Отчет по преддипломной практике "Описание технологического процесса завода электросталей"

Ферросплавы хранят в закромах и специальных  подвесных бункерах с весовыми устройствами.

Рисунок 2 - План типового электросталеплавильного цеха с дуговыми печами малой ёмкости

 

На рисунке  цифрами обозначены: 1 - закрома для металлической шихты; 2 - закрома для сыпучих»; 3 - весы для шихты; 4 - склад электродов; 5 -пульт; 6 - участок наборки сводов; 7 - печь для прокаливания ферросплавов; 8 - бункер для выбивки сводов; 9 - печная станция; 10 - трансформаторная подстанция; 11 - участок ремонта печей; 12 -участок сушки стопоров; 13 - установка для сушки ковшей; 14 - разливочный конвейер; 15 - растворовый участок; 16 - участок для сушки надставок; 17 - термические колодцы; 18 - термические печи.

На рисунке 2 показан план типового цеха с печами малой емкости для выплавки высоколегированных, инструментальных и д.р. сплавов. Принципиальное отличие от других электросталеплавильных цехов заключается в том, что в нем разливку металла проводят на двух кольцевых конвейерах.

Сборку  составов раздевание слитков, их термообработку осуществляют во вспомогательном пролете, в котором находится часть кольцевого конвейера, печи для сушки центровых и надставок.

Электросталеплавильные  цехи с разливкой в изложницы  для получения слитков обычно проектируют применительно к  металлургическим заводам, в составе которых должны быть блюминги. При полной загрузке блюминга или в случае его отсутствия в электросталеплавильном цехе предусматривают сооружение установок непрерывной разливки стали (УНРС). Выбор типа УНРС зависит от потребителя продукции.

Потребителем  могут быть сортовые или листовые прокатные цехи завода. Сообразно  с этим на УНРС получают сортовые или  слябовые заготовки.

Для электросталеплавильных цехов большой производительности в случае разливки металла на подвижные  составы проектируют цехи или  отделения подготовки составов.

Перед поступлением в отделение подготовки изложниц составы с изложницами и центровыми на поддонах охлаждаются в парке воздушного охлаждения. Из парка воздушного охлаждения составы поступают на один из двух сборочных путей отделения подготовки изложниц, на которых ведут параллельную сборку составов. Составы передвигаются вдоль отделения и проходят следующие операции: механизированную чистку изложниц, установку изложниц на готовые поддоны параллельного пути, продувку и смазку изложниц. После смазки составы передаются в крытый отдельно стоящий парк готовых составов. Крановое оборудование представлено четырьмя мостовыми кранами грузоподъемностью 30/5 и 15/3 тв сборочном пролете и двумя кранами грузоподъемностью 15/3 т во вспомогательном пролете.

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ПЕЧИ  ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРОСПЛАВОВ

 

3.1 Типы  ферросплавных печей

 

Ферросплавы выплавляют преимущественно в мощных электрических печах 
специальной конструкции, получивших название ферросплавных печей. Эти печи 
пригодны для ряда электротермических производств: получения ферросплавов, 
электроплавки чугуна, производства карбида кальция, фосфора и др., и их часто 
объединяют под более общим названием - рудовосстановительных или руднотермических печей. Ферросплавную печь характеризуют следующие параметры:

1) номинальная мощность (мощность трансформатора) Р, кВА;

2) производительность G, т/сут;

3) интервал вторичных напряжений, В;

4) максимальная сила тока в электроде, кА;

5) удельный расход электроэнергии со, МДж (кВт-ч/т);

6) коэффициент мощности печи cos cp;

7) электрический к. п. д л_э;

8) диаметр электрода d₃, мм (для прямоугольных электродов сечение b х 1 мм, где b и 1 - соответственно ширина и длина поперечного сечения электрода,мм);

9) диаметр распада электродов d_p, мм (для прямоугольных печей расстояние г между осями электродов одной фазы, мм);

10) внутренний диаметр ванны d_B (для печей прямоугольной формы ширина В и длина L ванны, мм);

11) глубина ванны h, мм;

12) диаметр кожуха печи d^ мм (для прямоугольной печи ширина В_к и длина Lk кожуха, мм);

13) высота кожуха печи Н, мм.

