Для виробництва підшипникових сталей використовувати піч ДСП, яка зображена на рисунку 1 з основними елементами та механізмами.

Схема дугової сталеплавильної печі (ДСП)
Рисунок 1. — Схема дугової сталеплавильної печі (ДСП). 1 – електродотримачі; 2 – електроди; 3 – газовідбірний патрубок; 4 – полупортал для підтримки cклепіння; 5 – склепінне кільце; 6 – опорна конструкція (люлька); 7 – пристрій для електромагнітного перемішування рідкої сталі; 8 – механізм нахилу; 9 – механізм нахилу та повороту зводу при завантаженні шихти; 10 – ущільнювачі; 11 – пісочний затвір; 12 – робоче вікно; 13 –опорні сегменти; 14 – зливний жолоб; 15 – фундаментальна балка.

Кожух

Основною частиною каркаса дугової сталеплавильної печі являється її кожух. Кожух зварюють з котельної сталі товщиною 1:200 його діаметра товщиною 10-30мм. Кожух печі являє собою відкритий зверху металевий зварний резервуар, всередині якого перебувають футерівка ванни і стін. Основними частинами кожуха є сферичне днище і стінка циліндричної або конічної форми. Застосовують горизонтальний роз’єм кожуха поблизу рівня укосів з метою прискорення футерівки стін. Для збільшення міцності кожуха його зміцнюють вертикальними ребрами, і горизонтальними поясами жорсткості. Нижній частині кожуха жорсткість надається днищем; у верхній частині доводиться підсилювати кожух кільцем жорсткості, що приварюються до кожуха над вирізами вікон печі. Днище кожуха роблять сферичної форми, яка забезпечує високу міцність і мінімальну вагу кладки.

На кожусі прикріплені пісочний затвор, робоче вікно, зливний носок. У зв’язку з цим кожух ДСП повинен бути досить жорстким і міцним. Пісочний затвор, розташований на верхньому фланці обичайки кожуха, призначений для ущільнення лінії роз’єму між кожухом печі і склепінням. Він являє собою кільцеподібний жолоб, заповнений піском. У пісок входить кільцевий «ніж», прикріплений до склепіння. Жолоб піщаного затвора виконує також функцію кільця жорсткості кожуха і опорної площини для склепіння.

Склепільнне кільце

Склепінне кільце необхідне для кріплення цегляної футерівки склепіння. При експлуатації печі з верхнім завантаженням кільце знаходиться в складних теплових умовах роботи зважаючи на значні місцеві тепловиділення при відчиненні склепіння. Тому незважаючи на додаткові теплові втрати використовують зварні кільця з водяним охолодженням. Це підвищує надійність конструкції склепіння, усуваючи температурне розширення, місцеві перегріви і викривлення кільця, а також охолоджуючи найбільш навантажені цеглини футерівки. Електропіч комплектують двома склепінними кільцями, з яких одне у вигляді готового склепіння встановлено на кожусі печі, а друге знаходиться на шаблоні для викладки чергового склепіння.

Робоче вікно

Піч дугова сталеплавильна ДСП-80 має робочий та зливний отвори. Отвір робочого вікна обрамляють литою рамою у вигляді порожнистої коробки, охолоджуваною водою і прикріпленою болтами до кожуха печі. Іноді раму виконують з внутрішньої арочкою, що входить в кладку печі. У напрямних цієї рами, що мають невеликий нахил до вертикалі, рухається зварна дверцята футерована з внутрішньої сторони вогнетривом і теплоізоляцією. Дверцята за допомогою ланцюга або сережок підвішені до підйомного механізму. Дверцята переміщують механізмам з гідравлічним електромеханічним приводом.

Рама робочого вікна під дверкою має столик, футерований вогнетривом що служить порогом ванни, через який зливають і скачують шлак при нахилі печі в шлаковницю. З боків порога зазвичай зміцнюють поворотні кронштейни з гребінками, в гніздах яких кладуть ролик або лом в якості опори для лопати або ложки для відбору проб металу. Іноді поріг виконують зі шматка електрода.

