yandex.metrica
Ферросплавные печи

Механическое оборудование ферросплавной печи

Механизм вращения ванны

Для плавного изменения в соответствии с требованиями технологии скорости вращения ванны печи (обычно один оборот за 40—160 ч) применяют шунтовые электродвигатели постоянного тока мощностью 0,5—2 кВт, снижение числа оборотов которых осуществляется шунтовым реостатом.

Вследствие малой скорости вращения ванны необходимое передаточное число редуктора составляет от 100 до 200 тысяч и осуществляется последовательным включением двух редукторов, обычно одного червячного (первый от электродвигателя) и одного цилиндрического. Основную передачу делают, как правило, конической. Она состоит из отдельных секторов, прикрепленных к опорной плите. Опорную плиту выполняют в виде железобетонной или сварной конструкции с центральной упорной цапфой для восприятия горизонтальных нагрузок и работающей в упорном подшипнике, вмонтированном в фундамент. Масса печи воспринимается 20—30 ходовыми катками, размещаемыми по круговому рельсу, монтируемому на фундаменте.

Известны также печи с другим исполнением механизма вращения ванны: с цевочной передачей, фрикционной с электромеханическим приводом к гладким каткам, работающим на силах трения, и др.

Для удобства ведения технологического процесса механизм вращения ванны печи должен иметь программный регулятор, автоматически устанавливающий нужный режим работы: круговое вращение, реверсионное на определенный угол и т, д. Механизм вращения ванны печи должен автоматически отключаться в случае прекращения подачи электроэнергии на печь или при резком уменьшении мощности печи.

Печи очень большой мощности не имеют механизма вращения ванны, так как с увеличением мощности печи уменьшается эффект от вращения ванны и в то же время повышается стоимость механизма вращения.

Электрододержатель и механизмы для перемещения электродов

Электрододержатель состоит из электродного зажима с контактными щеками и несущего цилиндра. Он должен обеспечивать надежность зажатия, подвески и перемещение электрода с требуемой скоростью, надежность и удобство перепуска электродов, минимальные потери электроэнергии, обеспечивать надлежащий тепловой режим обжига самоспекающихся электродов.

Электродный зажим состоит из кольца, контактных щек и механизма зажима их. Контактные щеки служат для подвода к электродам рабочего тока. Для изготовления щек применяют обладающие высокой электро- и теплопроводностью электролитическую медь, хромистую медь или томпак, а для обеспечения водяного охлаждения щеки изготавливают пустотелыми или с залитыми в них медными или стальными трубами. Известны случаи изготовления щек из прокатанных медных плит со сверленными отверстиями для водяного охлаждения. При помощи изолирующих подвесок щеки крепят к нижнему кольцу несущего цилиндра.

Кольцо пружинного зажима электрододержателя печи мощностью 16,5 МВ-А

Широкое распространение получили кольцевые пружинные зажимы, состоящие из кольца, пружинного зажима и токопроводящих контактных щёк. Кольцо состоит из двух полуколец (рис. 31), соединенных стальными пальцами с надетыми на них бронзовыми втулками. Это сделано для разрыва магнитного контура, образуемого электрическим током, проходящим по электроду. Полукольца представляют собой пустотелые сварные или литые стальные коробки, в полостях которых размещаются пружинные зажимы. Число зажимов соответствует числу щек и составляет для малых печей до 4 и для крупных печей 6—10. Нажатие на щеку осуществляется одной пружиной (или двумя) . Давление пружины на щеку передается при помощи подвижного упора. Пружинные зажимы позволяют не снижать мощности печи во время перепуска. Гидпавлическое устройство для зажима электродов (рис. 32) обеспечивает более равномерное и постоянное нажатие на щеки, хороший контакт щепа электрод увеличивает срок службы щек и резко сокращает число аварийных прогаров. Это устройство позволяет осуществлять дистанционное управление нажатием на контактные щеки.

