Отчет по преддипломной практике "Описание технологического процесса завода электросталей"

К нижней части несущего цилиндра крепятся водоохлаждаемые  щитки и траверса, к которой  подвешивают подвижной башмак и  медные токоподводящие трубы. На верхнем  конце несущего цилиндра укреплена  траверса, к которой крепят устройства для перемещения электродов по вертикали  и для перепуска их.

Конструкция подвески и перемещения  электрода должна принять массу  электрода и электрододержателя, часто достигающую 30— 50 т, а иногда и более, надежно удерживать их над  печью и обеспечивать перемещение  электрода вверх и вниз с необходимой  скоростью и его перепуск по мере сгорания.

Гидравлический  механизм перемещения электрода  — гидроподъемник грузоподъемностью до 70 т показан на рисунке 5.

Основным  конструктивным элементом гидравлического  подъемника являются два (реже три) плунжера, которые осуществляют перемещение электродов при подаче в них масла от маслонапорных установок. Плунжеры опираются на стаканы, укрепленные на раме уплотнения, и связаны между собой траверсой, служащей также для крепления несущего цилиндра и устройства для перепуска электродов. Устройство для перемещения электрода должно быть оборудовано ограничителями подъема и спуска.

По мере сгорания электрода возникает необходимость  перепускать его, т. е. удлинять рабочий  конец. Перепуск электродов происходит без отключения печи с помощью  специального устройства — тормозного аппарата Висдома (подвес электрода на стальных лентах, приваренных к кожуху), а также пневматических и гидравлических устройств различной конструкции.

Современное пружинно-гидравлическое устройство клещевого  типа крепят на траверсе гидроподъемника  или на раме верхнего конца несущего цилиндра. У него имеются верхнее  и нижнее кольца одинаковой конструкции. Зажатие электрода в кольце осуществляется дружинами, отжатие кольца — гидравлическим цилиндром. В нормальном положении, т. е. когда электрод не перепускается он зажат одновременно верхним и нижним кольцами. Для прямого перепуска разжимается нижнее кольцо и электрод вместе с верхним кольцом опускается вниз. После этого вновь зажимают электрод в нижнем кольце и затем разжимают верхнее кольцо.

 

 

Рисунок 4 – электродержатель печи мощностью 24 МВА

 

На рисунке  под цифрами: 1 - несущий цилиндр; 2 — водоохлаждаемые щитки; 3 - щека контактная; 4 - кольцо электрододержателя; 5 -трубчатая водоохлаждаемая подвеска кольца; 6 - зажимная пружина; 7 - регулировочный болт; 8 - нажимной стакан; 9 - изолирующая подвеска контактной щеки. Далее освобожденное верхнее кольцо гидравлическими домкратами возвращается в исходное положение и по снятии давления с гидроцилиндров верхнего кольца система возвращается в исходное положение. Главное преимущество устройств этой конструкции заключается в возможности пользоваться дистанционным управлением перепуска электродов и отсутствии приваренных к их кожуху электрода лент, что обеспечивает более гладкую поверхность электрода, а, следовательно, и лучший контакт между щекой и электродом. Эти факторы обусловили широкое применение рассмотренных выше устройств.

 

 

Рисунок 5 – Гидроподъемник перемещения

 

 

На рисунке  под цифрами:

1 - плунжер; 2 - траверса; 3,8 - цилиндр фиксатора; 4,6 - стакан; 7 - ролик фиксатора; 9 - несущий цилиндр.

 

3.2.1.3 Свод  печи и газоотвод

 

Свод  ферросплавной печи должен обеспечивать полную герметизацию подсводного пространства, так как образующиеся в процессе проведения восстановительной плавки газы содержат около 85% СО и являются высокотоксичными и взрывоопасными. Для предупреждения взрыва из-за подсоса воздуха работу проводят, поддерживая под сводом положительное давление, составляющее примерно 4,9 Па (0,5 мм вод.ст.).

 

 

Рисунок 6 – Металлический секционный охлаждаемый  свод печи мощностью 21 МВА

 

На рисунке  под цифрами: 1 - сводовое кольцо; 2 - опорный кронштейн; 3 - водоохлаждаемая секция свода; 4 – водоохлаждаемая центральная секция свода; 5 - крышка взрывного клапана; 6 - отверстие для отвода газа.

Для предотвращения выбивания газа из-под свода его  уплотняют, применяя песочный затвор (к  своду крепят нож затвора).

В печах, у которых шихту загружают  в воронку, установленную вокруг электрода, уплотнением свода служит сама шихта. Добиться полной герметизации в этом случае практически невозможно и на поверхности шихты бывают видны язычки пламени сгорающей окиси углерода. Если шихту загружают по трубам, то для уплотнения электродов в своде пользуются водяным затвором или сальниковой набивкой.