Конструкція рам робочого вікна
Рисунок 2. — Конструкція рам робочого вікна а – звичайна; б – з внутрішньою аркою; 1 – водоохолоджуюча коробка рами, 2 – дверка; 3 – водоохолоджуюча частина арки, що входить всередину кладки

Конструкція рам робочого вікна

Зливний жолоб

Зливний жолоб призначений для випуску металу у ковш. Він складається з трьох елементів: постелі, що примикає до кожуха, жолоба і насадки. Випускний отвір зливного жолоба прямокутний (150х250мм), який влаштовується з протилежного боку робочого вікна. На час плавки закладається сухим подрібненим доломітом. До випускного отвору примикає металевий жолоб, футерований шамотною цеглою з вогнетривкої обмазкою. Довжина жолоба всього 1-2м, щоб при випуску не викликати помітного охолодження і зайвого окислення рідкого металу.

Ущільнюючі кільця (економайзери)

Ущільнюючі кільця закривають проміжок між отвором склепіння та електродом. Вони оберігають електроди від зайвого окислення і нагріву газами, що виходять з печі, забезпечують герметичність зазору між електродами і склепінням. Ущільнене кільце виконується зі сталі у вигляді порожнистої циліндричної коробки з водяним охолодженням, що встановлюється на звід або втоплена в кладку зводу.

Електродотримач

Електродотримачі призначені для підведення струму до електродів і утримання їх на певній висоті в печі. Електродотримач складається з головки, рукава, механізму затиску електрода і струмопроводу.

На рисунку 3 зображен пружинно-пневматичний електродотримач, яким обладнана піч ДСП.

Пружинно-пневматичний електродотримач
Рисунок 3. — Пружинно-пневматичний електродотримач 1 – контактна головка; 2 – електрод; 3 – хомут; 4 – пружина; 5 – важель; 6 – плече; 7 – пневматичний циліндр; 8 – поршень; 9 – прямокутна коробчата балка.

Контактна головка 1 притискається до електроду 2 за допомогою зовнішнього хомута 3. Затиск електрода проводитися пружинним механізмом, що складається з пружини 4, важеля 5 і плечей 6. Віджим здійснюється пневматичним циліндром 7 з поршнем 8. Перепуск електрода проводитися дистанційно, з поста управління. Головка електродотримача кріпитися до рукава (консолі), який представляє собою зварену прямокутну коробчату балку 9. Рукав прикріплюється до каретки або рухомий стійці, з якою утворює Г-подібну конструкцію, що переміщається у вертикальному напрямку всередині нерухомої стійки.

Затиск електродів притискається хомутом. При цьому вся система працює досить надійно при порівняно простому конструктивному виконанні, а габарити головки виходять кілька меншими. Схема механізму затиску електродів дугової сталеплавильної печі з рухомим хомутом показана на рисунку 4.

Схема механізму затиску електродів дугової сталеплавильної печі з рухливим хомутом
Рисунок 4.- Схема механізму затиску електродів дугової сталеплавильної печі з рухливим хомутом. 1 – канат; 2 – пневматичний циліндр; 3 – шток; 4 – важіль; 5 – нерухома стійка; 6 – тяга; 7 – електрод; 8 – електродотримач; 9 – хомут; 10 – противага; 11 – каретка;

Механізм затиску, встановлюється на електродотримачі печі, що складається з хомута 9 із регульованими тягами 6, важеля 4, з’єднаного шарнірно з тягою 6 і штоком 3. Важіль 4 шарнірно спирається на нерухому стійку 5. Пружини розміщено в спеціальному корпусі пневматичного циліндра 2. Пружинний пристрій діє постійно з певним, відрегульованим гайкою зусиллям на шток 3 і далі на важіль 4, тягу 6 і хомут 9, притискує електрод 7 до робочої поверхні електродотримача 8. Для звільнення електрода в пневматичний циліндр 2 подають стиснене повітря, і поршень, пересуваючись вліво, звільняється електрод 7. Шток 3 під дією пружин працює тільки на розтяг тяги 6 хомута 9 що є перевагою затиску даної конструкції. Також є каретка 11, яка переміщається по напрямних колони. Каретка урівноважена противагою 10, підвішеним за допомогою канату 1 до рукаву 5 електродотримача. [5]

