Для восстановления никеля из его закиси с последую­щим разливом металла в аноды применяют печи с от­крытой дугой, в значительной степени напоминающие широко используемые сталеплавильные дуговые электро­печи.

Печь с открытой дугой для восстановления никеля из за­кисиНа рис. 157 изображена печь, имеющая в плане круг­лое сечение. Цилиндрический стальной кожух печи 10 имеет сферическое дно, внутри кожух футерован тепло­изоляционным и огнеупорным кирпичом. Свод печи 2 вы­ложен из огнеупорного кирпича. Печь имеет загрузочное окно 1 и окно с носком 13 для разлива металла. Загру­зочное окно закрывается футерованной дверцей с меха­низмом для подъема и опускания. Рамы окон для за­грузки шихты и выпуска металла имеют водяное охлаж­дение. Печь установлена на раме 15, опирающейся на четыре подшипника 14 опорных стоек 9. Для наклона печи при сливе металла служит механизм, расположен­ный под печью. Наклоняют печь посредством двух тол­кателей 11 приводимых в движение электродвигате­лем 12. Максимальный угол наклона 35°, скорость на­клона 0,3° в секунду. Печь имеет три графитированных электрода 6, закрепляемых в электрододержателях 4. В печь электроды проходят через отверстия в своде, в ко­торых установлены уплотнительные коробки 3. Электрододержатели с электродами прикреплены к кареткам 8, подвешенным стальными тросами 7 на трех стойках 9. Для регулирования силы тока в печи каретки вместе с электрододержателями и электродами могут посредст­вом моторного механизма перемещаться по стойкам вверх и вниз. Бункер 5 дает возможность загружать шихту через свод печи.

Электрододержатели должны обеспечивать хороший электрический контакт с электродом, надежное его закрепление и возможность перемещать электрод вверх и вниз. В то же время закрепление должно позволять легко перепускать электрод, т. е. легко сжимать и разжимать его при перемещении электрододержателя вверх при сгорании части электрода. Срок службы электрододержате­ля должен быть достаточно длительным, несмотря на тяжелые условия работы (высокая температура и выбивающиеся из печи газы).

Электрододержатель с пружинным зажимомНа рис. 158 показана конструкция электрододержа­теля с пружинным зажимом, применяющаяся для графитированных электродов диаметром до 400 мм. Элек­трод в корпусе 2 закрепляется зажимом 3, на который давит сильная пружина (на рисунке не показана). Ослабляя действие пружины с помощью пневматическо­го цилиндра, управляемого на расстоянии, легко осуще­ствить перепуск электрода. Держатель охлаждается во­дой с помощью трубки 1. Воду и ток подводят по медным трубкам, закрепленным на электрододержателе 4. Электрододержатель крепится на болтах к поддерживающе­му устройству, предназначенному для перемещения элек­трода. В месте крепления электрододержателя к поддер­живающей его металлической конструкции необходимо проложить надежную электроизоляцию. Для изоляции применяют шнуровой и листовой асбест и миканитовые прокладки и втулки. Недостаток асбестовой изоляции — ее гигроскопичность и уменьшение электроизоляцион­ных свойств.

Электрододержатели изготавливают из меди и мед­ных сплавов или из стали. Применение цветных метал­лов обязывает делать водяное охлаждение, стальные электрододержатели иногда делают без охлаждения. Преимуществом цветных металлов является уменьшен­ное контактное сопротивление между электродом и держателем. Контактное сопротивление резко возрастает при плохом зажиме электрода. Размеры электрододер­жателя определяются его механической прочностью и не­обходимой площадью контакта с электродом. Допуска­ется плотность тока в контакте для меди до 2,6 А/см2, для стали 1,5 А/см2.

