Ферросплавное производство

Механическое оборудование

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 мм Схема 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.