Механізм нахилу

Призначення механізму нахилу печі полягає в забезпеченні зливу з печі після закінчення плавки всього її вмісту та забезпеченні нахилу печі при скачуванні шлаку. Перше вимагає нахилу печі у бік зливного носка на кут 40 — 45 º, друге — нахилу у бік робочого вікна на 15 — 20 º. Швидкість нахилу печі складає 1,5 град /с.

При нахилах в обидві сторони на потрібний кут піч повинна зберігати стійкість. Нахили повинні здійснюватися з певною швидкістю; бажано, щоб при цьому кінець носка льотки мав можливо менше горизонтальне переміщення. При зливі металу ковш висить на гаку крана безпосередньо під носком льотки для того, щоб струмінь металу був по можливості коротше, а отже, його окислення і розбризкування — менше. Тому при переміщенні носка печі ковш повинен слідувати за ним. Це легко здійснити, якщо пересувати ковш тільки по вертикалі або тільки по горизонталі, так як від кранівника потрібні дуже велика увага і навик, щоб здійснювати обидва ці рухи одночасно.

У дугової сталеплавильної печі ДСП розташований нижній механізм нахилу з гідравлічним приводом (рис. 5).

Опори обумовлюють різну траєкторію руху носка жолоба печі, за якими відбувається злив металу. Горизонтальні та опуклі опори застосовуються, коли сталерозливні ковші находяться у сусідньому прольоті і, отже, не обхідно, щоб носок при зливі металу переміщався вперед. У разі роликових опор відбувається зміщення жолоба (носка) назад.

Механізм нахилу з гідравлічним приводом має такі переваги: зручність при повузловому методі ремонту та плавності нахилу. Незалежно від конструкції механізм нахилу повинен забезпечувати: довговічність і надійність роботи, можливо легкий і плавний нахил печі на достатній кут з необхідною швидкістю, запобігання печі від перекидання при висоті.

 горизонтальні опори
Рисунок 5. — Схема нижніх механізмів нахилу печі а – горизонтальні опори
опуклі опори
Рисунок 5. — Схема нижніх механізмів нахилу печі б – опуклі опори
Схема нижніх механізмів нахилу печі в – роликові опори
Рисунок 5. — Схема нижніх механізмів нахилу печі в – роликові опори

Механізм переміщення електродів

Механізм переміщення електродів повинен забезпечувати самостійний рух кожного електрода вгору і вниз при включенні і відключенні печі і в період її роботи. Рух електродів вгору і вниз повинен бути повільним, поступовим (проплавлення колодязів в шихті) і в той же час вельми швидким у разі потреби — наприклад, при ліквідації короткого замикання або обриву дуги. В останніх випадках необхідні не тільки висока швидкість підйому або опускання електрода, яка в сучасних печах може досягати 3 — 6 м / хв., а й мінімальні інерція системи, вільні ходи і пружні ланки, щоб запобігти перерегулювання і хитання.

Механізми переміщення електродів ДСП виконуються з гідравлічним приводом (рис. 6)

Схема механізму переміщення електродів з гідравлічним приводом
Рисунок 6. — Схема механізму переміщення електродів з гідравлічним приводом. 1 – маслобак; 2 – електродвигун; 3 – насос; 4 – запобіжний клапан; 5 – зворотний клапан; 6 – акумулятор; 7 – запобіжний клапан; 9 – насос; 10,15 – золотник; 11 – двигун; 12 – зубчаста рейка; 13 – шестерня; 14 – циліндр; 16 – дросель; 17 – шток; 18 – гідроциліндр; 19 – рухома колона.

