Електродугові печі
За «Основами технології»
Найбільшого поширення набули трифазні дугові печі з трьома електродами та непровідною подиною. За принципом нагрівання ці печі відносяться до типу електродугових печей прямої дії. У них електричні дуги горять безпосередньо між кожним з електродів та металевим садом. Нагрівання металу відбувається в основному за рахунок тепла, що випромінюється дугами. Місткість печей у СРСР регламентована ГОСТ 7206-63. Передбачені такі ємності печей: 0,5; 1,5; 3,0; 6,0; 12,0; 25,0; 50,0; 100, 200, 300, 400 метрів.
За способом завантаження печі поділяються на два типи: печі із завантаженням зверху та печі із завантаженням через робоче вікно. Через робоче вікно завантажують печі невеликої ємності, причому завантаження проводиться або машиною завалки за допомогою мульд, або лотками і в окремих випадках вручну спеціальною лопатою. Печі із завантаженням через вікно мають стаціонарно укріплене склепіння та простішу конструкцію, ніж печі із завантаженням зверху.
Більш досконалим способом є завантаження печей зверху, хоча і викликає значні ускладнення конструкції печі, оскільки у своїй виникає необхідність підйому і відведення склепіння убік. Шихта завантажується в один прийом протягом 3-6 хв за допомогою спеціального кошика (бадді). Різке скорочення (у 8—10 разів) тривалості завантаження проти завантаженням через робоче вікно дозволяє підвищити продуктивність печі. Крім того, при завантаженні зверху досягається зниження витрати електроенергії, найкраще використання об'єму печі за рахунок завантаження великої кількості шихти, полегшення умов праці.
Печі з механізованим завантаженням зверху поділяються на три типи: 1) печі з корпусом, що викочується (ванною); 2) печі з склепінням, що відкочується; 3) печі з поворотнимсклепінням.
У печах з корпусом, що викочується, склепіння підвішується до нерухомого порталу. Відкочування корпусу здійснюється за допомогою гідравлічного циліндра або електромеханічного приводу по рольгангу. У печах з склепінням, що відкочується, корпус печі нерухомий, а склепіння разом з електротримачами підвішено до порталного мосту, який може переміщатися по рейках, укладених по обидва боки печі.
Найбільш раціональною та поширеною останнім часом є конструкція печі з поворотним склепінням. Звід за допомогою спеціальних механізмів піднімається над корпусом печі на 150-200 мм і відвертається убік на кут 95 - 110 °. Печі з склепінням, що відвертається, мають наступні переваги: майже повна відсутність механічних струсів кладки печі при підйомі склепіння, менша вага печі і її частини, що переміщається, деяке здешевлення конструкції. Подібну конструкцію мають наші печі великої ємності (див. рис. 109). Від ємності печі залежить потужність трансформатора, від якого живиться піч, розміри робочого простору, діаметр електродів та інші технічні характеристики. Найбільш важливі технічні дані печей ємністю 50, 80 (100) та 180 (200) т наведені в табл.1.
Загальний пристрій типової електродугової печі ДСП-80 ємністю 80 т представлено на рис. 109.
Основною несучою металоконструкцією печі є двосекторна люлька 1, на якій змонтовані кожух печі 2 з футеровкою, консольний міст З механізмом повороту і підйому 4 і механізм обертання ванни навколо вертикальної осі.
Технічні дані електродугових печей великої ємності
Консольний міст лежить на литій опорній плиті, насадженій на вертикальний вал. До консольного мосту на чотирьох ланцюгах підвішене склепіння 5, яке піднімається і повертається разом з порталом. Звіднабраний з вогнетривкої цегли в металевому кільці 6. Через склепіння пропущені три графітованих електроди 7. Зазори між електродами і склепінням ущільнені водоохолоджуваними кільцями 8. Підйом і опускання електродів здійснюється електричним приводом 9, пов'язаним з рукавами 10 і каретками , на опорній люльці. Піч забезпечена приводом для нахилу 12 у бік зливного жолоба 13 і головного робочого вікна 14. Завантаження печі проводиться зверху баддією 15. При завантаженні печі зведення піднімається і відвертається в бік разом з консольним порталом. Окремі елементи конструкції печі ДСМ-80 та інших печей розглядаються нижче.
