Проектирование и устройство электросталеплавильных агрегатов

На печах ДСП-100 подвод тока к поверхности электрода  осуществляется бронзовой водоохлаждаемой щекой, к которой электрод прижимается хомутом из немагнитной стали. На печах средней емкости электрод зажимается в неподвижном хомуте перемещением токоведущей щеки (рис. 32). Токоведущие щеки изготовляют из красной меди, хромистой бронзы (1% Сr) или латуни (80% Сu, 20% Zn). Поверхность контакта должна обеспечивать плотность тока в контакте, не превышающую допустимых значений. В частности, для контакта медь — графит рекомендуется, чтобы плотность тока не превышала 2,6 А/см².[7]

Наиболее распространённые в настоящие время  пружинно-пневматические зажимы электродов. Зажим электрода осуществляется усилием пружины, передаваемым через рычаги и тяги на хомут. Подобные зажимы  на действующих электродах обеспечивают контактное давление между головкой и электродом  30-100Н/см², что достаточно для удержания электрода, но контактное сопротивление при этом получается достаточно высокое.

Пружинно-пневматическая конструкция  зажима обеспечивает постоянство контактного  давления независимо от внешних и  головки, давления воздуха в воздухопроводе и др. и позволяет с пульта печи дистанционно управлять зажимом электрода. На печах с трансформаторами большой мощности применяют и чисто пневматические зажимные устройства, так как для зажимания электродов большого диаметра требуются очень мощные пружины. При падении давления в воздухопроводе пневмоцилиндр такого устройства автоматически подключается к резервному баллону, обеспечивающему нормальную работу устройства в течение суток.

Рис 11.2 - Пружинно-пневматическое зажимное устройство

1 - головка электрододержателя; 2 - рукав; 3- токоподвод; 4 – пневмоцилиндр; 5- пружинный зажим.

Пружинно-гидравлический зажим  по конструкции аналогичен пружинно-пневматическому  и отличается от него, тем что  для отжима используется гидроцилиндр. Преимуществом этих механизмов является меньший диаметр отжимного цилиндра, но при этом необходима установка  насоса.[8]

Рис 11.3 – Зажимной мехнизм. А -  Зажим колодкой с отжимным цилиндром на одной оси с пружинами; Б  и В - -  Зажим колодкой с отжимным цилиндром, усилие которого передаеться через систему рычагов; Г – Зажим электрода хомутом.

Механизм зажима электрода  должен создавать постоянную независимую  от внешних условий( например, различное тепловое расширение электрода и корпуса электрододержателя), силу для зажима  с целью изменения длины (перепуск) электрода при дистанционном управлении операций с пульта печи. Для зажима электрода используют асинхронный двигатель, работающий на низкой частоте (3-6 Гц) и пониженном напряжении. Двигатель работает в режиме торможения, чем создаётся постоянный крутящий момент, который с помощью специального планетарного редуктора преобразуется в усилие режима[8]. На печах наиболее распространены пружинно-пневматические механизмы зажимы электрода: зажим-за счет потенциальной энергии предварительно сжатых пружин, отжим при помощи пневмо-цииндра, сжимающего пружины. На крупных печах, укомплектованных насосной станцией возможна замена пневмопривода с давлением 0,3…0,4 Мпа на гидропривод с целью уменьшения диаметра отжимающего цилиндра. При пневмо-эксцентриковом зажиме усилие от подвижного пневмоцилиндра через ролик, движущийся по поверхности спирали Архимеда передаётся на зажимной хомут. Параметры спирали обеспечивают самоторможение ролика. При этой схеме зажима при небольших габаритах привода можно развивать практически любые усилия прижима электрода к головке. Отжим производиться при помощи того же пневмо-цилиндра, который выполнен двухходовым.

Да измерения усилия зажима электрода в головке электрододержателя с целью определения необходимости регулировки или проведения профилактического ремонта механизма применяют специальное устройство

Оно представляет собой гидравлический цилиндр с плунжером на концах,  которого имеются полукруглые щёки. Радиус щёк равен радиусу электрода. На верхнюю часть цилиндра устанавливают  обычный манометр, который отградуирован  таким образом, что показывает величину усилия зажима электрода.. Роль одной из щёк играет плунжер, а вторая щека соединяется с цилиндром с помощью щаровой опоры. В пространстве между плунжером и внутренней поверхностью цилиндра заливают масло, для чего предварительно выворачивают штуцер с манометра. Уплотнение зазоров между цилиндром и плунжером достигается за счет установки трех поршневых колец. При утечке масла и смещении плунжера относительно первоначального положения, производят за счет вращения шаровой опоры. После уточнения положения шаровой опоры фиксируют контргайкой. Для предотвращения выпадения плунжера из цилиндра на его наружной поверхности имеются глухие проточки, а в стенке цилиндра установлены упорные винты.

Измерения усилия производят следующим образом. Во время холодного  или капитального ремонта, устройство при помощи крана вставляют в  головку электрододержателя вместо электрода при отжатом положении хомута. Затем устройство зажимают и по показанию манометра определяют величину усилия. При недостаточном усилии производят регулировку или ремонт механизма зажима электрода [8].

Зажимные устройства на большегрузных  печах располагают сверху, а на средних печах — внутри рукава, представляющего собой консоль  коробчатого типа, сваренную из углового и листового железа и усиленную  ребрами жесткости. К одному концу  рукава крепят головку электрододержателя, другим рукав прикрепляют к каретке или подвижной стойке. На электропечах ДСП-100 участок рукава Длиной 1,3 м от головки, работающий в особо тяжелых тепловых условиях, выполняют водоохлаждаемым.