Способы подвески и перемещения электродовДля подвода тока к электрододержателю используют водоохлаждаемые медные трубки или медные шины. Применение водоохлаждаемых трубок позволяет значи­тельно снизить расход меди (почти в четыре раза). При креплении трубок и шин к поддерживающим устройст­вам должна применяться надежная электроизоляция. Ток к шинам или трубам подводится гибким кабелем с хорошей асбестовой изоляцией или водоохлаждаемым кабелем, при этом обеспечивается возможность переме­щения электрододержателя вверх и вниз. Электрододержатель прочно закрепляется на передвижной каретке (рис. 159, а) или на подвижной (телескопической) стой­ке, имеющей Г-образную форму и перемещающейся вверх и вниз (рис. 159,6). Электроды большого диамет­ра (самоспекающиеся) в стационарных печах подвеши­ваются на тросах и блоках, закрепленных над печью (рис. 159,в). Механизм перемещения электродов служит для регулирования длины дуги и электрических пара­метров печи. Он должен обеспечить быстрый подъем электрода при образовании короткого замыкания в печи и опускание — при обрыве дуги. Для передвижения элек­трода используется электромеханический или гидравли­ческий привод. Скорость передвижения принимается 4—6 м/мин. При электромеханическом приводе трос на­матывают на барабан. Для снижения мощности привода используют противогруз, вес которого берется равным весу поднимаемого устройства при минимальной длине электрода. Трос на барабане может иметь жесткое креп­ление, как это схематически показано на рис. 160, а.Схема подъемного механизма перемещения электродов Тог­да механизм должен иметь конечные выключатели, что­бы не порвать и не запутать трос на барабане. Преиму­ществом такого способа закрепления является то, что за счет противовеса при опускании электрода на шихту он испытывает уменьшенное давление от собственной мас­сы и массы механизма перемещения. В печах малого раз­мера используется схема подъемного устройства, пока­занная на рис. 160, б. Здесь на барабан наматывается 2—3 витка троса, который далее идет к противовесу и месту его жесткого крепления. Передвижение электрода осу­ществляется за счет создаваемого трения при натяже­нии троса. Такая система не требует конечных выклю­чателей, так как при опускании электрода на шихту ослабевает натяжение троса, и он пробуксовывает на ба­рабане. То же самое происходит при подъеме электрода в крайнее верхнее положение. Противогруз при этом опускается до упора, и натяжение троса на барабане ослабевает. Ход электрода в печах малого размера 1,0—1,2 м, а в больших до 2,0 м. В последнее время все шире начинает использоваться гидравлический привод для подъема электродов.

Уплотнение электрода при проходе его через свод делается для того, чтобы уменьшить обгорание электро­да за счет выбивающихся из печи газов, увеличить срок службы электрододержателя и улучшить санитарные ус­ловия при обслуживании печей. На рис. 161 показана одна из конструкций уплотняющего устройства, исполь­зуемая для графитированных электродов. Сварной или литой водоохлаждаемый корпус 4 устанавливают на своде печи или несколько утапливают в него (80—100 мм). Для уменьшения электрических потерь в метал­лическом корпусе его делают из немагнитного материа­ла с зазором по образующей 10—20 мм. На конусной по­верхности корпуса расположены отдельные секторы 1, изготовленные из магнитного металла. Магнитное поле вокруг электрода притягивает секторы к электроду, соз­давая хорошее уплотнение. От притяжения секторов к корпусу уплотнительного устройства предохраняют мед­ные прокладки 3. Для удержания секторов при наклоне печи служат специальные крючки 2. Заклинивания элек­тродов в уплотнителе можно избежать, делая в верхней части секторов конусный срез. Срок службы уплотнительных устройств при плавке сернистых материалов может быть увеличен в несколько раз при изготовлении их из титана.

Печь, показанная на рис. 157, имеет емкость около 5 т никеля. Время одного процесса 6 ч. Мощность пи­тающего трансформатора 2250 кВ-А. Удельный расход электроэнергии в печи 1500—2000 кВт-ч на 1 т никеле­вых анодов. Расход электродов 10—18 кг на 1 т никеля. Разрабатывается печь мощностью 9000 кВ-А. Недостат­ком рассмотренного типа печи является значительный унос никеля из печи с пылью.