Дуговая сталеплавильная печь для производства

0
55

Первейшим, кто именно смог сформировать дугу для плавки металла был Петров, еще в далеком 1803 г. Им было доведено, что применяя подобную технологию, возможно не только лишь плавить различного рода железо, а и осуществлять манипуляции согласно возобновлению сплава с окислов в ходе нагрева вещества в обстоятельствах рабочей сферы, включающей углеродистые восстановители. Кроме того, данный ученый выявил, что допускается электрической дугой осуществлять сварные швы на различных металлах.

Дуговая сталеплавильная печь

Дуговая сталеплавильная печь – это

Этот вид элементов представляется гальванической плавильной печью, где используется тепловое влияние электрической дуги для того, чтобы через нее плавить различные сплавы и другие вещества.

В наименовании дуговых сталеплавильных печей, как правило, указывается вместительность камеры в тоннах, к примеру, в модификации ДСП-12 числа означают, что в печи сможет вместиться вплоть до 12 тонн вещества. Из числа типовых исполнений сталеплавильных печей имеется наибольшая нагрузка, доходящая до 400 тонн. В зависимости от области применения, температура, что идет от гальванической дуги может выработать 1800 градусов.

Основными компонентами дуговой сталеплавильной печи представлены: плавильная ванная, стабилизатор силы нагрева дуги, система раскрытия и закрытия дверей печи, автоматический сборник шлака, система перелива жидкого сплава в транспортирующие емкости.

Чтобы четко и вовремя настроить производительность гальванической дуги используется программно-адаптационный стабилизатор, вследствие которому исполняется отображение сигнала для передвижения электродов соответственно вертикали, при помощи привода. Раньше применялись регуляторы с электромеханическим приводом, однако они фактически сейчас не используются, так как обладают одним значительным недостатком: уровень инерции при маневре был весьма высокий, что не разрешало реализовать четкую настройку температуры изнутри печи.

Чтобы предоставить дуговой печи электричество, ее, в большинстве случаев, подключают к своему трансформаторному блоку, а тот в свою очередь запитывается с высоковольтной линии электропередач. В случае если расценивать более сильные трансформаторы, то их нагрузка может соответствовать 300В. Имеется и второстепенный уровень напряжения, интервал которого колеблется с 50 вплоть до 300В (бывают отдельные модификации печей, где напряжение способно доходить 1200В). Первоначальная степень напряжения допустима в границах от 6 до 35 кВт (мощные модификации дуговых печей могут действовать с мощностью в 110 кВт). Для того чтобы реализовывать регулирование напряжения второстепенного уровня, применяется поочередный коммутатор, трудоспособность которого остается постоянной в том числе и в системе плавки.

Сама процедура расплавления сплава протекает в трудовом резервуаре печки, что исполнен в форме полусферы, верхушка которой накрывается куполовидным сводом. Подина, стены и купол производятся только лишь с огнеупорных веществ, не изменяющих собственную структуру при воздействии высоких температур. Один из типов подобного вещества является кирпич, внешние стены коего как правило оборудуются панелями водяного охлаждения. Куполовидный свод в своем устройстве содержит 3 симметрично рассредоточенные отверстия, сквозь которые вмонтированы токопроводящие электроды с графита, обладающие приводами с целью отвесного передвижения вверх или вниз. Питание электропечи в основном выполняется от 3 фаз, однако бывают и слабые установки, что способны работать при применении постоянного тока.

Печь дуговая, для плавки металла

Конструкция дуговой сталеплавильной печи

В данный типах печей корпус, в основном, выполненный из металла, который осуществляет функцию кожуха и имеет сферическое дно. Внутренняя часть этой камеры имеет футеровочные прослойки, материал которых обязательно должен быть огнеупорным. Емкость печи имеет верхнее расположение крышки, форма которой повторяет полусферу. Этот свод состоит из огнеупорного кирпича, уложенного в кольце необходимого диаметра. Для того, чтобы можно было наблюдать за происходящими внутри печи процессами, в стене вмонтировано смотровое окно, стекло которого также должно быть огнеупорным. В нижней части стенки предусмотрено отверстие для слива шлака. Что касается смотрового окна, то оно служит не только для контроля над происходящими процессами, но и как загрузочный отсек, через который в обрабатываемый материал можно добавлять шлакообразующие вещества, руду, ферросплавы, а также брать пробы металла и шлака.

Для того, чтобы печь можно было наклонять либо для слива, либо для добавления других элементов, она устанавливается на специальную люльку, механизм которой устроен по типу качели. Естественно, наклон печи производится не вручную, а с помощью пневматического либо электромеханического привода.

Схема расположения дуговой печи

Дуговые печи: принцип действия

В первую очередь в дуговую сталеплавильную печь загружается шихтовый материал, который при помощи специального ковша с раздвижным дном определяется внутрь рабочей камеры. Перемещение ковша осуществляется за счет кран-балки с приводом, для открытия нижней части.

После полной загрузки рабочей камеры, она накрывается сводом. Затем, через отверстия в крышке опускают электроды до контакта с шихтой, чтобы спровоцировать короткое замыкание, после чего включается нагрев электрической дуги. За счет издаваемого тепла от дуги осуществляется плавление обрабатываемого материала. В тот момент, когда металл полностью расплавится, он будет состоять из своей жидкой формы и образовавшегося шлака. Через смотровое окошко добавляются легирующие присадки и раскислители, чтобы добиться соответствующего конечного состава готовой стали. Сам шлак, в момент окисления стали, сливается через соответствующие отверстия и когда очищенный металл полностью готов, его также выливают в транспортировочный ковш. Средняя температура расплавленного металла в момент выгрузки его из печи составляет около 1600 градусов.