Гідравлічний привід переміщення електродів застосовують для механізмів з рухомою колоною. Гідроциліндр 18 монтують жорстко всередині рухомої колони 19, а шток 17 закріплюють нерухомо. Робочу рідину подають достежити золотнику 15 з маслобака 1 насосом 3 (з приводом від асинхронного електродвигуна 2) через зворотний клапан 5 або від акумулятора 6 під тиском, який визначається настройкою запобіжного клапана 4 (зазвичай 6,0-6,3 МПа). Золотник через дросель 16 і порожнистий шток 17 сполучається з порожниною виконавчого гідроциліндра 18. Напрямок та швидкість переміщення колони з електродом залежать від напряму і величини зсуву золотника 15 від свого нейтрального положення. При з’єднанні циліндра через золотник з напірною лінією гідросистеми електрод піднімається, а при з’єднанні з зливною лінією — опускається.

Положення золотника 15 визначається тиском рідини в циліндрах 14, що живляться від системи управління (тиск 1,0 — 1,2 МПа). Система керування містить насос 9 з приводом від електродвигуна 8, запобіжний клапан 7, золотник 10, жорстко з’єднану з ним зубчасту рейку 12, шестерню 13 і два керуючих двигуна 11. Двигуни 11 розвивають моменти відповідно до поданих на них сигналами, пропорційними струму і напрузі електричної дуги однієї фази печі. При номінальній дузі моменти врівноважені, завдяки чому шестерня 13 і рейка 12 нерухомі, золотники 10 і 15 займають нейтральне положення, і електрод не переміщується. При появі розбалансу в електричній частині системи регулювання моменти двигунів стають неоднаковими, шестерня 13 повертається, рейка 12 із золотником 10 приходе в рух, золотник 15 зміщується, з’єднуючи гідроциліндр 18 з напірної або зливною лінією, внаслідок чого електрод переміщається. Пропускна здатність системи на один гідроциліндр становить 150-200л/мін.

До переваг гідравлічного приводу відносяться: практична відсутність запізнювань, зазорів, безступінчасте регулювання швидкості руху, а також плавність і стійкість руху, простота і надійність запобігання від перевантажень і поломок електрода, простота експлуатації та інші.

Електроди

Підведення струму в плавильний простір дугової печі здійснюється трьома електродами. Матеріал електрода в силу специфічності руслової роботи повинен мати гарну електропровідність і в той же час витримувати дуже високі температури. Так само електрод повинен мати достатню механічну міцність і опірність окислювальному впливу атмосфери печі. Він не повинен руйнуватися під дією власної ваги при нахилі печі під час випуску металу. Цим вимогам в достатній мірі задовольняють тільки електроди вугільні та графітовані. Для ДСП-80 застосовуються графітовані електроди.

У дугової сталеплавильної печі ДСП-80 застосовують графітовані електроди з допустимою щільністю струму не болем 14,5 А/см2.

Графітовані електроди виготовляються з торцями, в яких є отвори з різьбленням (так звані ніпельні гнізда). Наявність цього гнізда дозволяє за допомогою ніпеля з’єднувати окремі секції електрода. Подібне з’єднання дає можливість усунути втрати електродів у міру їх згоряння печі, у вигляді недогарків, шляхом нарощування нових секцій електрода.

Механізм підйому ті відвороту склепіння

Механізм підйому зводу застосовують при завантаженні в піч шихти зверху і перед поворотом ванни печі навколо вертикальної осі, а також опускають звід на місце після зазначених операцій.

Механізм повороту склепіння служить для розкриття печі перед завантаженням у неї шихти. При цьому звід відводиться в сторону пічного трансформатора до розливному прольоті. Обидва механізму виконують з гідравлічним приводом.