По своему назначению ферросплавные печи могут  быть восстановительными или рафинировочными, а по конструкции - открытыми и закрытыми, как со стационарными, так и с вращающимися ваннами. В зависимости от формы ванны печи бывают круглыми, прямоугольными и овальными. По тому, как выдаются из печи сплав и шлак, печи могут быть неподвижными или наклоняющимися. Имеются также печи с выкатывающимися ваннами.

Печи  для рафинировочных процессов, предназначенные  для выплавки рафинированных феррохрома и ферромарганца и д.р., по устройству стоят ближе к электросталеплавильным дуговым печам, на базе которых их конструируют.

В промышленности используют однофазные и трёхфазные ферросплавные печи; ведутся работы по использованию печей, работающих на постоянном токе. Однофазные печи в  настоящее время строят только для  специальных целей, и они имеют  ограниченное применение. Ванну однофазных печей изготовляют цилиндрической формы с угольной подиной, в которую закладывают медные токопроводящие шины. Токопровод подводят от трансформатора к шинам пода и к электроду.

Трехфазные  печи строят или с расположением  электродов в одну линию (прямоугольные  печи) или в большинстве случаев  с расположением электродов по вершинам треугольника (круглые печи). Печи большой  мощности изготовляют и с   шестью электродами.

Наиболее широко распространены в  ферросплавной промышленности круглые трехфазные печи. В круглой печи, электроды которой расположены по треугольнику, тепло концентрируется достаточно хорошо для того, чтобы образующиеся под каждым электродом плавильные тигли соединились между собой. Это позволяет работать с одним выпускным отверстием. У таких печей минимальна по величине теплоотдающая поверхность и в них лучше используется тепло. При рациональной конструкции короткой сети и наличии установок искусственной компенсации реактивной мощности такие печи могут работать с высоким коэффициентом мощности, достигающим 0,95 (даже у печей мощностью 40 - 60 МВА), и минимально выраженным явлением «мертвой» и «дикой» фаз.

Прямоугольные шестиэлектродные печи с тремя однофазными  трансформаторами (рисунок - 3), представляющие собой практически три однофазных печи с общей ванной, в значительной степени свободны от указанных выше недостатков прямоугольных печей и отличаются рядом достоинств, в частности при их использовании облегчается загрузка шихты, легче регулируется расстояние между электродами в зависимости от электрического сопротивления применяемой шихты.

Рисунок 3 – Прямоугольная закрытая шестиэлектродная печь

 

На рисунке  под цифрами: 1 - механизм перепуска электродов; 2 - механизм перемещения электродов; 3 - короткая сеть; 4 - кольцо зажима электродов; 5 - электрод; 6 - загрузочная воронка; 7 - свод; 8 - футеровка ванны печи; 9 - кожух печи; 10 - фундамент печи.

Шихтовые  материалы, особенно при производстве кремнистых сплавов, попадая в зону высоких температур, начинают оплавляться и спекаться, что резко ухудшает газопроницаемость шихты. Для восстановления нормального положения приходится прокалывать шихту жердями, металлическими прутьями или другими приспособлениями. В результате тех или иных технологических нарушений часто происходит сужение реакционного тигля и для его расширения приходится затрачивать очень много труда. Для устранения этих недостатков были предложены конструкции печей с вращающейся ванной, отличающейся следующими преимуществами:

1) улучшается ход технологического процесса, так как обеспечивается хорошая газопроницаемость шихты;

2) удлиняется срок службы футеровки печи;

3) успешно разрушаются карборунд и шлаковый «козёл» по всей площади ванны, что   обеспечивает   удлинение   кампании   печи,   особенно   при   производстве кристаллического кремния и силикокальция;

4) обеспечиваются ровный ход печи и разрушение настылей на колошнике и перегородок в подсводовом пространстве, что способствует устойчивой работе закрытой печи для восстановительных процессов.

В рафинированных печах также в  ряде случаев целесообразно применять вращающиеся ванны, поскольку при этом, обеспечивается равномерное вычерпывание сплава при производстве ферровольфрама, а при производстве рафинированного феррохрома повышается стойкость футеровки.

Вращение  ванны печи позволяет повысить её производительность на 3-5% и снизить  удельный расход электроэнергии на 4-5% при одновременной значительной экономии сырых материалов. В целях улучшения показателей процесса, защиты воздушного бассейна, утилизации,, газов, теплота сгорания которых составляет около 10,9 Мдж/м (2600 ккал/м), и улучшения условий труда и службы оборудования в последнее время в производстве ферросплавов стали широко применять закрытые печи (Рисунок - 5.) в основных деталях аналогичны открытым печам, но у них дополнительно имеется свод.