Конструкция дуговой печи

Существует четыре ступени, которые выполняются в процессе плавки:

  1. В первую очередь проводятся подготовительные работы с рабочей областью печи, в которых может осуществляться ремонт пода, засыпка днища магнезитовым порошком и непосредственная загрузка шихты;
  2. Далее, начинается сам процесс плавки, который длится в среднем от 80 до 180 минут. В пиковый момент плавления подается максимальный уровень мощности электрической дуги. Это провоцирует ускоренное расплавление шихты и формирует отделение шлака (из-за окисления кремния). В некоторых моделях дуговых печей дополнительно используются газокислородные горелки, которые устанавливают либо в стенах, либо в поверхности свода, чтобы немного ускорить процесс плавления обрабатываемого материала. Если процедура плавки, в силу технологических особенностей предприятия не может полностью расплавить шихту, внутри рабочего пространства вводится кислород, увеличивающий эффект электрической дуги. В конце второго периода происходит удаление практически всей массы фосфора со структуры металлов, благодаря наличию в нем основного железистого шлака;
  3. На третьем этапе начинается процесс окисления, длительность которого составляет примерно 30 — 90 минут. Также происходит сливание образовавшегося шлака, вместе с которым удаляется фосфор и остатки шлакообразующих присадок в виде извести. После слива шлаковых отходов, в руду добавляется специальная присадка, чтобы возбудить процесс окисления углерода, впоследствии чего начинается эффект кипения, сопровождающийся дефосфорацией металла и удалением пузырьков водорода и азота. На третьей ступени также происходит периодическое удаление вспенивающегося шлака. К концу этого этапа удаляется весь имеющийся окисленный шлак, чтобы частицы фосфора в его составе не растворились в жидком металле, когда начнется процесс восстановления материала;
  4. Заключительная процедура состоит в проведении процесса восстановления, занимающего от 50 до 120 минут. Чтобы создать необходимую марку стали, в нее добавляют присадки для насыщения марганцем и хромом. После этого, в жидкий материал вносят добавки алюминия и ферросилиция, чтобы спровоцировать удаление кислорода. Когда из расплавленного металла необходимо удалить молекулы серы, производится наводка высокоосновного шлака с помощью добавления извести, специального шпата, а также шамотного боя. Вдобавок, производится раскисление молотым ферросилицием и коксом. Заключительным этапом является слив жидкого металла вместе с последней стадией шлака, чтобы он смог перейти из жидкой фазы в серообразный шлак и неметаллические включения.

Существует ряд параметров, которые проводят лимитацию процесса плавления металла: температурный режим футеровки, мощность электрической дуги. Таким образом, обуславливается отсутствие опасности перегрева футеровки, при максимальной мощности нагрева и низкой температуре внутренней поверхности печи. У футеровки есть свои ограничения по нагреву, температура которого не должна превышать 1800 градусов. Чтобы обеспечить максимальную стойкость к температуре, под изготавливают из кирпича магнезита, который в некоторых случаях исключает применение магнезитового порошка. Что касается стен и свода, то их футеруют с помощью магнезитохромитового кирпича, целостность которого сохраняется до 250 плавильных процедур. Под способен выдерживать намного больше плавок и сохраняет свои качества до 5000 циклов (если при каждой плавке будет насыпаться магнезитовый порошок).

Из-за того, что в процессе обработки и расплавки металла, в период окисления выделяется большое количество запыленных газов, средняя температура которых может достигать 1400 градусов, их необходимо обрабатывать мокрой очисткой и только после этого выбрасывать в атмосферу. Выделяемый газ в период окисления может достигать объема 200 кубометров.

Чтобы снизить потребление электричества, в дуговых сталеплавильных печах рекомендуются следующие действия:

  • Можно использовать вторую дуговую печь меньшей мощности и объема, чтобы производить в ней этапы окисления и восстановления. Таким образом, при помощи механизма ковш-печь происходит перемещение жидкого металла и сокращение расходов на обеспечение работы холостого хода основной печи;
  • Есть ли прогревать загружаемую шихту да попадания в печь, то это также сэкономит электроэнергию при старте процесса. Предварительный разогрев осуществляется при помощи сгорания топлива;
  • Увеличить экономичность агрегата можно с помощью монтирования газокислородных горелок, которые сократят расход электричества на разогрев и плавку металла примерно на 10-15%. Также применяется порционная добавка кислородной струи, ускоряющая время на полную раскалку металла;
  • Возможно обеспечение дополнительного обогрева шихты с помощью механизма, который обеспечивает рециркуляцию горячих газов, прогревающих футеровку;
  • При помощи температуры сливаемого шлака можно нагревать воду и выполнять прогрев других элементов, необходимых для осуществления рабочего процесса предприятия;
  • В некоторых моделях дуговых печей устанавливают электроды под углом 45 градусов относительно вертикали. Такое расположение дает возможность высвобождать газы вертикально вверх сквозь шахту, подогревая тем самым шихту. Вдобавок, газы отдают тепловую энергию обрабатываемому материалу и на выходе, имея низкую температуру, охлаждают концевики электродов, что гораздо увеличивает их рабочий ресурс.

Области использования дуговых печей

Помимо основного использования дуговых сталеплавильных печей, принцип их действия позволил осуществлять физико-химические исследования, для определения количественного состава любого типа материала.

Кроме сталеплавильных модификаций, существуют также печи маленьких размеров. Они служат как для термической обработки, так и тестовых действий по отношению к готовой продукции, к примеру, проверке машинного масла на термическую устойчивость.

Вывод стержней из дуговой печи