Схема гидравлического устройства зажима электродов

Основной деталью, прижимающей в такой конструкции щеки к электроду, является стальной зажимный барабан — сильфон, имеющий волнообразную образующую, благодаря которой сильфон может менять свою длину в зависимости от давления внутри него. На каждый электрод устанавливают столько сильфонов, сколько имеется щек. Подавая или снимая давление в сильфонах одного кольца, можно одновременно зажимать или отжимать все щеки, обеспечивать равномерное давление их на электрод, и, следовательно, равномерное распределение тока между отдельными щеками. Для предупреждения коксования масла в сильфонах последние помещают в водоохлаждаемые полости кольца, а трубы, подающие масло к сильфонам — в водоохлаждаемые трубы. Для создания необходимого давления масла в сильфонах в пределах (5—10) • 107 Па (50—100 ат) на сливной магистрали предусматривают предохранительный клапан, выполняющий роль подпорного. Известны и другие, конструкции гидравлических и механических зажимов контактных щек.

В отечественных и большинстве зарубежных конструкций ферросплавных печей кольцо электродного зажима при помощи трубчатых водоохлаждаемых подвесок крепят к нижнему кольцу несущего цилиндра, изготавливаемого из листового железа толщиной 10—16 мм и охватывающего электрод по его высоте (рис. 33).

Электрододержатель с гидравлическим зажимом печи мощностью 16,5 МВ-А

Несущий цилиндр выполняет следующие функции: подвеску и перемещение электрода и электродного зажима; выполнение заданного режима коксования электродной массы; обеспечение хорошего контакта щека — электрод путем обдува электрода воздухом, нагнетаемым в промежуток между несущим цилиндром и электродом. Подобная обдувка предохраняет поверхность электрода от запыления. К нижней части несущего цилиндра крепят его щитки и водоохлаждаемую траверсу, к которой подвешивают подвижный башмак и медные токопроводящие трубы, к верхнему концу несущего цилиндра прикреплена траверса, к которой присоединены устройства для перемещения электродов по вертикали и для перепуска их.

Конструкция подвеса и перемещения электрода должна воспринимать вес электрода и электрододержателя, часто достигающий 30—50 т и более, надежно удерживать их над печью и обеспечивать перемещение электрода вверх и вниз с необходимой скоростью.

Схема гидроподъемника

Основным конструкционным элементом гидравлического подъемника являются два плунжера, которые и осуществляют перемещение электродов. Плунжеры опираются на стаканы, укрепленные на раме уплотнения, и связаны между собой траверсой, которая служит также для крепления несущего цилиндра и устройства для перепускания электродов. Устройство для перемещения электрода имеет ограничители подъема и спуска.

Устройство для перепускания электродов

По мере сгорания электрода возникает необходимость перепускать его, т. е. удлинять рабочий конец. Такое перепус­кание электродов осуществляют при помощи специального устройства без отключения печи.

Пружинно-гидравлическое устройство для перепуска электродов диаметром 1200 ммСхема пневматического устройства для перепуска электродов диаметром 1200 мм

На рис. 35 показано пружинно-гидравлическое устройство клещевого типа, которое крепится на траверсе гидроподъемника или на раме верхнего конца несущего цилиндра. Конструкция верхнего и нижнего конца одинакова. Зажатие электрода в кольцо осуществляется пружинами, отжатие кольца — гидравлическим цилиндром. Когда электрод не перепускается, он зажат одновременно верхним и нижним кольцами. Для осуществления перепускания разжимается нижнее кольцо. Электрод вместе с верхним кольцом опускается вниз, проскальзывая в щеках. После этого вновь зажимают электрод в нижнем кольце и затем разжимают верхнее кольцо. Освобожденное верхнее кольцо тремя гидравлическими домкратами возвращается в исходное положение. Преимуществом этой конструкции является возможность дистанционного управления операцией перепускания электродов.

Свод печи и газоотвод

Свод ферросплавной печи для углетермических процессов должен обеспечивать полную герметизацию подсводового пространства, так как. образующиеся в процессе проведения восстановительной плавки газы содержат ~85% СО и являются высокотоксичными и взрывоопасными. Для предупреждения взрыва, возможного вследствие подсоса воздуха, печи работают с положительным давлением под сводом 5 Па (0,5 мм вод. ст.).