§ 2. Механічне обладнання печі
Кожух печі виконується звареним або клепаним із листового заліза товщиною 10-30 мм. Він повинен володіти достатньою міцністю, щоб витримати футерування, метал і шлак, склепіння і тиск кладки, що розширюється при нагріванні, причому нагрівання самого кожуха не повинен перевищувати 100-150 ° С. Кожух має, зазвичай конічну або циліндричну форму. Конічна форма полегшує виготовлення похилої кладки печі та заправлення укосів, збільшує стійкість футерування. Для збільшення міцності кожуха його зміцнюють вертикальними ребрами та горизонтальними поясами жорсткості. Днище кожуха великих печей роблять сферичної форми, яка забезпечує високу міцність і мінімальна вага кладки може бути також конічним з плоскою центральною частиною або плоским.
Звідове кільце служить опорою для вогнетривкої кладки склепіння зварене або клепане кільце має водяне охолодження, що підвищує його стійкість.
У печах із завантаженням зверху для забезпечення герметичності стику склепіння та кожуха влаштовується пісочний затвор. Кільце склепіння має внизу виступ - ніж, якийвходить у заповнену піском порожнину верхнього кільцевого пояса жорсткості.
Робоче вікно служить для завантаження печей малої ємності, а також для введення різних добавок і флюсуючих матеріалів заправки подини та укосів та ін. У печах ємністю 80 т і вище для прискорення цих операцій влаштовують додатково бічне вікно ,4-0,35 діаметра плавильного простору, висота - 0,8 ширини вікна. Вікно обрамляється литою або звареною рамою печі, що прикріплюється до кожуха. Вгорі рами встановлюють водоохолоджувальну коробку. Робоче вікно перекривається пустотілою водоохолоджуваною заслінкою. Герметичність прилягання заслінки до арматури вікна забезпечується нахилом (порядку 5-6° до вертикалі) направляючих рами, в яких рухається заслінка. Рух заслінки забезпечується пневматичним або електричним приводом.
Злитий жолоб призначений для випуску металу у ківш. Випускний отвір - круглий (діаметром 120-150 мм) або прямокутний (150X250 мм), влаштовується з протилежного боку робочого вікна. На час плавки воно закладається сухим подрібненим доломітом. До випускного отвору примикає металевий жолоб, футерований шамотною цеглою з вогнетривкою обмазкою. Довжина жолоба всього 1-2 м, щоб при випуску не викликати помітного охолодження та зайвого окиснення рідкого металу.
Електродотримач призначений для підведення струму до електродів і утримання їх на певній висоті в печі. Електродотримач складається з головки, пружинно-пневматичного затиску, рукава, телескопічної стійки та жорсткої частини вторинного струмопідведення.
Головки електродотримачів виготовляють із сталі, бронзи тілі латуні та роблять водоохолоджуваними.
Найбільш поширені пружинно-пневматичні електродотримачі (мал.110), якими обладнані та печі ДСП-80. Бронзова контактна головка 1 притискається до електрода 2 за допомогою зовнішнього хомута 3. Затискач електрода проводиться пружинним механізмом, що складається з пружини 4, важелів 5 і 6 плечей.
Віджим здійснюється пневматичним циліндром 7 з поршнем 8. Перепуск електрода проводиться дистанційно, з поста керування. Головка електродотримача кріпиться до рукава (консолі), що є звареною прямокутною коробчастою балкою 9. Рукав прикріплюється до каретки або рухомої стійки, з якої утворює Г-подібну конструкцію, що переміщається у вертикальному напрямку всередині нерухомої стійки.
Переміщення електродів здійснюється електричним чи гідравлічним приводом. Пекти ДСП-80 оснащена електричним приводом. Підйом кожного з трьох електродів проводиться рейкою з приводом електродвигуна, через двоступінчастий черв'ячний редуктор. Опускання електродів відбувається під дією ваги незбалансованої частини рухомих мас електродотримача і самого електрода, за відсутності електрода примусово за допомогою рейки. Хід електродів 3600 мм. Швидкість переміщення: під час підйому 1,8—2,5 м/хв, при спуску 1,0—1,5 м/хв. Управління переміщенням електродів – автоматичне.