и зубчатую рейку, или винт; 2) гидравлический, движение каретки или Г-образной стойки в котором осуществляется в результате действия давления жидкости.

23

Кинематическая схема электромеханического механизма пере­

в этом случае осуществляется при помощи стального троса. Рукав электрододержателя 1 подвешен на тросе, один конец которого закреплен на поперечине 2, соединяющей между собой стойки, а другой через ролики 3, 4, 5 наматывается на барабан 6, соединен­ ный через редуктор с электродвигателем, и затем, пропущенный через направляющие ролики 7, 8, 9, присоединяется к контргрузу.

Перемещение подвижной трубы в телескопической стойке по направляющим роликам осуществляется при помощи лебедки (рис. 10, б). Один конец троса в этом случае крепится к неподвиж­ ной стойке, а другой — к контргрузу. Трос проходит через систему блоков, в том числе через ролик подвижной Г-образной стойки.

В механизме с жесткой связью движение от электродвигателя через редуктор передается Г-образной стойке или каретке при по­ мощи зубчатой рейки. При гидравлическом приводе (рис. 10, в) передвижение Г-образной стойки осуществляется под давлением рабочей жидкости (эмульсии, масла, воды), которая насосом из ре­ зервуара через рабочий бак и управляющий вентиль подается в ци­ линдр. Система перемещения снабжена также гидравлическим про­ тивовесом, питаемым из бака гидропротивовеса. При наличии ги­ дравлического привода следует обращать внимание на правиль­ ность изготовления и эксплуатации механизмов, в частности, на своевременную замену рабочей жидкости в зависимости от темпера­ туры окружающей среды.

4. МЕХАНИЗМ НАКЛОНА ПЕЧИ

Кмеханизму наклона печи предъявляют следующие требования:

1)плавный и регулируемый по скорости наклон печи в сторону

сливного желоба для слива металла и шлака в ковш и в сторону

падения струи металла в ковш, что способствует меньшему размыву футеровки ковша и требует меньшего маневрирования краном в мо­ мент выпуска металла из ковша;

3) надежность работы при минимальных габаритах.

По расположению относительно кожуха печи механизмы на­

отсутствует опасность попадания на него брызг металла и шлака. Однако при наклоне печи кожух испытывает значительные сжимаю­ щие усилия, что приводит к деформации как кожуха, так и кладки печи. Поэтому боковой механизм наклона применяют редко и только для малых , печей.

В зависимости от способа перекатывания люльки на опорах нижние механизмы наклона могут быть разделены на три типа. В первом случае люлька катится на роликах, оси вращения которых

24

укреплены неподвижно на фундаменте печи. Носок сливного же­ лоба при выпуске металла уходит под печь, что вызывает опреде­ ленные неудобства в обеспечении рационального падения струи металла в ковш. Лучшие условия при выпуске наблюдаются при механизме наклона второго типа, когда салазки катятся по гори-

(OJ

зонтальной фундаментной балке (рис. 3). Носок печи выдвигается вперед, что обеспечивает возможность приема металла в ковш со стороны разливочного пролета. Наконец, при механизме наклона третьего типа люлька катится по станине с криволинейной поверх­ ностью. Носок сливного желоба выдвигается на меньшее расстоя­ ние, чем при механизме второго типа.

Наибольшее распространение получил механизм наклона печей второго типа. Для исключения бокового смещения люльки в опор­

25

ных плоскостях фундаментных балок имеются отверстия, в которые входят шипы сегментов люльки. Механизм наклона печи обязательно снабжается ограничителями (выключателями тока), автоматически выключающие ток, когда наклон печи достигает предельной вели­ чины. На горизонтальных станинах со стороны сливного желоба должны быть дополнительно установлены башмаки — упоры, а на нижних концах толкающих реек должны быть упорные кольца, исключающие возможность выхода реек из зацепления с ведущими шестернями..

Привод механизма наклона печи может быть гидравлическим или электрическим. Электропечь емкостью 100 т имеет два симме­ трично расположенных электромеханических привода (рис. 11). Вра­ щение от электродвигателя через зубчатую муфту передается ци­ линдрическому редуктору, соединенному зубчатой муфтой с валом реечной шестерни. Рейка соединена шарнирно с сегментом люльки печи. Механизм поворота снабжен автоматическим тормозом. Мини­ мальное время наклона на угол 45° составляет около 1,5 мин.

5. УПЛОТНЯЮЩИЕ КОЛЬЦА, РАБОЧЕЕ ОКНО, СЛИВНОЙ ЖЕЛОБ

С целью предотвращения поломки электродов при деформации свода в процессе разогрева и эксплуатации отверстия в своде, под электроды делают обычно на 30—50 мм больше диаметра электрода. В образующиеся зазоры будут выбиваться нагретые до высокой тем­ пературы печные газы, что, с одной стороны, увеличивает потери тепла в рабочем пространстве печи и, с другой, приводит к значи­ тельному нагреву электродов и интенсивному их окислению. Ука­ занные зазоры между электродами и кладкой свода устраняют пу­ тем применения специальных уплотняющих колец, получивших в литературе различные названия: экономайзеры, сводовые хо­

(рис. 12, в, е). Для уменьшения зазора между кольцом и электродом дополнительное уплотнение осуществляют огнеупорным бетоном, шлаковатой и др. (рис. 12, ж, з).

