Файл: Бельский, В. И. Промышленные печи и трубы учеб. пособие.pdf

§ 32. Э Л ЕКТРИ ЧЕС КИ Е ПЛ А ВИЛ ЬНЫ Е ПЕЧИ

Сталеплавильные электрические печи

Для производства качественной электростали служат дуговые и индукционные электрические печи. Индукционные печи широ­ кого применения для выплавки стали не получили, так как они менее экономичны, чем дуговые.

Дуговыми электрическими печами, получившими широкое распространение для плавки качественных сталей, являются трехфазные дуговые печи с вертикальными электродами и непро­ водящим подом, в которых ток протекает по цепи: электрод, ду­ га, шлак, металл, шлак, дуга, электрод. Емкость таких печей достигает 200 ти более.

Трехфазная электрическая дуговая печь (рис. 103) представ­ ляет собой металлический кожух цилиндрической формы с плос­ ким или сферическим дном, футерованный внутри огнеупорными материалами. В зависимости от технологии производства стали печи футеруют кислыми (динасовыми) или основными (магне­ зитовыми) огнеупорными изделиями.

Верх печи закрыт сводом, набранным из хромомагнезитового кирпича, в котором имеются три круглых отверстия для установ­ ки графитовых электродов. С одной стороны в печи предусмотре­ но рабочее окно для завалки шихты и присадок, скачивания шлака и наблюдения за работой печи, а с противоположной сто­ роны— окно, по центру которого имеется отверстие для выпуска готовой стали через выпускной желоб в сталеразливочный ковш. Для наклона печи в сторону слива металла и в сторону рабочего окна, а также для скачивания шлака на корпусе печи укрепле­ ны опорные секторы, опирающиеся на станину, прикрепленную к фундаменту с помощью анкерных болтов. Поворот печи произ­ водится с помощью электродвигателя через редуктор. Питание печи электроэнергией осуществляется через трансформатор соот­ ветствующей мощности.

Шихта, состоящая из металлического лома (скрапа), извести и железной руды, при ведении процесса с окислением загружа­ ется в печь через рабочее окно с помощью загрузочной машины или бадьей через верх печи при снятом своде с помощью крана.

После расплава шихты и первого скачивания шлака в коли­ честве 60—70% всего количества в печь для удаления остатков фосфора и окисления углерода (которого в расплавленном ме­ талле примерно на 0,5% больше, чем в готовой стали) добавля­ ются известь и железная руда. За счет присадок железной руды происходит окисление избыточного углерода и кипение стали, обеспечивающее удаление из металла газов и неметаллических включений. На этом заканчивается окислительный или первый период плавки. Во второй период плавки (восстановительный) происходит раскисление металла и удаление серы. Для образова-

248

иия восстановительных шлаков в печь загружают известь, плави­ ковый шпат и мелкий коксик. Углерод кокса восстанавливает железо и марганец по реакции FeO+C = Fe+CO (газ), а известь способствует удалению серы из металла в шлак по реакции FeS+CaO = CaS + FeO.

В конечном периоде плавки шлаки дополнительно раскисля­ ются ферросилицием или алюминием, что обеспечивает получе­ ние готовой продукции требуемого качества.

Рис. 103. Дуговая электросталеплавильная печь

Плавка стали в электрических печах с кислой футеровкой ведется с кислыми шлаками, при которых из металла почти не­ возможно удалить серу и фосфор. Поэтому содержание фосфора и серы в шихте должно быть в количествах, не более допустимых в готовой продукции.

Футеровка основных сталеплавильных дуговых электропечей выполняется из асбестового картона толщиной 10—20 мм, на­ клеиваемого на кожух на жидком стекле, одного-двух рядов лег­ ковесного или шамотного кирпича и трех рядов магнезитового кирпича, из них два на плашку и один на ребро насухо с запол­ нением швов магнезитовым порошком.

Кладку откосов, являющихся основанием для стен, выполня­ ют из легковесного шамота и магнезитового кирпича с засыпкой швов магнезитовым порошком. Зазор толщиной 50—70 мм между легковесным кирпичом и кожухом заполняют диатомитовым по­ рошком. Стены печи выкладывают из магнезита толщиной в 1Ѵг—2 кирпича аналогично откосам.

Для предохранения огнеупорной кладки подины от механи-

249

ческих повреждений и разъеданий металлом и шлаком произво­ дят набивку ее на толщину 150—400 мм массой следующего сос­ тава (по объему): магнезитового порошка 89%, каменноугольной смолы 10% и кварцевого песка 1%. Своды печи выкладывают в форме шарового сегмента из динасового или в последнее время из магнезито-хромитового кирпича. Распор свода воспринима­ ется металлическим кольцом. Такая конструкция сводов удобна тем, что их можно убирать при завалке печи (в случае если она производится сверху) и быстро менять при выходе из строя. Ори­ ентировочный удельный расход электроэнергии при расплавле­ нии твердой завалки для печей емкостью 100 т составляет 420 кВт-ч/т и 200 т—410 кВт-ч/т. В малых печах емкостью 15— 25 т удельный расход электроэнергии доходит до 480 — 500 кВт-ч/т.