Поворот склепіння ДСП пов’язаний з необхідністю попереднього його підйому на 100 … 150мм, щоб вивести «ніж» склепінного кільця з пісочного затвора кожуха. Тому склепіння підвішують до спеціального поворотного кронштейна (траверса). Конструкція траверси залежить від кінематичної схеми підйому. У ДСП знаходиться поворотна траверса (рисунок 7), яка складається з двох Г-подібних балок коробчастого перетину, пов’язаних між собою площадкою для обслуговування електродів і рамою, на якій встановлені стійки утримувачів і привід переміщення електродів. Раціональна конструкція траверси не повинна заважати опусканню утримувачів до ущільнювальних електродних отворів, щоб не мати зайвої довжини електрода над склепінням. Склепіння підвішене до траверси чотирма жорсткими підвісами. При роботі електропечі поворотна траверса разом зі стійками, утримувачами, електродами, гнучкими кабелями і різними допоміжними пристроями спирається на опорну конструкцію кожуха з двома фіксаторами, які утримують траверсу зі склепінням щодо піщаного затвора печі.

Поворот траверси печі
Рисунок 7. — Поворот траверси печі. 1 – балка коробчастого перетину; 2 – площадка для обслуговування електродів; 3 – рама; 4 – підвіска склепіння; 5 – утримувач; 6 – привод пересування електродів; 7 – отвір для фіксатора кожуха.

Механізм підйому відвороту склепіння забезпечений верхнім і нижнім опорними вузлами. При цьому верхній опорний вузол встановлений на траверсі печі, а нижній — на підйомної колоні. Верхній опорний вузол містить завзяте гніздо, встановлене у внутрішній обичайці підшипника, а зовнішня обичайка його запресована в обойму, що кріпиться в траверсі. Це дозволяє при виході вузла з ладу швидко і легко замінити обойму. Нижній опорний вузол встановлений на колоні і має упор, в який запресована зовнішня обичайка підшипника.

Для підйому колони і траверси служить гідроциліндр, що упирається в нижній торець колони. Для повороту траверси разом із склепінням використовують інший гідроциліндр, закріплений в корпус механізму, і з’єднаний штоком через упор з траверсою. Механізм працює наступним чином. За допомогою гідроциліндра переміщують колону вгору. При цьому упор колони входить в гніздо траверси, а нижній упор входить у другій контакт з траверсою. Обидва упору сприймають масу траверси і при подальшому русі колони вгору знімають траверсу з кожуха печі. Відбувається підйом склепіння з печі. За допомогою гідроциліндра шток, сполучений рухомо з траверсою, виконує її переміщення навколо нерухомої колони. Поворот траверси відбувається в підшипниках нижнього і верхнього упорів.[ 5]

Футерівка печі

Футерівка стін печі. Після установки і центрівки металевого каркаса стін зазори, що утворюються по його стику з металевим каркасом ванни, забиваються масою з периклазового порошку, зволоженого водним розчином рідкого скла в співвідношенні 1:2. Футерівка стін виконується хромітопериклазовою цеглиною ХПКК-5 безпосередньо в печі після установки каркаса. Товщина робочої футерівки нижньої частини стін на висоті 250-400мм має бути 530мм.

Товщина верхньої частини – 380мм. Кожним подальшим, рядом кладки перекриваються шви попереднього ряду.

Товщина швів не повинна перевищувати 2мм, шви засипаються в кожному кільці периклазовим порошком фракції не більше 1мм. Кладка стін виробляється в розпір із стовпчиками металевої арки завального вікна. Цегельна кладка завального вікна викладається із стінної цеглини.

