Смирнов А.Н., Сафонов В.М. и др. Металлургические мини-заводы

Подождите немного. Документ загружается.

лава 2. Д

говая электропечь – агрегат для выплавки… 151

К общим недостаткам сварных конструкций, прежде всего,

следует отнести высокую стоимость изготовления и необходи-

мость дефектоскопии всех мест соединения деталей. Кроме того,

высокая жесткость панелей такого типа в сочетании с большим

количеством сварных швов снижают стойкость и надежность

конструкции.

Разработка и промышленное производство трубчатых во-

доохлаждаемых панелей в СССР были организованы

на предпри-

ятии «Сибэлектротерм». Панели изготавливали из цельнотяну-

той толстостенной трубы диаметром 76 мм с толщиной стенки 16

мм без сварных швов по всей облучаемой поверхности [194]. Па-

нель отличается оригинальной конструкцией и включает два

змеевика, вложенных один в другой. При изготовлении водоох-

лаждаемых элементов сварка применяется только в местах со-

единения подводящих

и отводящих воду трубопроводов за пре-

делами кожуха электропечи.

Известны разработки [195], в которых основные сплошные

панели (типа TW-2000) с целью создания благоприятных условий

формирования на их поверхности теплоизолирующего слоя гар-

нисажа оснащены дополнительными фронтальными змеевиками

с независимым контуром охлаждения (рис.2.6).

Такой подход за счет формирования на поверхности ос-

новной панели утолщенного слоя

гарнисажа позволяет в 2,3-2,7

раза сократить площадь поверхности труб, которые подвержены

прямому воздействию излучения в рабочем пространстве печи.

При этом, как показывает практика, в случае прогара фронталь-

ного водоохлаждаемого элемента его можно отключить, а тыль-

ную часть панели продолжать эксплуатировать.

Отличительными особенностями водоохлаждаемых пане-

лей с дополнительным змеевиком являются:

152 Металлургические мини-заводы

Рис.2.6. Трубчатая водоохлаждаемая панель с фронталь-

ным змеевиком ДСП-120 «Danieli»

лава 2. Д

говая электропечь – агрегат для выплавки… 153

• обеспечение благоприятных условий для закрепления гар-

нисажа на трубах фронтального ряда и между ними;

• высокая стойкость за счет снижения термических напряже-

ний благодаря гибкости и цельности конструкции фрон-

тального ряда.

К основным недостаткам водоохлаждаемых панелей с до-

полнительным фронтальным элементом следует, прежде всего,

отнести:

• повышенную металлоемкость и, следовательно

, их стои-

мость;

• уменьшение на 5 - 10% объема рабочего пространства ДСП;

• увеличение, в определенных условиях, расхода охлаждаю-

щей жидкости из-за наличия дополнительного контура.

Водоохлаждаемый свод электропечи (рис. 2.7) устанавли-

вается на кожух и изолирует сверху рабочее пространство печи.

Свод ДСП состоит из центральной и периферийной частей. Цен-

тральная огнеупорная часть

выполняется, как правило, из высо-

коглиноземистого кирпича или жаропрочного бетона и может

иметь круглую или дельтовидную форму.

Огнеупорная футеровка центральной части опирается на

кольцо малого свода, представляющее собой водоохлаждаемую

трубчатую конструкцию, которая обеспечивает быструю замену

огнеупорной центральной части.

В полностью водоохлаждаемой периферийной части свода

предусмотрены отверстия для патрубка газоотсоса и

подачи шла-

кообразующих материалов. Основной несущей конструкцией

свода является водоохлаждаемый каркас-коллектор, который

представляет собой сварную металлоконструкцию в виде опор-

ной рамы для крепления водоохлаждаемых панелей. Внутреннее

и наружное концентрически расположенные кольца каркаса со-

единены между собой трубчатыми спицами. Внутреннее кольцо

154 Металлургические мини-заводы

Рис. 2.7. Общий вид водоохлаждаемого свода ДСП - 120

лава 2. Д

говая электропечь – агрегат для выплавки… 155

е бо

плоским

располагают выше наружного, таким образом, чтобы панели бы-

ли расположены наклонно. Во внутреннее кольцо устанавливает-

ся центральная часть свода.

