Электрометаллургия

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Электрометаллургия

Электрометаллургия

Производство стали в электрических печах.

В электоропечи можно получать легированную сталь с низким содержанием

серы и фосфора, неметаллических включений, при этом потери легирующих

элементов значительно меньше.

В процессе электроплавки можно точно регулировать температуру металла и его

состав, выплавлять сплавы почти любого состава.

Электрические печи обладают существенными преимуществами по

сравнению с другими сталеплавильными агрегатами, поэтому высоколегированные

инструментальные сплавы, нержавеющие шарикоподшипниковые, жаростойкие и

жаропрочные, а также многие конструкционные стали выплавляют только в этих

печах.

Мощные электропечи успешно применяют для получения низколегированных

и высокоуглеродистых сталей мартеновского сортамента. Кроме того, в

электропечах получают различные ферросплавы, представляющие собой сплавы

железа с элементами, которые необходимо выводить в сталь для легирования и

раскисления.

Устройство дуговых электропечей.

Первая дуговая электропечь в России была установлена в 1910 г. на

Обуховском заводе. За годы пятилеток были построены сотни различных печей.

Вместимость наиболее крупной печи в СССР 200 т. Печь состоит из железного

кожуха цилиндрической формы со сферическим днищем. Внутри кожух имеет

огнеупорную футеровку. Плавильное пространство печи закрывается съемным

сводом.

Печь имеет рабочее окно и выпускное отверстие со сливным желобом. Питание

печи осуществляется трехфазным переменным током. Нагрев и плавление металла

осуществляются электрическими мощными дугами, горящими между концами трех

электродов и металлом, находящимся в печи. Печь опирается на два опорных

сектора, перекатывающихся по станине. Наклон печи в сторону выпуска и

рабочего окна осуществляется при помощи реечного механизма. Перед загрузклй

печи свод, подвешенный на цепях, поднимают к порталу, затем портал со

сводом и электродами отворачивается в сторону сливного желоба и печь

загружают бадьей.

Механическое оборудование дуговой печи.

Кожух печи должен выдерживать нагрузку от массы огнеупоров и металла.

Его делают сварным из листового железа толщиной 16–50 мм в зависимости от

размеров печи. Форма кожуха определяет профиль рабочего пространства

дуговой электропечи. Наиболее распространенным в настоящее время является

кожух конической формы. Нижняя часть кожуха имеет форму цилиндра, верхняя

часть—конусообразная с расширением кверху. Такая форма кожуха облегчает

заправку печи огнеупорным материалом, наклонные стены увеличивают стойкость

кладки, так как она дальше расположена от электрических дуг. Используют

также кожухи цилиндрической формы с водоохлаждаемыми панелями. Для

сохранения правильной цилиндрической формы кожух усиливается ребрами и

кольцами жесткости. Днище кожуха обычно выполняется сферическим, что

обеспечивает наибольшую прочность кожуха и минимальную массу кладки. Днище

выполняют из немагнитной стали для установки под печью электромагнитного

перемешивающего устройства.

Сверху печь закрыта сводом. Свод набирают из огнеупорного кирпича в

металлическом водоохлаждаемом сводовом кольце, которое выдерживает

распирающие усилия арочного сферического свода В нижней части кольца

имеется выступ – нож, который входит в песчаный затвор кожуха печи. В

кирпичной кладке свода оставляют три отверстия для электродов. Диаметр

отверстий больше диаметра электрода, поэтому во время плавки в зазор

устремляются горячие газы, которые разрушают электрод и выносят тепло из

печи. Для предотвращения этого на своде устанавливают холодильники или

экономайзеры, служащие для уплотнения электродных отверстий и для

охлаждения кладки свода. Газодинамические экономайзеры обеспечивают

уплотнение с помощью воздушной завесы вокруг электрода. В своде имеется

также отверстие для отсоса запыленных газов и отверстие для кислородной

фурмы.

Для загрузки шихты в печи небольшой емкости и подгрузки легирующих и

флюсов в крупные, печи скачивания шлака, осмотра, заправки и ремонта печи

имеется загрузочное окно, обрамленное литой рамой. К раме крепятся

направляющие, по которым скользит заслонка. Заслонку футеруют огнеупорным

кирпичом. Для подъема заслонки используют пневматический, гидравлический

или электромеханический привод.

С противоположной стороны кожух имеет окно для выпуска стали из печи.

К окну приварен сливной желоб. Отверстие для выпуска стали может быть

круглым диаметром 120—150 мм или квадратным 150 на 250 мм. Сливной желоб

имеет корытообразное сечение и приварен к кожуху под углом 10—12° к

горизонтали. Изнутри желоб футеруют шамотным кирпичом, длина его составляет

1—2 м.

Электрододержатели служат для подвода тока к электродам и для зажима

электродов. Головки электрододер-жателей делают из бронзы или стали и

охлаждают водой, так как они сильно нагреваются как теплом из печи, так и

контактными токами. Электрододержатель должен плотно зажимать электрод и

иметь небольшое контактное сопротивление. Наиболее распространенным в

настоящее время является пружинно-пневматический электрододержатель. Зажим

электрода осуществляется при помощи неподвижного кольца и зажимной плиты,

которая прижимается к электроду пружиной. Ог-жатие плиты от электрода и

сжатие пружины происходят при помощи сжатого воздуха. Электрододержатель

крепится на металлическом рукаве – консоли, который скрепляется с Г-

образной подвижной стойкой в одну жесткую конструкцию. Стойка может

перемещаться вверх или вниз внутри неподвижной коробчатой стойки. Три

неподвижные стойки жестко связаны в одну общую конструкцию, которая

покоится на платформе опорной люльки печи. Перемещение подвижных

телескопических стоек происходит или с помощью системы тросов и

противовесов, приводимых в движение электродвигателями, или с помощью

гидравлических устройств. Механизмы перемещения электродов должны

обеспечить быстрый подъем электродов в случае обвала шихты в процессе

плавления, а также плавное опускание электродов во избежание их погружения

в металл или ударов о нерасплавившиеся куски шихты. Скорость подъема

электродов составляет 2,5—6,0 м/мин, скорость опускания 1,0— 2,0 м/мин.

Механизм наклона печи должен плавно наклонять печь в сторону

выпускного отверстия на угол 40—45° для выпуска стали и на угол 10—15

градусов в сторону рабочего окна для спуска шлака. Станина печи, или

люлька, на которой установлен корпус, опирается на два – четыре опорных

сектора, которые перекатываются по горизонтальным направляющим. В секторах

имеются отверстия, а в направляющих – зубцы, при помощи которых

предотвращается проскальзывание секторов при наклоне печи. Наклон печи

осуществляется при помощи рейки и зубчатого механизма или гидравлическим

приводом. Два цилиндра укреплены на неподвижных опорах фундамента, а штоки

шарнирно связаны с опорными секторами люльки печи.

Система загрузки печи бывает двух видов: через завалочное окно

мульдозавалочной машиной и через верх при помощи бадьи. Загрузку через окно

применяют только на небольших печах.

При загрузке печи сверху в один-два приема в течение 5 мин меньше

охлаждается футеровка, сокращается время плавки; уменьшается расход

электроэнергии; эффективнее используется объем печи. Для загрузки печи свод

приподнимают на 150—200 мм над кожухом печи и поворачивают в сторону вместе

с электродами, полностью открывая рабочее пространство печи для введения

бадьи с шихтой. Свод печи подвешен к раме. Она соединена с неподвижными

стойками электрододержателей в одну жесткую конструкцию, покоящуюся на