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

Щ 7 4

Рабочий ход JOO

Рис. 43. Установка ЭШП типа ОКБ-1065:

1 — расходуемый электрод; 2 — электрододержатель; 3 — каретка; 4 — стойка; 5 — привод для перемещения электрододержателя; 6 — кристаллизатор; 7 — медные шины токоподвода; 8 — водоохлаждаемые кабели; 9 — каретка для подъема слитка

104

электроэнергии достигается также применением бифилярного под­ вода.

Большинство имеющихся на заводах качественной металлургии установок являются однофазными и лишь относительно немного трехфазными. Последние менее удобны, так как при питании трех кристаллизаторов от трехфазного трансформатора получается зна­ чительный перенос напряжения и нарушается стабильность режима на каждой из печей. Трехфазные установки с тремя электродами в од­ ном кристаллизаторе целесообразны при наплавке крупных слитков.

Кристаллизаторы и поддоны. Кристаллизатор в установке ЭШП работает в тяжелых условиях из-за наличия слоя шлака, пере­ гретого до 1900—2000° С, высокой температуры металла, большой скорости наплавления электрода, а также из-за дополнительного на­ грева кристаллизатора токами Фуко, поскольку питание установок ЭШП осуществляется переменным током. Отмеченные факторы вы­ зывают большие тепловые потоки в кристаллизаторе, что в свою оче­ редь повышает требования, предъявляемые к системе охлаждения. Причем с увеличением температуры плавления переплавляемой стали возрастает тепловая нагрузка на кристаллизатор.

105

Кристаллизатор изготавливают преимущественно в виде медной пустотелой гильзы. Изготовление и ремонт медных водоохлаждаемых кристаллизаторов установок ЭШП представляет собой трудоемкую работу. В последнее время на заводах успешно испытаны и внедрены

камеры'с прикрепленным к ней кристаллизатором, оборудованным водяным охлаждением. Присоединение-кристаллизатора осуществ­ ляется при помощи прижимного фланца с резиновым или фторопла­ стовым уплотнителем. Рабочая камера через патрубок присоединена к вакуумной системе. К верхней части рабочей камеры присоединена камера расходуемого электрода. Через сальниковое устройство про­ ходит шток электрододержателя. При помощи переходного зажимацанги или клинового соединения с чекой электрододержатель соеди­ няется с переплавляемым электродом. В рабочей камере имеется

106

гляделка для непосредственного наблюдения за плавкой и для уста­ новки перископического устройства для дистанционного наблюдения. Ток подводится системой гибких кабелей к головке электрододержа­ теля и шинами к фланцу кристаллизатора.

Перед плавкой на дно кристаллизатора кладут шайбу (затравку) из того же материала, что и расходуемый электрод, и для лучшего электрического контакта немного металлической стружки. После включения тока и небольшого подъема электрода между его концом и затравкой загорается дуга, под действием которой происходит плавление электрода.

После окончания плавки кристаллизатор отсоединяют от камеры печи и затем слиток извлекают из кристаллизатора, опуская при этом поддон, закрывающий кристаллизатор снизу. После установки нового кристаллизатора печь герметизируют, откачивают и проводят следующую плавку. При общей одинаковой схеме дуговых вакуум­ ных печей имеются различные конструктивные решения узлов, что оказывает определенное влияние на эксплуатационные характери­ стики печи. Поэтому в практике отечественных заводов наблюдается непрерывный поиск наиболее рационального конструктивного ре­ шения установок в целом и их отдельных узлов.

П р е и м у щ е с т в а в а к у у м н о - д у г о в ы х э л е к т р о п е ч е й . Вакуумные дуго­

вые электропечи имеют перед другими вакуумными печами и прежде всего перед индукционными ряд преимуществ:

1) отсутствие контакта металла с футеровкой обеспечивает по­ лучение более чистого металла;

2) производительность печей вакуумно-дугового переплава (ВДП) значительно выше производительности вакуумных индукционных печей;

3) методом ВДП можно выплавлять слитки большой массы: в на­ стоящее время до 60 т, проектируются печи для выплавки слитков массой 100—200 т.

Отмеченные обстоятельства предопределяют преимущественное развитие среди вакуумных способов переплава именно метода ВДП.

Недостатки этих печей следующие:

1)необходимость использования специально подготовленной шихты в виде кованых или литых электродов;

2)ограниченные возможности легирования металла;

3)установки ВДП не приспособлены для производства литья. Недостатки вакуумных дуговых печей аналогичны недостаткам

установок ЭШП.

вания разработана конструкция вакуумных дуговых электропечей с большой установленной мощностью и большой массой слитка: ДСВ-3,2-Г1М5; ДСВ-6.3-Г6-М4 и др., представляющие собой ряд типовых печей. Обозначения печей расшифровываются следующим образом. Например, печь ДСВ-6,3-Г6-М4 означает — дуговая стале­ плавильная вакуумная печь, максимальный размер кристаллиза­ тора 6,3 дц (630 мм), глуходонный, масса слитка 6 т, модель 4.

107

П р и м е ч а н и е . Скорость плавления электрода и продолжительность цикла з а ­ висят от марки стали.