В отечественной  практике наиболее широкое распространение  получил металлический десятисекционный водоохлаждаемый свод (рисунок 6), который снизу футеруется огнеупорным бетоном а сверху — шамотным кирпичом. Секции собирают в сводовом кольце и подвешивают к девяти кронштейнам, опирающимся на рабочую площадку. Кольцо и кронштейны также охлаждаются водой. Отдельные секции свода друг от друга и свод в целом электрически изолируют.

В своде имеются  три отверстия для электродов, в которые вставляют загрузочные воронки, состоящие из трех секций, выполненных из огнеупорного бетона, с медным водоохлаждаемым змеевиком. Кроме того, в своде предусматривают еще два отверстия для установки газоотводов к газоочистке и семь отверстий для установки взрывных клапанов. Газопровод отбора газа (газоотвод) присоединяют к своду с помощью водоохлажлаемого стакана; внутри газоотвода размещают форсунки для смыва пыли.

Широко распространен  и свод, выполненный в виде стального  водоохлаждаемого каркаса с футеровкой, выполненной из фасонного огнеупорного кирпича или блоков из огнеупорного бетона.

 

3.2.1.4 Водяное  охлаждение

 

Температура в зоне работы электрододержателя на мощной печи достигает 400⁰С, а в случае образования свищей может подниматься до 1000 С. Условия работы оборудования, расположенного над открытым зеркалом расплава в рафинировочных печах, также очень тяжелы, поэтому для нормальной работы электродержателя и токоподвода его необходимо охлаждать.

На открытых печах охлаждаются токоподводящие трубы, контактные щеки, кольца электродержателей, подвижные и неподвижные башмаки, коробки несущих цилиндров и  поверхности несущих конструкций, наиболее нагревающихся от колошника.

На закрытых печах дополнительно устраивают цепи водяного охлаждения свода, загрузочных  воронок и трубочек, водяного затвора  и газоотвода. В отдельных случаях применяют охлаждение кожуха печи и амбразуры летки.

На каждую цепь водяного охлаждения вода подаётся из распределительной колонки и  каждая питающая ветвь снабжена вентилем, позволяющим регулировать подачу воды. На участке гибких шин вода подается и отводится по резиновым шлангам, защищенным изоляцией из асбестового  шнура.

Во избежание  отложения накипи на стенках охлаждаемых  деталей и трубопроводов температура охлаждающей воды не должна превышать 50 С. Охлаждающую воду желательно химически обрабатывать, вводя в неё стабилизирующие добавки. Давление воды в питающих ветвях должно составлять не менее 300 кПА (3 атм.).

Часовой расход воды на открытых печах достигает 3-5 м на 1000 кВА установленной мощности трансформатора, часовой расход воды на охлаждение металлического свода может достигать 150 м.

 

3.2.1.5 Устройство для прожига и заделки летки

 

В большинстве  случаев при вскрытии летку прожигают  электрической дугой, пользуясь специальным аппаратом. Этот аппарат подключен к одной из фаз печного трансформатора на напряжение между фазой и подиной печи или (реже) питается от специального трансформатора. Летку прожигают железным прутом или непосредственно электродом. Также широко применяют кислородный прожиг, а в последнее время стали практиковать разделку летки, просверливая ее буром.

Для механизированной заделки летки пользуются пневмопушкой или машиной с электромеханическим приводом, которые выдавливают предназначенную для заделки летки массу непосредственно в легочный канал.

 

3.2.2 Электрическое  оборудование

 

3.2.2.1 Электрическая  схема печи и режим её работы

 

Электрическая схема питания ферросплавной печи представлена на рисунке7. Печь питается от двойной системы распределительных шин понизительной подстанции через высоковольтные разъединители, сблокированные таким образом, что питание может происходить одновременно только от одной системы шин. Для очень мощных печей применяют глубокий ввод тока высокого напряжения, минуя понизительную подстанцию, непосредственно на печные трансформаторы, преобразующие его на рабочее напряжение.

Для каждого  технологического процесса и каждой ферросплавной печи, являющейся мощным и энергоемким потребителем электроэнергии, существует оптимальный электрический режим, определяемый таким соотношением между основными электрическими характеристиками печи (мощностью, силой тока и напряжением), когда достигается наиболее высокая производительность печи при минимальном расходе электроэнергии на тонну выплавляемого сплава. Определение оптимального режима является важнейшей задачей производственного персонала.