Электрическая печь для плавки концентратов медных руд

Электрическая печь для плавки концентратов медных руд (рис. 104) является наиболее крупной дуговой электрической печью. Для кладки подины печи, имеющей вид обратного свода, делается подготовка из жаростойкого бетона или огнеупорной подсыпки. Толщина подины 900—1200 мм. Ее выкладывают из шамотного или магнезитового кирпича, верхние ряды кладут на торец. В некоторых печах подины выкладывают из углеродистых блоков. Стены печи толщиной 750—920 мм внизу и 600—700 мм вверху кладут из магнезитового кирпича, причем верхнюю часть стен выше уровня шлака иногда выкладывают из шамота. Свод печи арочного типа толщиной 300—400 мм с отверстиями для электродов, загрузки шихты и удаления газов выполняют из ша­ мотного кирпича. Отверстия в сводах, через которые загружает­ ся шихта, имеют диаметр 150—200 мм, располагаются парал­ лельными рядами вдоль продольных стен печи и находятся на расстоянии 1200—1500 мм друг от друга. Они снабжены чугун­ ными или стальными течками, охлаждаемыми водой.

Продукты плавки-—штейн и шлак— (более подробно см. § 24) выпускают из печи по мере их накопления. Шлак выпуска­ ют через шлаковое окно, расположенное на 700—800 мм выше уровня подины в боковой стенке ванны. Для выпуска штейна на уровне пода в одной из боковых стен печи имеются два окна, в которые помещены чугунные или медные плиты, охлаждаемые водой, имеющие небольшие отверстия, куда вставляют чугунные трубки (летки).

Образующиеся в печи газы удаляют по системе газоходов че­ рез отверстия, специально для этого оставленные в своде печи. Нагрев и плавление шихты (при температуре 1200—1600° С) в электропечах этого типа осуществляют с помощью трех или ше­ сти набивных самообжигающихся угольных электродов диамет­

250

ром 800—1400 мм, концы которых находятся непосредственно в расплавленном шлаке. Опускание электродов осуществляется автоматически управляемыми электрическими лебедками.

Набивку электродной массы производят периодически в ме­ таллические формы, прикрепленные к верхней части работаю­ щего электрода. Спекание массы происходит в период опускания электродов в печь по мере их сгорания. Электрический ток на­ пряжением 70—250 В подают к электродам от печного трансфор­ матора через электрозажимы по гибким медным шинам и мед-

Рис. 104. Электропечь для плавки концентратов медных руд

/ _ фундамент; 2 — каркас; 3 — подовые плиты; 4 — футеровка; 5 — отверстия для загруз­ ки шихты; 6 — электроды; 7 — электрододержателн; 8 — шины

ным трубкам, по которым также подводят воду для охлаждения щечек электрозажимов.

В электропечах аналогичной конструкции производят и плав­ ку медно-никелевых концентратов с получением штейна никеля.

Индукционные электрические печи с железным сердечником

для плавки цветных металлов и сплавов

Индукционные печи с железным сердечником емкостью 0,3; 0,6; 1,2 и 2 г применяют в крупных литейных цехах для плавки меди, латуни, бронзы, никеля и других цветных металлов и сплавов.

На рис. 105 показана индукционная печь с одним железным сердечником и двумя каналами емкостью 0,6 т. Рабочее прост­ ранство печи заключено в металлический кожух цилиндрической формы. Стены и подину рабочего пространства футеруют ша­ мотным кирпичом, а зазор между огнеупорной футеровкой и ко­ жухом заполняют обожженным диатомитовым порошком. В верхней части печи имеется отверстие для загрузки шихты, закрываемое во время работы металлической крышкой.

251

Выпуск металла производится при наклоне печи через специ­ альное отверстие, оставленное в огнеупорной кладке рабочего пространства печи и расположенное на расстоянии 0,5 м от уров­ ня пода.

Нижняя часть печи (называемая камнем) состоит из метал­ лического кожуха, собираемого из двух половинок, соединенных

Рис. 105. Индукционная электрическая печь с железным сердечником

болтами, и крепящегося к общему металлическому каркасу пе­ чи. Конусообразную часть нижнего кожуха футеруют огнеупор­ ным кирпичом, на который устанавливают каркас из немагнит­ ного металла, имеющий форму нижнего кожуха, но меньших размеров.

Зазор между кожухом и каркасом на участке, где нет огне­ упорной кладки, заполняют теплоизоляционным материалом. Каркас из немагнитного металла для плавки бронзы и латуни набивают массой, состоящей из 96% мелкоизмельченного квар­ ца, 2% буры, 1,5% дробленого стекла и 0,5% глины; для плавки никелевых сплавов — 96,5% магнезита, 3% и 0,5% дробленого стекла.

Сердечники (магнитопроводы) собирают из листов транс­ форматорной стали. Электрический ток напряжением 220 В по­ дается к печи по гибкому медному кабелю. Производительность печи 20 г в сутки при трехсменной работе.

252