В табл. 8 приведена краткая характеристика указанного ряда печей, а на рис. 45 представлена схема печи ДСВ-3,2-Г2-М5. Плавка в этой печи ведется методом переплава расходуемого электрода в глуходонном кристаллизаторе. Причем печь выполнена с двумя сменными кристаллизаторами, в одном из которых ведется плавка, а другой подготавливается к ней. Подъем и опускание кристаллиза­ тора по направляющим осуществляется гидравлическим телескопи­ ческим плунжером, а установку кристаллизатора по оси печи — гидравлическим механизмом смены кристаллизатора. После подачи кристаллизатора с электродом под печь и прижатия его к вакуумной камере гидравлическим механизмом прижима печь откачивают на­ сосами вакуумной системы через патрубок. Электрод приваривают к огарку от предыдущего электрода или закрепляют в кулачковом зажиме, установленном на штоке. Электрод перемещается при по­ мощи механизма перемещения.

Разгрузка кристаллизатора осуществляется гидравлическим теле­ скопическим механизмом разгрузки. Далее кристаллизатор отсоеди­ няют от поддона, снимают со слитка, закрепленного в механизме разгрузки, и увозят на чистку. Разгрузочный стол со слитком под­ нимается в положение разгрузки и после этого краном слиток сни­ мают с поддона.

108

Кожух кристаллизатора и ряд смежных узлов, находящихся около зоны плавки, выполнены из немагнитных материалов. В целях стабилизации горения дуги и возможности электромагнитного пере-

Рис. 45. Вакуумно-дуговая печь ДСВ-3.2-Г2-М5:

1 — механизм перемещения электрода; 2 — вакуумная камера; 3 — механизм прижима электрода; 4 — направляющие кристаллизатора; 5 — кристаллизатор с поддоном; 6 — ме­

ханизм подъема кристаллизатора; 7 — механизм разгрузки; 8 — патрубок к вакуумным насосам

мешивания жидкого металла на кожух кристаллизатора устанавли­ вают соленоид. Подвод тока к кристаллизатору осуществлен сим­ метрично шинами через кожух вакуумной камеры, а к штоку электрододержателя — гибкими водоохлаждаемыми кабелями.

109

Для снабжения всех гидравлических приводов рабочей жид­ костью и для регулировки рабочих параметров гидравлических механизмов электропечь имеет маслонапорную установку. Рабочая камера оборудована патрубками для периодической чистки камеры

ипатрубком для присоединения вентиляционной системы. Конструк­ ция печи предусматривает возможность установки пульта и щита управления как непосредственно у печи, так и за стеной изолиро­ ванного помещения.

Кристаллизатор. Кристаллизатор обычно представляет собой круглую или овальную трубу с фланцами сверху и снизу, обеспе­ чивающими крепление и вакуумное уплотнение его с рабочей ка­ мерой и поддоном. В качестве материала преимущественно исполь­ зуют медь. Большое внимание необходимо уделять получению чистой

игладкой внутренней поверхности кристаллизатора. Поэтому при изготовлении круглых кристаллизаторов лучше использовать цельно­ тянутые трубы. Кристаллизатор иногда делают квадратного сечения. После каждой плавки внутренняя поверхность кристаллизатора по­ крывается нагаром и язвинами. Поэтому подготовке кристаллизатора перед каждой плавкой необходимо уделять большое внимание. Тща­ тельный уход за кристаллизатором обеспечивает стойкость его, рав­ ную нескольким сотням плавок. Толщина медной стенки кристалли­ затора для малых печей составляет 8—10 мм, для крупных 12—20 мм.

Кристаллизатор имеет замкнутую систему водяного охлаждения. Причем подвод и отвод воды осуществляется симметрично в двух или трех местах. Применяют также пароиспарительное охлажде­ ние. Перспективным методом может явиться охлаждение его жид­ кими легкоплавкими металлами.

Соленоид. На кристаллизатор иногда надевают соленоид. Взаимо­ действие магнитного поля соленоида с полем дуги обеспечивает возникновение или усиление вращения металла в лунке, а также при­ водит к некоторому повышению напряжения на дуге вследствие ее сжатия. Практика работы дуговых вакуумных печей показала, что соленоиды должны иметь 200—400 Ав на 1 см длины кристаллиза­ тора. Напряженность магнитного поля в центре соленоида не должна превышать ^ 2 3 500 А/м.

Соленоид на глуходонный кристаллизатор наматывают по всей длине, а в верхней и нижней частях кристаллизатора устанавли­ вают дополнительные витки для компенсации ослабления тока на концах катушки.

Система регулирования дуговых вакуумных печей. На основании анализа процесса, протекающего в дуговой вакуумной электропечи, можно сформулировать следующие требования, предъявляемые к си­ стемам регулирования:

1)зажигание дуги без короткого замыкания;

2)установление заданной длины дуги;

3)возможность подачи расходуемого электрода со скоростью, большей скорости его плавления;

4)стабилизация мощности, выделяемой в разрядном промежутке,

втечение всего времени плавки;

110