 

Рисунок 7 – Схема первичной коммутации ферросплавной печи

 

На рисунке  под цифрами: 1 - высоковольтные разъединители; 2 - измерительные трансформаторы; 3 и 5 - трансформаторы тока цепей защиты и реле автоматики; 4 - выключатель; 6 - печной трансформатор; 7 - короткая сеть;8 - ванна печи; 9 - электроды; 10 - измерительный трансформатор напряжения; 11 - высоковольтные предохранители.

При непрерывных  процессах печь все время находится  под током и работает по относительно постоянному электрическому режиму, в то время как шлаковые процессы характеризуются менее спокойным  режимом.

 Для процессов, протекающих с проплавлением ванны, характерна различная нагрузка в разные периоды плавки и неспокойный электрический режим работы печи. Картина распределения тока в ферросплавной печи зависит от характера процесса. При непрерывных бесшлаковых процессах под каждым электродом образуется газовая полость, стенками которой являются раскаленная шихта, днищем - расплав, сводом - электрод. Электрический ток образует дуговой разряд между электродом и стенками полости и расплавом. Некоторое количество тока шунтируется между электродами через шихту и при этом мощность, выделяемая током в газовых полостях, является главной составляющей полезной мощности печи. Разогрев шихты вне зоны реакции нерентабелен, и поэтому всегда стремятся работать с «холодным колошником», т. е. уменьшать до минимума выделение тепла на колошнике печи. На печах, работающих с проплавленнем шихты на шлаковых процессах, практически вся мощность выделяется в дугах и при прохождении тока через шлак и сплав от одного к другому. Тепло, выделяющееся я в шлаке, и в сплаве, является полезным теплом, так как для нормального протекания процесса требуется надлежащий прогрев как сплава, так и шлака. В отдельных случаях при шлаковых процессах печи могут работать в бездуговом режиме, и тогда вся мощность будет выделяться в расплаве. Рабочее напряжение, подводимое к печи, должно быть достаточным для развитя требуемой мощности и обеспечения надлежащего дугового режима. В связи с различием тепловых условий, в которых находятся дуги, напряжение, требуемое для их образования, различно. Закрытая дуга бесшлакового процесса требует для своего поддержания меньшего напряжения, чем дуга, горящая на поверхности шлака и открытая со всех сторон. Напряжение, пониженное против оптимального приводит к потере дугового режима и росту потерь мощности в электрической цепи (т, е. в трансформаторе, сети, электродах и контактах), пропорционально квадрату падения напряжения.

При чрезмерном повышении напряжения увеличивается, длина дуг и растут потери тепла  на колошнике и улёт восстановительных  элементов, особенно кремния, марганца. Температура на подине печи из-за высокой посадки электродов снижается, что затрудняет выпуск слава и приводит к серьезным затруднениям в работе летки.

Общепринятой  методики выбора электрических параметров ферросплавной печи не разработано  и их выбирают, исходя из принципа подобия  параметрам, характерным для хорошо работающих печей.

С точки  зрения сходимости с практическими  данными наиболее рационален метод  А.С. Микулниского (формула 1), согласно которому:

                                                                                                       (1)

где U_п.ф - полезное фазное напряжение, В; Рпол - полезная мощность, кВт; С - коэффициент пропорциональности, определяемый по данным действующих печей и составляющий для ферросилиция 3,4 (при n = 0,33), для силикомарганца 6, для углеродистого феррохрома 8, для углеродистого ферромарганца 5,5 и для силикокальция 6 (при n =0,25 в этих случаях).

Так как  в одной и той же печи приходится выплавлять различные сплавы и не всегда можно обеспечить стабильное сопротивление шихты и расплава, то печной трансформатор надо выбирать с большим числом ступеней напряжения, что позволяет подбирать и поддерживать оптимальный электрический режим плавки для конкретных условий ее ведения. Коэффициент мощности (cos ф) печной установки, определяемый отношением активной мощности установки к полной, с повышением напряжения увеличивается, что объясняется ростом активного сопротивления в результате увеличения сопротивления дуг, представляющего собой активную нагрузку. При росте напряжения растёт полезная мощность установки, которая равна активной мощности, за вычетом активных электрических потерь в токопроводе.

 

3.2.2.2 Определение  мощности трансформатора

 

Особенностью  руднотермических процессов является непрерывность плавки и, следовательно, непрерывное использование трансформатора на полную мощностью, поэтому с увеличением мощности трансформатора в определенных пределах снижается удельный расход электроэнергии и улучшаются технико-экономические показатели производства. Так, при переходе от печи мощностью 16,5МВА к печи мощностью 24 МВА удельные капиталовложения снижаются на 5-7% и уменьшаются эксплуатационные расходы на 7-8%. Производительность труда при этом увеличивается примерно на 30%.

Для определения  требуемой мощности трансформатора пользуются формулой 2: