Электро духовая печь

Электродуговая печь

Дуговая печь – это прибор, в котором плавление металла происходит за счет тепла, выделяемого электрической дугой.

Данная печь стала более эффективным и экологически чистым, но энергоемким аналогом доменных печей, используемых в черной и цветной металлургии. Емкость дуговой печи может быть от 0,5-400 тонн, температура плавления может быть выше 3000 °C. Основной материал такой печки это:

Нагревательный элемент в электродуговой печи состоит из трех графитовых электродов с держателями, к которым подключаются кабели, проводящие трехфазный переменный электрический ток. Корпус печки имеет форму цилиндра со сферической нижней частью, куда закладывается плавильный материал. Между металлом внутри плавильни и электродами при подаче напряжения образуется электрическая дуга и происходит нагрев.

Внутри стенки печки имеют огнеупорную изоляцию, а снаружи — прочный стальной кожух. В комплекте могут быть водяные охладители. Сверху печь имеет съемный свод с отверстиями для электродов, он препятствует утечке газов и тепла. Расплавленный металл сливается через специальный желоб при наклоне печки. Также, в конструкции предусмотрены окна для наблюдения за процессом плавки, взятия проб, для слива шлака.

Для работы печки необходимо и сопутствующее оборудование: трансформатор (подключенный к высоковольтной линии электропередач), регулятор мощности, подъемные механизмы, кабели разной проводящей силы, а также множество контрольных, измерительных, регулирующих работ, аппаратов. Важнейшим дополняющим элементом электродуговой печи является трансформатор, от его мощности зависит продолжительность плавления металла. Трансформатор регулирует необходимые параметры напряжения электродуги: максимальное для начала плавления и постепенное уменьшение в дальнейшем процессе для сохранения рабочего состояния элементов печи.

Электродуговые печи применяются во многих отраслях промышленности, не только в металлургической, но и в химической, например, для производства фосфора, карбида кальция. Агрегаты меньшей емкости используются в небольших цехах, в лабораторных условиях для пробных плавок и экспериментов, в ювелирной промышленности, медицинской сфере, художественном промысле и во многих других областях деятельности человека.

Определившись с конструкцией и материалами, необходимо заранее установить емкость печки. Размер печи зависит от показателей мощности сети и напряжения, которое может дать трансформатор.

Также электроды можно сделать своими руками из куска графита от старого электрода, или взять его из батарейки. Графитовый электрод должен быть ребристым, с обеих сторон в него присоединяют многожильный медный провод с надежной изоляцией.

Для теплоизоляции стенок внутри электропечи применяют слюду, снаружи — цементную плитку толщиной до 10 см. Дно печи изолируется кирпичом и дополнительно стальным листом с бортиками. Внутри печь заполняется графитовым порошком, его можно получить от натирания старого углеграфитного электрода напильником. В центре печи в графитовой массе делается отверстие для плавки металла. Медные провода подключаются к трансформатору. Размер печи может меняться, но схема изготовлении своими руками остается неизменной.

Еще один вариант создания электродуговой печки своими руками — с использованием горшков. Для создания печки сначала понадобятся два горшка разного диаметра 20 см. и 5 см., в которых высверливаются отверстия одинакового диаметра на одном расстоянии. Схема дуговой печи включает в себя два углеродных электрода (от дуговой лампы), которые с противоположных сторон насквозь проходят через подготовленные проемы сквозь стенки двух горшков и встречаются в полости меньшего.

В большой горшок засыпается песок и помещается маленький горшок, на дне которого высверливается еще одно небольшое отверстие.

Углеродные электроды покрываются по всей длине огнестойкой глиной и вставляются в подготовленные проходы. Просверленные места хорошо замазывают глиной, чтобы не терялось тепло. Поверх изолированных электродов насыпают слой песка и утрамбовывают его небольшим количеством воды.

Крышку для печки можно сделать из подставки для горшка, оборудовав его ручками. К одному электроду прикручивается стеклянная трубка для регулировки работы, другой остается в фиксированном положении. Электроды латунными или медными зажимами подключаются проводами через предохранитель к сети.

Для создания понадобится огнеупорный кирпич, в котором высверливаются два отверстия: одно для графитового стержня (из батарейки), а второе для графитового тигля. Между этими элементами и будет возникать электрическая дуга. Стержень и тигель через зажимы подключаются к медным изолированным проводам и последовательно, с сопротивлением подключается к сети. Металл помещается в тигель, дуга зажигается вручную, как на сварочном аппарате и замыкается. Такой вариант печки, сделанный своими руками, подойдет для небольших объемов плавления металла.

Электродуговые печи

По «Основам технологии»

Наибольшее распространение получили трехфазные дуговые печи с тремя электродами и непроводящей подиной. По принципу нагрева эти печи относятся к типу электродуговых печей прямого действия. В них электрические дуги горят непосредственно междукаждым из электродов и металлической садкой. Нагрев металла происходит в основном за счет тепла, излучаемого дугами. Емкость печей в СССР регламентирована ГОСТ 7206—63. Предусмотрены следующие емкости печей: 0,5; 1,5; 3,0; 6,0; 12,0; 25,0; 50,0; 100, 200, 300, 400 m.

По способу загрузки печи делятся на два типа: печи с загрузкой сверху и печи с загрузкой через рабочее окно. Через рабочее окно загружают печи небольшой емкости, причем загрузка производится или завалочной машиной при помощи мульд, или лотками и в редких случаях вручную специальной лопатой. Печи с загрузкой через окно имеют стационарно укрепленный свод и более простую конструкцию, чем печи с загрузкой сверху.

Более совершенным способом является загрузка печей сверху,хотя она и вызывает значительные усложнения конструкции печи, так как при этом возникает необходимость подъема и отвода свода в сторону. Шихта загружается в один прием в течение 3—6 мин при помощи специальной корзины (бадьи). Резкое сокращение (в 8—10 раз) продолжительности загрузки по сравнению с загрузкой через рабочее окно позволяет повысить производительность печи. Кроме того, при загрузке сверху достигается снижение расхода электроэнергии, лучшее использование объема печи засчет загрузки большого количества шихты, облегчение условий труда.

Печи с механизированной загрузкой сверху разделяются на три типа: 1) печи с выкатываемым корпусом (ванной); 2) печи с откатываемым сводом; 3) печи с поворотным сводом.

В печах с выкатываемым корпусом свод подвешивается к не­подвижному порталу. Откат корпуса осуществляется при помощи гидравлического цилиндра или электромеханического привода по рольгангу. В печах с откатывающимся сводом корпус печи неподвижен, а свод вместе с электродержателями подвешен к пор­тальному мосту, который может перемещаться по рельсам, уло­женным по обеим сторонам печи.

Наиболее рациональной и распространенной в последнее время является конструкция печи с поворотным сводом. Свод при помощи специальных механизмов приподнимается над корпусом печи на 150—200 мм и отворачивается в сторону на угол 95— 110°. Печи с отворачивающимся сводом имеют следующие преимущества: почти полное отсутствие механических сотрясений кладки печи при подъеме свода, меньший вес печи и ее перемещающейся части, некоторое удешевление конструкции. Подобную конструкцию имеют наши печи большой емкости (см. рис. 109). От емкости печи зависит мощность трансформатора, от которого питается печь, размеры ее рабочего пространства, диаметр электродов и другие технические характеристики. Наиболее важные технические данные печей емкостью 50, 80 (100) и 180 (200) т приведены в табл.1.

Общее устройство типовой электродуговой печи ДСП-80 емкостью 80 т представлено на рис. 109.

Основной несущей металлоконструкцией печи является двухсекторная люлька 1, на которой смонтированы кожух печи 2 с футеровкой, консольный мост З с механизмом поворота и подъема 4 и механизм вращения ванны вокруг вертикальной оси.

Технические данные электродуговых печей большой емкости

Консольный мост покоится на литой опорной плите, насаженной на вертикальный вал. К консольному мосту на четырех цепях подвешен свод 5, который поднимается и поворачивается вместе с порталом. Свод набран из огнеупорного кирпича в металлическом кольце 6. Через свод пропущены три графитированных электрода 7. Зазоры между электродами и сводом уплотнены водоохлаждаемыми кольцами 8. Подъем и опускание электродов осуществляется электрическим приводом 9, связанным с рукавами 10 и каретками,передвигающимися по неподвижным стойкам 11, укрепленным на опорной люльке. Печь снабжена приводом для наклона 12 в сторону сливного желоба 13 и главного рабочего окна 14. Загрузка печи производится сверху бадьей 15. При загрузке свод печи поднимается и отворачивается в сторону вместе с консольным порталом. Отдельные элементы конструкции печи ДСМ-80 и других печей рассматриваются ниже.

§ 2. Механическое оборудование печи

Кожух печи выполняется сварным или клепаным из листового железа толщиной 10—30 мм. Он должен обладать достаточной прочностью, чтобы выдержать футеровку, металл и шлак, свод и давление расширяющейся при нагреве кладки, причем нагрев самого кожуха не должен превышать 100—150° С. Кожух имеет, обычно коническую или цилиндрическую форму. Коническая форма облегчает изготовление наклонной кладки печи и заправку откосов, увеличивает стойкость футеровки. Для увеличения прочности кожуха его укрепляют вертикальными ребрами, и горизонтальными поясами жесткости. Днище кожуха больших печей делают сферической формы, которая обеспечивает высокую прочность и минимальный вес кладки ономожет быть также коническим с плоской центральной частью или плоским.

