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

ленные в 30-х годах, загружают через рабочее окно при помощи завалочных машин мостового типа, а в литейных цехах иногда при помощи совков. Несомненным преимуществом завалки сверху яв­ ляется как ускорение завалки, так и улучшение условий труда

и конструкции подъемного механизма, существуют печи трех типов:

Рис. 14. Схема электропечей с загрузкой сверху

а — с отворачивающимся сводом; б — с отъезжающим мостом; в — с выкатывающимся кор­ пусом

с отворачивающимся сводом, с отъезжающим мостом и с выкатываю­ щимся корпусом (рис. 14). На печах с отворачивающимся сводом вначале свод приподнимают на 150—450 мм и затем уже отворачи­ вают в сторону на угол 60— 110°. Сводовое кольцо в этом случае подвешено к раме из профильного железа, которая в свою очередь жестко крепится к поворачивающейся стойке. На печах с отъезжаю­ щим мостом свод подвешивают к порталу, смонтированному на перемещающихся по рельсам стойках. Свод приподнимают и отво­ дят в сторону выпускного желоба, при этом улучшается доступ к печи для осмотра и загрузки и не нагревается рабочая площадка перед рабочим окном. Наконец, в печах с выкатывающимся корпу­ сом свод также подвешен на портале моста, однако более облегчен­ ной конструкции, чем в предыдущем случае. Корпус печи в этом

30

случае устанавливают на специальной тележке, передвигающейся по секторам, или опорные секторы отъезжают вместе с корпусом в сто­ рону рабочего окна. Передняя часть рабочей площадки, мешаю­ щая откату, убирается при помощи специального механизма под рабочую площадку.

4-2SW0

Рис. 15. Дуговая сталеплавильная печь ДСВ-200 (вид спереди)

1 — электрод; 2 — электрододержатель; 3 — уплотняющие кольца; 4 — патрубок для отсоса газов; 5 — подвесной свод; 6 — корпус печи; 7 — лестница; 8 — вспомогательное рабочее окно; 9 — механизм поворота печи; 10 — люлька; 11 — механизм наклона печи; 12 — гиб­ кие кабели; 13 — консоль поворотной колонны; 14 — механизм подъема свода; 15 — рама

Недостаток печей с отворачивающимся сводом — возникнове­ ние больших изгибающих усилий в колонне, на которую подвешена рама свода, значительный нагрев опорных конструкций, механиз­ мов и рабочей площадки от теплоизлучения свода по сравнению с печами с выкатывающимся корпусом. Однако печи этого типа по сравнению с другими занимают меньше места, имеют меньший вес и более просты в обслуживании благодаря меньшему количеству механизмов. Поэтому электропечи с отворачивающимся сводом

31

в последнее время получили преимущественное распространение. Подъем и поворот свода, подвешенного на четырех цепях к раме, смонтированной на поворотной колонне (тумбе), осуществляется отдельными механизмами с приводами от электродвигателя.

На рис. 15 представлена дуговая электропечь ДСП-200 с отвора­ чивающимся сводом, а в табл. 1 — характеристика электропечей различной емкости, применяемых на отечественных заводах. Обра­ щает на себя внимание превышение фактической садки печи над номинальной, так как увеличение емкости электропечи — одно из радикальных направлений повышения ее производительности.

8. ЗАГРУЗОЧНАЯ БАДЬЯ

Загрузочное устройство, обеспечивая плотную укладку шихты в рабочем пространстве печи, должно исключить возможность по­ вреждения стен и подины. Широкое распространение нашли бадьи

Рис. 16. Загрузочная бадья для 200-т печи (в скобках размеры бадьи для 100-т):

(корзины), дно которых выполняют из гибких секторов, набранных из стальных пластин (рис. 16). Перед заполнением бадьи шихтой концы гибких секторов стягивают замком, бадью устанавливают на поддон для удобства транспортировки ее из шихтового пролета к печам. Поддон к бадье присоединяется тремя откидными замками. Перед загрузкой печи шихтой две серьги траверсы навешивают на двурогий крюк завалочного крана. Поддон отцепляется от бадьи.

Замок, стягивающий концы гибких секторов, раскрывают при по­ мощи цепи, подвешиваемой на малый крюк крана, в момент, когда бадья опущена в печь. Объем загрузочной бадьи для 100- и 200-т печей составляет соответственно 50 и 166 м3.

В последние годы начинает находить применение загрузочная бадья грейферного типа, дно которой выполнено аналогично ковшу грейферного крана. В этом случае отпадает необходимость в под­ доне, что увеличивает полезный вес груза в бадье, и упрощается подготовка бадьи к загрузке; при этом постепенное раскрытие бадьи

впечи предохраняет огнеупорную кладку от разрушения шихтой.