На больших электропечах хорошо зарекомендовали себя газо­ динамические уплотняющие кольца (рис. 12, и). На кольцо из огне­ упорного бетона в этом случае устанавливают металлическое кольцо коробчатого сечения, к которому тангенциально подводится воздух. Воздушный поток припятствует выбиванию газов из печи вокруг электродов. Уплотняющие кольца и подводящие к ним воду трубки изолируют от каркаса свода и одно от другого во избежание замы­ кания.

Всовременных дуговых электропечах рабочее окно выполняется

сводоохлаждаемыми аркой и рамой. На рис. 13 представлено ра­ бочее окно 100-т электропечи. На малых электропечах, загружаемых

26

вручную, арки иногда делают из труб в виде змеевика, однако в боль­ шинстве случаев арки имеют вид Пюбразной водоохлаждаемой коробки. Переднюю часть арки для лучшего прилегания заслонки выполняют под углом 2—8° к вертикали наружу. Рама рабочего окна обрамляет вырез в кожухе, увеличивает жесткость кожуха и служит опорой для порога.

Рис. 12. Уплотняющие кольца:

1 — рама; 2 — бетон; 3 — уплотнение

Заслонки окна могут быть футерованными, водоохлаждаемыми

икомбинированными (водоохлаждаемыми и футерованными). Футе­ рованные и комбинированные заслонки обеспечивают наименьшие теплопотери, однако они имеют значительный вес, что вызывает необходимость установки мощного привода для подъема заслонки. Поэтому чаще применяют водоохлаждаемые заслонки, отличающиеся относительно малым весом и высокой стойкостью. В заслонках средне-

ибольшегрузных электропечей в середине предусмотрено закры­ ваемое крышкой отверстие («гляделка») размером 200—300 мм,

через которое производят отбор проб, замер температуры металла и пр.

Порог рабочего окна выполняют в виде плиты. Гребенки крепятся к раме и служат для установки поперечины при скачивании шлака, перемешивании металла и т. д. Механизм подъема заслонки может

27

быть пневматическим, гидравлическим и электромеханическим. Для уменьшения мощности привода механизм подъема иногда выпол­ няют с противовесом.

К днищу и кожуху электропечи с противоположной рабочему окну стороны крепится футерованный шамотным кирпичом слив­ ной желоб, имеющий в поперечном сечении форму трапеции или ше­ стигранника. При трапециевидном сечении сливного желоба упро­ щается кладка огнеупорной футеровки.

Желоб футеруют шамотным кирпичом. Длина желоба опреде­ ляется конструкцией здания. Если электропечи расположены в печ­ ном пролете, а выпуск производят в сторону разливочного пролета, то длина желоба должна быть такой, чтобы можно было подвесить ковш, т. е. около 2 м. При совмещении печного и разливочного про­ лета длина желоба меньше, но в любом случае она должна быть минимальной, чтобы уменьшить охлаждение и окисление металла при выпуске.

6.УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ

Вбольшегрузных электропечах перемешивание металла, осо­ бенно в восстановительный период, ухудшается. С целью улучше­ ния перемешивания металла в ванне, обеспечивающее равномер­ ное распределение примесей в ванне и равномерный ее нагрев, применяют электромагнитное перемешивание.

Электромагнитное перемешивание металла в ванне осуществ­ ляется благодаря взаимодействию движущегося магнитного потока

снаводимыми им вихревыми токами в жидком металле. Движущееся магнитное поле создается статором, размещаемым под днищем печи.

статора, а неразделенная обмотка — посередине между ними. Пу­ тем переключения обмоток получают различные результирующие магнитные потоки, создаваемые статором: бегущий магнитный по­ ток и поток перемешивания. При бегущем магнитном потоке ре­ зультирующий магнитный поток обеспечивает направленное дви­ жение металла, а следовательно, и шлака, что улучшает удаление шлака из печи. Поэтому подобный режим называется режимом скачи­ вания. При перемешивании возникают противоположно направ­ ленные в жидком металле магнитные потоки, что заметно улучшает перемешивание металла.

Мощность статора для 100-т электропечей составляет 560 кВА, для 200-т печей—• 1100 кВА. На отечественных заводах электро­ печи емкостью свыше 25 т оборудуют установками электромагнит­ ного перемешивания.

7.КОНСТРУКЦИЯ ПЕЧЕЙ С ЗАГРУЗКОЙ СВЕРХУ

Современные электросталеплавильные печи загружают сверху при помощи загрузочной бадьи (корзины) при открытом рабочем пространстве. Лишь печи малой садки и некоторые печи, установ­

29