Сводовое кольцо служит опорой для огнеупорной кладки свода сварное или клепаное кольцо имеет водяное охлаждение что повышает его стойкость.

В печах с загрузкой сверху для обеспечения герметичности стыка свода и кожуха устраивается песочный затвор. Кольцо свода имеет внизу выступ — нож, который входит в заполненную песком полость верхнего кольцевого пояса жесткости.

Рабочее окно служит для загрузки печей малой емкости, а также для введения различных добавок и флюсующих материалов заправки подины и откосов и др. В печах емкостью 80 т и выше для ускорения этих операций устраивают дополнительно боковое окно Рабочее окно обычно имеет следующие размеры: ширина — 0,4—0,35 диаметра плавильного пространства, высота — 0,8 ширины окна. Окно обрамляется литой или сварной рамой прикрепляемой к кожуху печи. Вверху рамы устанавливают водоохлаждаемую коробку. Рабочее окно перекрывается пустотелой водоохлаждаемой заслонкой. Герметичность прилегания заслонки к арматуре окна обеспечивается наклоном (порядка 5—6° к вертикали) направляющих рамы, в которых движется заслонка Движение заслонки обеспечивается пневматическим или электриче­ским приводом.

Слитой желоб предназначен для выпуска металла в ковш. Выпускное отверстие — круглое (диаметром 120—150 мм) или прямоугольное (150X250 мм), устраивается с противоположной стороны рабочего окна. На время плавки оно заделывается сухим дробленым доломитом. К выпускному отверстию примыкает металлический желоб, футерованный шамотным кирпичом с огнеупорной обмазкой. Длина желоба всего 1—2 м, чтобы при выпуске не вызывать заметного охлаждения и излишнего окисления жидкого металла.

Уплотняющие кольца (экономайзеры) закрывают промежуток между отверстием в своде и электродом. Они предохраняют электроды от излишнего окисления и нагрева газами, выходящими из печи, обеспечивают герметичность зазора между электродом и сводом. Уплотняющее кольцо выполняется из стали или бронзы в виде полой цилиндрической водоохлаждаемой коробки, которая устанавливается на свод или утоплена в кладку свода. Довольно распространены кольца в виде змеевика из цельнотянутой трубы опускаемого в зазор.

Электрододержатели предназначены для подвода тока к электродам и удержания их на определенной высоте в печи. Электрододержатель состоит из головки, пружинно-пневматического зажима, рукава, телескопической стойки и жесткой части вторичного токоподвода.

Головки электрододержателей изготавливают из стали, бронзы тили латуни и делают водоохлаждаемыми.

Наиболее распространены пружинно-пневматические электрододержатели (рис. 110),которыми оборудованы и печи ДСП-80. Бронзовая контактная головка 1 прижимается к электроду 2 при помощи внешнего хомута 3. Зажим электрода производится пружинным механизмом, состоящим из пружины 4, рычагов 5 и плеч 6.

Отжим осуществляется пневматическим цилиндром 7 с поршнем 8. Перепуск электрода производится дистанционно, с поста управления. Головка электрододержателя крепится к рукаву (консоли), представляющему собой сварную прямоугольную коробчатую балку 9. Рукав прикрепляется к каретке или подвижной стойке, с которой образует Г-образную конструкцию, перемещающуюся в вертикальном направлении внутри неподвижной стойки.

Перемещение электродов осуществляется электрическим или гидравлическим приводом. Печь ДСП-80 оснащена электрическим приводом. Подъем каждого из трех электродов производится рейкой с приводом от электродвигателя, через двухступенчатый червячный редуктор. Опускание электродов происходит под действием веса несбалансированной части подвижных масс электрододержателя и самого электрода, при отсутствии электрода — принудительно при помощи рейки. Ход электродов 3600 мм. Скорость перемещения: при подъеме 1,8—2,5 м/мин, при спуске 1,0—1,5 м/мин. Управление перемещением электродов — автоматическое.

Источники:
Электродуговая печь
Узнайте, для чего используют электродуговую печь. Как изготовить электродуговую печь своими руками из подручных материалов
http://poluchi-teplo.ru/pch/spec/elektrodugovaya-pech.html
Электродуговые печи
Механическое оборудование печи. Форма и размеры плавильного пространства электродуговой печи. Футеровка основной электродуговой печи. Электрооборудование печи. Выплавка стали методом полного окисления. Жаропрочные стали и сплавы. Системы газоотвода.
http://mirznanii.com/a/190839/elektrodugovye-pechi

COMMENTS