Футерівка подини та стін електропечі
Рисунок 8. Футерівка подини та стін електропечі 1 – цегла магнезитова; 2 – цегла магнезитохромітова; 3 – цегла шамотна; 4 – порошок шамотний; 5 – порошок магнезитовий; 6 – азбест дріблений; 7 – азбест листовий

Футерівка стін. Товщина робочої фетурівки нижньої частини стін до водоохолоджуваних панелей має бути 530мм. Ділянки каркаса стін між панелями викладаються стінною цеглиною ХПКК – 5У товщиною кладки 380мм. Перший виток труби водоохолоджуємих панелей обов’язково перекривається стінною цеглиною. Проміжки між трубами панелей і каркасом печі заповнюються шматками хромітопереклазових або переклазохромітових (ХПКК, ПХС) вогнетривів і ущільнюються периклазовим порошком, зволоженим водним розчином рідкого скла в співвідношенні 1:2. Зверху водоохолоджувані панелі закриваються переклазохромітовою цеглиною і до верхнього рівня каркаса печі трамбуються периклазовим порошком, зволоженим водним розчином рідкого скла в співвідношенні 1:2.

Футерівка жолоба виконується шамотним рядовим або ковшовими виробами зі швами не більше 1,5мм. Дно жолоба виконується на «плашку», підстава жолоба повинна збігатися з підставою зливного отвору; стіни жолоба виконуються цеглиною в три ряди на «ребро» — торцем до кожуха жолоба уступами по висоті 20-30мм. Глибина жолоба має бути не менше 350мм.

Футерівка склепіння. Склепінне кільце, заповнене водою спресовується стислим повітрям під тиском 6,0-8,0кгс/см2 (0,6-0,8МПа), а потім встановлюється на стенд – шаблон. При установці на шаблон склепінне кільце центрується. На шаблоні виробляється розмітка осей зведення. Від центру зведення намічається діаметр дійсного для даної печі розпаду електродів.

Для обліку стійкості зведень кожне металеве склепінне кільце повинно мати свій порядковий номер. Сферична частина шаблону повинна забезпечувати стрілу прогину зведення. Діаметр розпаду електродів для печі ДСП-25 – 1200мм. Для наборки зведень застосовується періклазохромітова цегла ГОСТ 10888-93 (ДСТУ 2573-94) наступних марок ПХСУТ, ПХСУ, МКВ-85. Товщина кладки зведення для печі 25т – 230мм.

Наборка зведень електропечі здійснюється хромітопериклазовою цеглиною марки ХПКК-12,14 ТУ В 322-7-00190503-041-95. Товщина кладки зведення 230мм.

Топографія зносу та заходи по підвищенню строку експлуатації

Головною причиною руйнування футерівки є надмірний перегрів окремих ділянок футерування, у зв’язку з чим найшвидше зношується нижній пояс бокової стінки і центральна частина зведення.

Стійкість стін різна на різних заводах при використанні одного і того ж типу цегли на печах однієї садки. Це залежить від багатьох факторів: конструкції печі, електричного режиму, сортаменту сталі і т.д.

Одним фактором, що сприяють підвищенню стійкості стін є сферичне днище кожуха та циліндричної форми стінки, при цьому збільшується відстань між внутрішньою поверхнею стін і зоною високих температур під дугами. Крім того, зменшується навантаження в стінці похилої, оскільки вона частково звільняється від навантаження, створюваної склепінням; при цьому також покращуються умови ремонту. На ступінь руйнування нижньої частини стін великий вплив робить відстань від електродів. Перенесення потужності по фазах є однією з причин нерівномірного зносу футерівки стін. Заходи, які забезпечують вирівнювання потужності по фазах, сприяють збільшенню стійкості стін. Одним з резервів підвищення стійкості стін електропечі є міжплавковий ремонт торкретування, яке здійснюють гарячою або холодною торкрет-масою, що складається з наповнювача (порошку магнезиту, хромомагнезита і т.д.) і зв’язки. Торкретування в гарячому стані важче, ніж у холодному, внаслідок тепловиділення, поганої видимості, часто виникає необхідність подавати масу під неоптимальними кутами, стислих термінів ремонту. Але всі ці труднощі компенсуються скороченням простоїв.

Підвищення стійкості склепіння можливе як в напрямку вишукування нових сводових виробів, що характеризуються більш високою стійкістю від шлаку, термостійкістю, температурою початку деформації під навантаженням, так і в напрямку покращення конструкції склепіння.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here