Длина рабочего конца электродов у закрытых печей  несколько больше, чем у открытых, что сказывается на увеличении потерь электроэнергии. Но в то же время  в закрытых печах резко снижается  индуктивное сопротивление короткой сети, так как шихтованный пакет  шин доводится почти до центра свода печи.

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Конструкция ферросплавных печей

 

2.1 Механическое оборудование

 

3.2.1.1 Механизм вращения ванны

 

Чтобы плавно изменять соответственно требованиям технологии скорость вращения ванны печи (обычно в пределах 1 оборот за 40 - 160 ч.) применяют механизм вращения, работающий от шунтового электродвигателя постоянного тока мощностью 0,5 - 2 кВт. Изменение числа оборотов такого двигателя осуществляется шунтовым реостатом.

Ввиду малой скорости вращения ванны  необходимое передаточное число  редукторной передачи (без основной зубчатой) составляет от 100000 до 200000, и  передачу осуществляют последовательным включением двух редукторов, обычно одного червячного (первый от электродвигателя) и одного цилиндрического. Основная передача, как правило, бывает конической с модулем, равным 30. Опорную плиту выполняют в виде железобетонной Ии сварной конструкции с центральной упорной цапфой для восприятия горизонтальных нагрузок и работающей в упорном подшипнике, заделанном в фундамент.

Масса печи воспринимается катками, размещаемыми по круговому рельсу, монтируемому на фундаменте. Число катков в различных конструкциях колеблется от 8 до 64.

Для удобства ведения технологического процесса механизм вращения ванны печи должен быть снабжён программным регулятором, автоматически устанавливающим нужный режим работы: круговое вращение, вращение реверсивное на определённый угол и т.д. Механизм вращения ванны печи должен автоматически отключаться в случае прекращения подачи электроэнергии на печь или при резком уменьшении мощности печи.

 

 

 

 

3.2.1.2 Электрододержатель. Механизм перемещения электродов

 

Электрододержатель состоит  из электродного зажима с контактными  щеками и несущего цилиндра. Он должен обеспечивать надежность зажатия и подвески электрода и его перемещение с требуемой скоростью, надежность и удобство перепуска электрода, минимальные потери электроэнергии, 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. Высокая температура  колошника, выбивание с его поверхности  горячих газов и особенно свищей, возможность попадании пыли и  электродной массы между электродом и щекой создают тяжелые условия  работы контакта щека — электрод и  самих щек. Поэтому обычно для  изготовления щек применяют хорошо электро - и теплопроводные электролитическую медь или медные сплавы. Для обеспечения водяного охлаждения щеки изготавливают пустотелыми или с залитыми в них медными или стальными трубами. Щеки крепят к нижнему кольцу несущего цилиндра с помощью изолирующих подвесок.

Широкое распространение получили кольцевые  пружинные зажимы, состоящие из кольца, пружинного зажима и токоподводящих контактных щек. Для разрыва магнитного контура кольцо состоит из двух полуколец, соединенных стальными пальцами с надетыми на них бронзовыми втулками.

Полукольца представляют собой  пустотелые сварные или литые  стальные коробки, в полостях которых  размещаются пружинные зажимы. Число  зажимов соответствует числу  щек и составляет у малых печей  до 4 и у больших до 6-8 штук. Нажатие  га щеку осуществляется одной - двумя  пружинами, давление которых на щеку передается с помощью подвижного упора.

Известны гидравлические устройства для зажима электрода позволяющие  осуществлять дистанционное управление нажатием на контактные щеки. Основной деталью, прижимающей в этой конструкции  щеку к электроду, является стальной зажимной барабан-сильфон с волнообразной  образующей, благодаря которой длина его может изменяться в зависимости от давления внутри него.

Кольцо  электродного зажима с помощью трубчатых  водоохлаждаемых подвесок крепится к нижнему кольцу несущего цилиндра изготавливаемого из листового железа толщиной 10 - 16 мм и охватывающего электрод по его высоте. Общий вид электрододержателя приведен на рисунке 4.

Несущий цилиндр выполняет несколько  функций: он обеспечивает подвеску и  перемещение электрода и электродного зажима, заданный режим коксования электродной массы,  хороший  контакт  щеки — электрода путем обдува электрода воздухом, нагнетаемым в просвет между несущим цилиндром и электродом, что предохраняет от запыления поверхность электрода выше щек.