Панели могут быть ошипованы с рабочей стороны и иметь

сплошную или разреженную укладку труб. В последнем случае

зазоры между трубами закрывают стальной полосой.

Патрубок газоотсоса выполнен из продольно закреплен-

ных м жду со й

водоохлаждаемых труб с водоохлаж-

даемым фланцем. Стыковку патрубка со с одом осуществляют с

помощью дополнительного водоохлаждаемого кольца.

Многолетняя практика эксплуатации водоохлаждаемых

сводов дуговых сталеплавильных печей различной вместимости

свидетельствует о том, что слабым звеном его конструкции явля-

ется центральная огнеупорная часть, так как она имеет низкую

механическую прочность и подвержена высоким

термическим

нагрузкам.

По мере износа огнеупорной части свода увеличиваются

электродные зазоры, что приводит к значительному повышению

количества неорганизованных пылегазовых выбросов из рабочего

пространства.

Опыт эксплуатации полностью водоохлаждаемого свода в

электросталеплавильном цехе ОАО «Донецкий металлургический

завод» на двух дуговых сталеплавильных печах ДСП-100Н3А по-

казал высокую надежность и эффективность такого решения

полное исключение применения огнеупоров для футеровки свода

[195].

Опорная конструкция современной дуговой сталепла-

вильной печи претерпела незначительные изменения и представ-

ляет собой стальную сварную конструкцию, на верхней горизон-

тальной раме (платформе) которой установлен корпус печи и, как

правило, роликовый венец системы поворота свода и электродов.

156 Металлургические мини-заводы

Платформа опирается на два (иногда три) опорных сегмен-

та, которые имеют меньшую в сравнении с классической печью

высоту, так как угол наклона печи для полного выпуска умень-

шился с 45 до 15°. Для обеспечения скачивания шлака через по-

рог рабочего окна угол наклона печи не изменился и составляет

около 10 - 12°. Максимальная плавность и

быстродействие меха-

низма наклона печи достигается за счет применения гидравличе-

ского привода. Давление рабочей жидкости в гидросистеме, ко-

торое составляет около 13 МПа, создают специальной насосной

станцией с гидроаккумуляторами, входящей в состав комплекта

оборудования печи. Наклон печи со скоростью 0,5-3,5 град./сек

выполняется при помощи двух цилиндров двойного действия.

Конструкция люльки предусматривает

необходимое смещение

осевой линии печи для того, чтобы иметь возможность, в случае

падения давления в гидросистеме, уравновесить оборудование в

горизонтальном положении.

Подъемно-поворотная система свода и электродов. Рас-

крытие рабочего пространства ДСП для загрузки шихты бадьями

проводится путем подъема и поворота свода с электродами.

Опора электрододержателей (рис. 2.8) современных печей

имеет в

поперечном сечении цилиндрическую форму, размещает

механизм подъема и поворота свода, а также электродов и может

поворачиваться вокруг вертикальной оси. Поворот осуществляет-

ся в роликовом венце опорной конструкции ДСП.

Механизм подъема свода смонтирован с наружной сторо-

ны опоры электрододержателей и выполняется в виде:

• полупортала с механизмом подъема свода;

• подъёмного

штока, который приводится в действие при

помощи гидравлического цилиндра и при движении вверх

входит в гнездо консоли свода печи.

