Файл: Строганов, А. И. Производство стали и ферросплавов учебник для металлургических техникумов.pdf

троды обладают способностью фокусировать электрическую дугу под рабочим концом, при этом токовая нагрузка по фазам приобретает более стабильный характер и в зависимости от условий работы про­ изводительность печи возрастает на 20—30%. Однако полые элек-

Рис. 35. Соединение электродов при помощи цилиндрического (а) и конического (б) ниппелей:

1 — графитовый штифт; 2 — пековая пластинка

троды имеют низкую механическую прочность, что приводит к уве­ личению их расхода, в связи с чем экономический эффект от приме­ нения трубчатых электродов в целом не наблюдается. Необходимы дальнейшие исследования в направлении улучшения качества полых электродов, так как их применение без сомнения является резервом повышения производительности электропечей.

3. САМОСПЕКАЮЩИЕСЯ ЭЛЕКТРОДЫ

Основными преимуществами самоспекающихся электродов при производстве ферросплавов являются возможность изготовления электродов большого диаметра и их низкая стоимость (они в три раза дешевле графитированных и в полтора раза дешевле угольных).

Самоспекающийся электрод представляет собой заполненный электродной массой металлический кожух с внутренними ребрами, выполненный из листового железа толщиной от 1,25 до 3 мм. Кожух, изготавливаемый из отдельных секций длиной 1,4—1,8 м, служит формой для электродной массы, предохраняет электрод от окисле­ ния воздухом, обеспечивает прохождение электрического тока от электрододержателя к обожженной части электрода, а также усили­ вает передачу тепла к верхней необожженной части электрода. Спе­ кание и обжиг электродной массы протекают в печи.

На рис. 36 показано примерное распределение температуры в элек­ троде в области электродного зажима. Первая стадия обжига массы на длине около метра состоит в нагреве ее с 25 до 60° С, в результате чего кусковая масса размягчается и сливается в блок (если масса

89

загружалась в твердом виде без предварительного подогрева). На втором участке длиной также около метра температуру массы под­ нимают с 60 до 200° С у кожуха и до 350° С в центре электрода, обра­ зуя так называемый конус спекания. Под контактные щеки масса поступает еще пластичной. На послед­ ней стадии обжига, под щеками, на участке длиной около 1 м, температуру массы поднимают до 800° С и из-под щек

электрод выходит обожженным.

В зависимости от особенностей тех­ нологического режима (уровень колош­ ника печи, длина рабочего конца элек­ трода, температура охлаждающего воз­ духа ит. п.) отмеченное распределение температуры может меняться. Нижний торец электрода, работающий в зоне высоких температур, подвергается графитизации.

ведении этой операции вне печи на специальном стенде при помощи устройства, состоящего из опорного хомута, стягивающего хомута и механизма для создания крутящего момента, который должен со­ ставлять для электродов диаметром 350—400 мм около 2,45 кДж (250 кгм) и для электродов диаметром 500—555 мм — примерно

3,9—4,9 кДж (400—500 кгм).

На стойкость электрода оказывают влияние не только его фи­ зико-механические свойства, но и условия эксплуатации. На элек­ трод, находящийся в рабочем пространстве, воздействует большое число факторов, которые снижают его стойкость и увеличивают рас­

90

ход. К числу таких факторов относятся термические напряжения, связанные с неравномерным распределением температуры по длине и сечению электрода. В электрической дуге происходит возгонка, и частицы углерода переносятся в металл, что, с одной стороны, спо­ собствует стабилизации дуги, а с другой, ускоряет разрушение элек­ трода.

Заметное разрушение электродов происходит за счет капель ме­ талла и шлака, попадающих на его поверхность. Особенно этот про­ цесс получает развитие при близком расположении электродов к по­ верхности ванны, что соответствует режиму при минимальном на­ пряжении. И, конечно, недопустимо науглероживание металла путем опускания электродов в ванну.

Около 70% общего расхода электродов приходится на окисление. Поэтому большое значение для повышения стойкости электродов приобретает создание хорошего уплотнения между электродом и сво­ дом. Излишнее использование кислорода, особенно при плохом усвое­ нии его металлом, увеличивает расход электродов.

На расход электродов оказывает влияние, кроме перечисленных, и другие факторы: тип процесса, длительность плавления, сорта­ мент выплавляемых сталей, емкость печи и т. д. Причиной облома электродов может быть плохая центровка электрододержателей, пло­ хой контакт в ниппельном соединении, неправильная завалка шихты и ее обвалы и т. п.

Необходимо всемерно стремиться к снижению расхода электро­ дов, так как их доля в общей стоимости передела составляет замет­ ную величину. Расход электродов колеблется в пределах 4—8 кг на 1 т выплавляемой стали. Нижний предел характерен для крупнотоннажных печей при выплавке углеродистых марок стали.

В случае применения самоспекающихся электродов транспорти­ рование и хранение электродной массы должно производиться в усло­ виях, исключающих возможность ее загрязнения. Набивку кожухов электродной массой производят без отключения печи, причем масса загружается как в твердом, в виде кусков размером не более 200 мм, так и в жидком состоянии. Набивка должна производиться не реже одного раза в сутки. Электрод сверху должен быть закрыт крышкой во избежание попадания в кожух пыли, что может привести к об­ лому электрода в дальнейшем.

Для обеспечения надлежащих условий обжига самоспекающегося электрода наиболее целесообразным является автоматический не­ прерывный перепуск его по заданной программе. При отсутствии такого устройства перепуск электродов следует производить еже­ сменно. Промежуток между перепусками должен быть не более 6 ч. Величина перепуска колеблется от 100 до 250 мм в зависимости от диаметра электрода, плотности тока в нем и технологических особен­ ностей процесса.

Для улучшения условий обжига электрода закрытой печи при­ меняют набивку кожуха расплавленной электродной массой, об­ дувку кожуха горячим воздухом, повышение температуры воды для охлаждения щек до 60° С и т. п. Показателями нормального хода

91

обжига служат темный, без накаленных участков кожух, отсутствие вздутий на нем. Покраснение кожуха, вытекание массы и бурное газовыделение являются признаками чрезмерной нагрузки; в этом слу­ чае нагрузку нужно немедленно снизить.

Г Л А В А VIII

ИНДУКЦИОННЫЕ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫЕ ПЕЧИ

1.ХАРАКТЕРИСТИКА ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧЕЙ

Виндукционных электропечах переменный электрический ток подводится к индуктору, который представляет собой первичную обмотку. В металле, являющемся вторичной обмоткой, индуцируется переменный ток, в результате чего выделяется тепло.

Индукционные печи имеют ряд неоспоримых преимуществ перед открытыми дуговыми электропечами.

1.Возможность ведения плавки в любой контролируемой атмо­

сфере (окислительной, восстановительной и нейтральной), а также

ввакууме.

2.Возможность переплава металла практически без потерь окис­ ляющихся примесей: хрома, ванадия и т. д. при высокой производи­ тельности и высоком электрическом к. п. д. печи.

3.Большая однородность металла по химическому составу и температуре, связанная с энергичным электродинамическим пере­ мешиванием его.

4.Отсутствие электрических дуг и высокотемпературного пла­ мени, как источников атомарного водорода и азота, легко поглощае­ мых расплавленным металлом, что позволяет получать металл с низ­ ким содержанием газов.

5.Возможность высокой автоматизации ведения процесса при точном регулировании температуры жидкого металла.

талла. Это обстоятельство, учитывая большую вязкость шлака, за­ трудняет проведение процессов по удалению из металла вредных и избыточных примесей.

2.Высокая стоимость передела, связанная прежде всего с низкой стойкостью футеровки печи и отчасти с ограниченной емкостью индукционной печи.

3.Высокая стоимость электрического оборудования.

Индукционные печи делятся на печи с железным сердечником и без сердечника. Первый тип печи (с железным сердечником) при­ меняется преимущественно для плавки цветных металлов и их сплавов, а также иногда для подогрева чугуна в литейном производ­ стве. В производстве стали получили распространение индукцион­ ные печи без железного сердечника.

92

2. ИНДУКЦИОННЫЕ ПЕЧИ С ЖЕЛЕЗНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ

Среди индукционных электропечей с железным сердечником наи­ большее распространение получили печи с закрытым «горизонталь­ ным» каналом (рис. 37). Вторичной обмоткой трансформатора в этих печах является металл, заполняющий узкий кольцевой канал 3.

Крупными недостатками печей с горизонтальным закрытым ка­ налом является низкая стойкость узкого канала в связи с высокой температурой и интенсивным движением металла в нем, а также не­ обходимость оставлять часть металла (не менее 10—15%) в пейи во время выпуска, чтобы обеспечить замкнутую вторичную катушку в начале следующей плавки.

3. ИНДУКЦИОННЫЕ ПЕЧИ БЕЗ ЖЕЛЕЗНОГО СЕРДЕЧНИКА

Принцип работы. В индукционной печи без железного сердечника тигель с металлом размещается в индукционной катушке, к которой подводится переменный ток. Магнитные силовые линии при такой конструкции замыкаются частично через воздух, представляющий

93