9.ПОДАЧА КИСЛОРОДА И ТОПЛИВА

ВПЕЧЬ И ПОДОГРЕВ ШИХТЫ

Газообразный кислород в электропечах используют для уско­ рения расплавления шихты и для интенсификации окисления угле­ рода в расплавленной ванне, а также для повышения скорости ее нагрева. С целью внесения дополнительного тепла в электропечь в период плавления все шире начинают применять топливо-кисло- родные горелки. В качестве топлива используется газ, реже мазут.

Для ввода кислорода в электропечь широко используют металли­ ческие трубки, футерованные шамотными катушками, или реже — нефутерованные трубки диаметром 20—30 мм, которые вводят в печь через рабочее окно. Таким же образом вводят в печь и неводоохлаж­ даемую съемную газо-кислородную горелку (рис. 17, а).

Механизация процесса продувки ванны кислородом и газо-кисло­ родной смесью осуществляется путем использования сводовых водо­ охлаждаемых фурм (рис. 17, в) и водоохлаждаемых газо-кисло­ родных горелок (рис. 17, б). Сводовые фурмы и горелки в количестве 1—3 штуки на печь подвешивают на кронштейнах кареток, пере­ мещающихся по стойкам. Фурмы и горелки проходят в отверстие свода через водоохлаждаемый кессон, внутренний диаметр которого на 125— 150 мм больше внешнего диаметра фурмы.

При автоматизации управления продувкой ванны кислородом фурма поднимается при падении давления кислорода в сети ниже нормы, при превышении предела перепада температуры отходящей воды или при прекращении подачи кислорода вследствие засоре­ ния фурмы шлаком или металлом.

Для ускорения плавления шихты в электропечи и экономии элек­ троэнергии скрап иногда предварительно подогревают. Подогрев шихты осуществляют газовыми горелками или мазутными форсун­ ками в загрузочных бадьях. Причем бадьи могут быть либо футеро­ ванными, либо нефутерованными. При использовании нефутерованной бадьи скрап подогревают до 500° С, а при использовании футе­ рованной — до 900° С. При использовании предварительно подогре­

Необходимо иметь в виду, что подогрев скрапа жидким или газо­ образным топливом обходится дешевле, чем при обычном нагреве

34

&

4270

6

Рис. 17. Газо-кислородная неохлаждаемая (а) и водоохлаж-

даемая (б) горелка; кислород­ ная водоохлаждаемая фурма (в): 1 — скоба для подвешива­ ния фурмы; 2 — винтовые ка­ налы

в электропечи. Поэтому не вызывает сомнения, что предваритель­ ный нагрев скрапа, особенно в футерованных бадьях, является зна­ чительным резервом повышения производительности электропечей. Однако трудность внедрения этого способа подготовки шихты в дей­ ствующих цехах связана с отсутствием необходимых площадей, а также сложностью оборудования системы удаления продуктов горения.

10. СИСТЕМА ОЧИСТКИ ГАЗОВ

В процессе плавки стали в электропечи, особенно при продувке ванны кислородом, выделяется большое количество пыли. В связи с этим запыленность газов, покидающих рабочее пространство элек­ тропечи, достигает 70— 100 г/м3, в то время как по санитарным нор­ мам она не должна превышать 100 мг/м3. Поэтому в последнее время

I

электропечи начинают оборудовать устройствами по очистке газа. Наибольшее распространение получила мокрая система газоочистки. На рис. 18 приведена схема газоочистки, применяемая на 100-т дуговой электропечи.

Из печи газ отбирают через отверстие в своде. Кроме воздуха, засасываемого через неплотности рабочего пространства и свода, воздух специально подают в систему через соединение между коле­ ном газопровода и испарительной камерой 3. Отверстие соединения регулируют таким образом, чтобы обеспечить минимальную подачу воздуха в те моменты, когда открытая площадь ванны в печи мала. Подача воздуха в систему обеспечивает полное дожигание горючих компонентов газа. Для охлаждения газа в камеру испарения подают воду через сопла. При этом расход воды регулируется по показаниям

36

термопар, установленных после камеры испарения. Давление в печи регулируется заслонкой, а импульс давления снимается из-под сводового пространства. По давлению в печи настраивается также величина зазора в соединении 3.

Охлажденный газ проходит через трубу Вентури, где происходит обеспыливание его водой, подаваемой через форсунки. Газоводя­ ная смесь поступает в скруббер, заполненный керамической насад­ кой. Газ, проходя через насадку, освобождается от капель воды с захваченными ими частицами пыли. Очищенный газ дымососом выбрасывается в дымовую трубу.

Г Л А В А III

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ДУГОВЫХ ПЕЧЕЙ

Дуговые электропечи питаются переменным током, который под напряжением до 110 кВА подводится к цеховой подстанции. Сило­ вая цепь дуговой печи от питающего фибера состоит из следующих элементов: разъединителя, главного выключателя, дросселя, печ­ ного трансформатора, короткой сети, электрической дуги.

1. РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ, ГЛАВНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Для полного обесточивания короткой сети служит разъедини­ тель, представляющий собой трехполюсный рубильник на изоля­ торах. Ножи и неподвижные контакты разъединителя изготовлены из меди. Разъединитель выключается только при выключенном главном выключателе, в противном случае возможно перекрывание дуг между фазами и короткое замыкание. Разъединитель устанавли­ вают в положении, исключающем возможность случайного включе­ ния. Включают и выключают разъединитель при помощи привод­ ного механизма или изолированной штанги.

Главный выключатель служит для разрыва высоковольтной цепи. В качестве главных выключателей используют масляные, воздушные и реже водяные выключатели. Масляный выключатель представлен на рис. 19, а. Бак, в котором находятся контакты, за­ полняется трансформаторным маслом. Бак закрыт крышкой, через которую проходят изоляторы с проводами, оканчивающимися не­ подвижными контактами. На траверсе укреплены подвижные кон­ такты. Штанга траверсы находится под действием пружины, стре­ мящейся отсоединить подвижные контакты. Поэтому во включенном состоянии штанга удерживается специальной защелкой, что обеспе­ чивает надежность отключения. Бак снабжен маслоуказателем и газоотводом с предохранительным клапаном. Изнутри на стенках бака имеется изоляция, предохраняющая от перебрасывания дуги при выключении на стенки.

Три пары трехфазного выключателя размещаются в одном или в трех отдельных баках. Управление масляным выключателем осу­ ществляется дистанционно. Масляный выключатель снабжен сиг­

37

нальными лампами, а для надежности работы выключателя система дистанционного управления питается от специальных источников постоянного тока.

В мощных выключателях предусматривают устройства, обеспе­ чивающие усиленный приток масла в зону дуг в момент отключе­ ния. Однако масляные выключатели взрыво- и пожароопасны, кроме

Рис. 19. Главные выключатели

а — масляный: 1 — бак; 2 — трансформаторное масло; 3 — крышка; 4 — изоляторы; 5 — подвеска; 6 — неподвижные контакты; 7 — подвижные контакты; 8 — траверса; 9 — пру­ жина; 10 — маслоуказатель; 11 — газоотвод; б — воздушный: 1 — отверстие для подачи воздуха; 2 и 4 — контакты; 3 — отверстия для вытеснения дуги; 5 — изоляционный ци­ линдр; 6 — поршень; 7 — пружина

того, в них быстро изнашиваются контакты и загрязняется масло из-за большого числа включений и отключений.

На рис. 19, б изображена схема воздушного выключателя. В мо­ мент отключения через отверстие 1 из резервуара в изоляционный цилиндр подается воздух. Воздух давит на поршень 6 и, преодоле­ вая усилие пружины 7, поднимает вверх контакт 4. При разрыве контактов 4 и 2 возникает дуга, которая воздухом через отверстие 3 вытесняется во внутренние полости контактов. Воздух должен быть сухим. Воздушные выключатели устанавливают на большегрузных печах. Например, большинство отечественных электропечей ем­ костью 100 и 200 т оборудованы этими выключателями.

38

тактами, быстро испаряется, и водяной пар гасит дугу.

Следует отметить, что поиски рационального главного выключа­ теля продолжаются.

Максимальная сила тока, при которой срабатывает выключатель, должна быть больше наибольшей силы тока короткого замыкания, который приходится отключать в данной установке. Известно, что различается мгновенная (ударная) и установившаяся сила тока. Установившаяся сила тока приближенно определится из выраже­ ния:

Такая сила тока устанавливается по прошествии некоторого времени. В первый момент сила тока значительно больше и назы­ вается мгновенной силой тока. Максимально допустимая сила тока выключателя должна быть больше мгновенного тока короткого замы­ кания. Выключатели характеризуются по разрывной мощности, определяемой для трехфазного выключателя из выражения:

По внешнему виду дроссель похож на трансформатор, но отли­ чается тем, что входящие и выходящие провода имеют одинаковое сечение, тогда как у трансформатора это сечение разное. Обмотки дросселя защищены кожухом, заполненным трансформаторным мас­ лом. Дроссель представляет собой индуктивное и активное сопро­ тивление. Включение в электрическую цепь дросселя обеспечивает благодаря повышению индуктивного сопротивления увеличение устойчивости горения дуги и ограничение толчков тока, которые наблюдаются особенно часто при обвалах шихты.

Однако наличие дросселя в цепи снижает коэффициент мощности установки (cos <р). Поэтому после того как обвалы шихты прекрати­ лись и в печи скопилось достаточно много жидкого металла, дрос­ сель шунтируют при помощи масляного выключателя. В связи с тем, что сопротивление шин масляного выключателя значительно меньше обмотки дросселя, весь ток практически пойдет через масля­ ный выключатель.

39