лава 2. Д

говая электропечь – агрегат для выплавки… 157

Рис. 2.8. Опора электрододержателей с корпусом меха-

низма подъема свода

Второй вариант конструктивного исполнения ДСП позво-

ляет отказаться от достаточно массивного узла – полупортала пе-

чи. Своды современных печей, к примеру, конструкции компаний

«SMS Demag», «KSK» и «Danieli» оснащены сводовой консолью

158 Металлургические мини-заводы

коробчатого типа, изготовленной из листовой стали. К консоли с

помощью фланцев на болтовом соединении закрепляется гнездо, в

которое входит шток гидроцилиндра подъема свода. Для самоцен-

трирования штока при сочленении с гнездом верхняя часть штока

имеет коническую форму.

Беспортальная конструкция ДСП допускает индивидуаль-

ное вращение электрододержателей, что позволяет [198]:

• благодаря оснащению штока

механизмом вращения мини-

мизировать величину угла поворота электродов, чтобы из-

бежать чрезмерного скручивания гирлянды короткой сети

(рис. 2.9);

• сократить простои при замене свода и его огнеупорной

части (продолжительность менее 15 и 30 мин, соответст-

венно).

Колонны электрододержателей имеют круглое или короб-

чатое сечение и установлены в направляющих роликах. Гидроци-

линдры подъёма электродов

находятся внутри колонн. Техноло-

гическая скорость перемещения электродов составляет около 120,

форсажная – 300 мм/с.

Таблица 2.8. Техническая характеристика подъемно-

поворотной системы свода и электродов

Характеристики подъемно-поворотной

системы свода и электродов

Параметры

Ход подъёма свода, мм 300-500

Угол поворота свода, град 105

Скорость подъёма свода, мм/с 50

Время отворота свода, сек 21

лава 2. Д

говая электропечь – агрегат для выплавки… 159

Токопроводящие электрододержатели современной ДСП

выполняют в виде коробчатого профиля из плакированой медью

листовой стали либо из алюминия [199]. Электрическая изоляция

в этом случае располагается только на подушке колонны элек-

трододержателя. Такая конструкция обладает повышенной на-

дежностью и исключает необходимость постоянного контроля

состояния изоляции между трубошиной и рукавом электродо-

держателя.

Рис. 2.9. Схема работы механизма подъема и поворота

свода беспортальной ДСП

160 Металлургические мини-заводы

Зажим электрода и его освобождение производится пру-

жинно-гидравлическим механизмом, состоящим из тарельчатых

пружин, гидроцилиндра и прижимного хомута. Взаимное распо-

ложение токопроводящих рукавов электрододержателей выполня-

ется триангулированным или копланарным с петлей симметрии.

Как показывает практика эксплуатации ДСП, последняя схема ме-

нее надежна в работе.

При возрастающей силе тока в цепи ДСП

условие теплово-

го равновесия выделяемого и отдаваемого (в результате теплоот-

дачи с боковой поверхности электрода) тепла не соблюдается

вследствие ограниченных возможностей увеличения диаметра и

электропроводности электрода. В ходе плавки электроды нагре-

ваются выше температуры начала интенсивного окисления гра-

фита воздухом. Для охлаждения графитированных электродов

наибольшее распространение получили устройства спрейерного

охлаждения,

когда с головки электрододержателя подается вода и

по поверхности электрода стекает до уровня свода печи. Система

отличается простотой конструкции, возможностью поддержания

стабильных параметров охлаждения и позволяет уменьшить на-

грев и окисление графитированных электродов. Принято считать,

что в результате охлаждения угар боковой поверхности электрода

уменьшается, что позволяет достичь 30% экономии. Система

спрейерного охлаждения

электродов встроена в рукава электро-

додержателей. Ориентировочные габаритные размеры дуговых

электропечей вместимостью от 50 до 180 т типового ряда компа-

нии «Danieli» представлены в табл. 2.9 (рис.2.10).

Система эвакуации и очистки печного газа. Традицион-

ная схема предполагает отсос газов из печи через отверстие в

своде. В этом случае наибольшее разряжение создается в зоне

сводового патрубка, в то время когда в других зонах имеет место

небольшое избыточное давление. Стремление устранить