Для предотвращения выбивания газа из-под свода применяют уплотнение в виде песочного затвора. В печах, где загрузка шихты ведется в воронку вокруг электрода, уплотнением служит сама шихта. Добиться полной герметизации в этом случае невозможно, и на поверхности шихты появляются язычки пламени сгорающего СО. Если загрузку шихты ведут по трубам, то уплотнение электродов в своде осуществляется двумя способами: водяным затвором или сальниковой набивкой.

Схема водоохлаждаемого плоского свода печи мощностью 27 МВ-АВ отечественной практике наиболее широкое распространение получил металлический десятисекционный водоохлаждаемый свод (рис. 37), причем девять секций — периферийных, десятая — центральная. Свод снизу футеруют огнеупорным бетоном, а сверху шамотным кирпичом. Секции собирают в сводовом кольце и подвешивают к девяти кронштейнам, опирающимся на рабочую площадку, или на металлических тягах, крепящихся к перекрытию электродной площадки. Отдельные секции свода друг от друга и свод в целом электрически изолированы. Для уменьшения электрических потерь в своде и повышения надежности работы конструкции центральную секцию свода часто выполняют из меди или нержавеющей стали. В своде имеются три отверстия для электродов, в которые вставляют трехсекционные загрузочные воронки из огнеупорного бетона с медным водоохлаждаемым змеевиком. Для приема шихты на воронки устанавливают металлические обечайки. Кроме того, в своде имеются два отверстия для установки газоотводов, ведущих к газоочистке, и девять отверстий взрывных клапанов. Газоотвод отбора газа присоединяется к своду при помощи водоохлаждаемого стакана или короба и имеет внутри форсунки для смыва пыли.

Широко распространен вариант конструкции свода, выполненного в виде стального водоохлаждаемого каркаса с футеровкой из фасонного огнеупорного кирпича или блоков из огнеупорного бетона. При низкотемпературных процессах, например при производстве фосфора, используется арочный свод из монолитного огнеупорного железобетона.

Система охлаждения ферросплавной печи

Темпера­тура в зоне работы электрододержателя на мощной печи достигает 400° С, а в случае образования свищей может повышаться до ≥1000° С. Очень тяжелы и условия работы оборудования над открытым зеркалом расплава в рафинировочных печах. Поэтому для нормальной работы электрододержателя и токоподвода необходимо их охлаждение.

На открытой печи охлаждают токопроводящие трубы, контактные щеки, кольца электрододержателей, подвижные и неподвижные башмаки, коробки и щитки несущих цилиндров и поверхности несущих конструкций, например рукава электрододержателя.

На закрытых печах дополнительно имеются цепи водяного охлаждения свода, загрузочных воронок и труботечек, водяного затвора и газоотвода. В отдельных случаях предусматривают также охлаждение кожуха печи, футеровки и амбразуры летки.

Во избежание отложения накипи на стенках охлаждаемых деталей и трубопроводов температура отходящей охлаждающей воды не должна превышать 50° С. Желательна химическая подготовка воды стабилизирующими добавками. Давление воды в питающих ветвях должно составлять не менее 3•106 Па (3 ат). Расход воды на открытых печах достигает 5—3 м3/ч на 100 кВ-А установленной мощности трансформатора, расход воды на охлаждение металлического свода 150 м3/ч. Для улучшения охлаждения деталей печи, удлинения срока их службы и сокращения расхода воды целесообразен перевод системы охлаждения печи на химически очищенную воду с устройством оборотного цикла.

Устройства для прожигания и заделки летки

В большинстве случаев летку прожигают электрической дугой, пользуясь специальным приспособлением. Аппарат подключен к одной из фаз печного трансформатора на напряжение между фазой и подиной печи. Реже такой аппарат получает питание от специального трансформатора.

Аппарат имет изолированную ручку и его подвешивают к вращающейся консоли, прикрепленной к несущей колонне или кожуху печи. Летку прожигают железным прутом или непосредственно электродом. Также широко используют прожигание при помощи кислорода, а в последнее время практикуется разделка летки сверлением.

Заделка летки механизирована. Для этой цели используют пневмопушки или машины с электромеханическим приводом, которые выдавливают массу для заделки летки непосредственно в леточный канал.