В конструкциях электрододержателя с кареткой подвижные части 
перемещаются вдоль вертикальных неподвижных стоек прямоугольного сечения. Для жесткого и точного перемещения электрода. необходимые расстояния поверхности стоек, по которым перекатываются 8 или 16 направляющих роликов каретки, должны быть строго параллельными. Перемещение каретки вверх и вниз осуществляется по схеме полиспаста на тросах либо каретку опирают на рейку; последняя приводится в действие специальным приводом. В крепления к каретке или колонне электрододержателей изолируются от остальных конструкций асбоцементом или миканитом. Опоры трубошин или крепления к каретке осуществляют через изоляцию. Для осуществления электрической изоляции шток имеет разъём, который обслуживается через специальное окно в рукаве.

Для обеспечения необходимой  жесткости все три стойки печи 
ДСП-100, опирающиеся на поворотную консольную площадку, внизу 
скреплены между собой раскосами, а вверху связаны общей площадкой. Значительная часть массы подвижных частей (электрода, рукава, каретки) уравновешивается контргрузом, размещенным внутри 
стоек.

Рукава электрододержателей печей средней емкости связаны 
с особой подвижной «телескопической» стойкой в одну Г-образную 
конструкцию, перемещающуюся вниз и вверх внутри неподвижной 
стойки. Неподвижные стойки представляют собой три пустотелых колонны, связанные в одну общую конструкцию и покоящиеся на одной общей платформе. Вдоль неподвижных стоек в направляющих перемещаются противовесы, частично уравновешивающие силу тяжести телескопической стойки и электрода.

В электрододержателях с телескопической стойкой упрощается 
расположение зажимного устройства и токоведущих шин, однако 
заметно возрастает масса подвижных частей и расход металла. Преимуществом рукавов коробчатого сечения является меньшая масса при том же моменте сопротивления, что и у круглых рукавов, т.е. требует меньшего расхода материалво [7]. Поэтому выбор конструкции рукава зависит от  конкретных условий работы печи. В последнее время для изготовления рукавов применяют немагнитную нержавеющую сталь, что позволяет уменьшить их нагрев за счет вихревых токов.

Головки  электрододержателей выполняются водоохлаждаемыми. По способу изготовления головки могут быть литыми или сварными, изготовленными либо из стали, либо из цветных металлов.

Рис 11.4 - Головка электрододержателя.

1. Консоль, 2 – зажим, 3 – охладительная коробка

Подвод тока к головке  осуществляется двумя парами трубошин. Одна пара подходит к двум основным контактным щёкам, а вторая пара соединяется с прижимной колодкой при помощи гибких плоских шин. Водоохлаждаемая полость головки образуется литым корпусом и проверяемой к ней пластиной. Прижимная колодка также выполняется водоохлаждаемой. Корпус головки внутри разделен на несколько секций и вода, поступающая из трубошины переходит из секции в секцию равномерно охлаждает головку.

Механизм передвижения электродов имеет исключительно важное значение для работы дуговой печи, т.к. с  его помощью поддерживают заданную длину дуги, что в свою очередь  определяет качество автоматического  регулирования электрического режима плавки в виде подаваемой в печь активной мощности электрических кпд.

Механизм приводов может  быть с гибкой или жесткой связью .В случае гибкой связи усилий от электродвигателя передается к насушей конструкции с помощью троса, наматываемого на барабан редуктора. Эта конструкция исключает поломки графитированных электродов, когда электрод упирается в неэлектропроводный материал – кусок кирпича, извести и т.п. или когда противовес садиться на ограничивающие выступы внутренней стоики, поскольку пи этом натяжения троса исчезает и барабан провёртывается при гладкой рабочей поверхности. Недостаток – сложность замены длинно троса, а также значительная его упругая деформация вызывающая потри времени на установление заданного режима горения электрической дуги.

Рабочим органом механизма  с жесткой связью является зубчатая рейка

Рис 11.5 -  Механизм перемещения электродов с реечной передачей дуговой сталеплавильной печи ДСП-100.

1. Редуктор;  2- электродвигатель;  3- реечная передача; 4- противовеса; 5 – каретки; 6- перемещающейся ролики; 7- направляющим колонны; 8 – электрододержателя; 9- пружинно-пневматического зажима 9.

 

Сцепленная с шестерней  на выходном валу двухступенчатого червячного редуктора. Преимуществами механизма  с реечной передачей является меньшая инерционность  и большая надежность и простота обслуживания. Во избежание возможных поломок графитированного электрода упирающегося в кусок металлошихты при ручном управлении, предусмотрено принудительное передвижение несущей конструкции как вверх так вниз при помощи пружины-демпфера, установленной в месте крепления зубчатой рейки, с последующим воздействием на путевой выключатель и отключение приводного электродвигателя.

Несущая конструкция в  виде Г-образной стойки удобно сочетается с гидроприоводом, размещая внутри подвижной стойки гидроцилиндр одностороннего действия. Плунжер закрепляют неподвижно в шахте полупортала. Применение гидропривода упрощает кинематическую схему механизма передвижения электродов, уменьшает габариты шахты из-за отсутствия противовесов и улучшает управляемость печей.

Рабочей жидкостью служит масло или водомасляная эмульсия при давлении (6.5 Мпа). Обязательным условием быстродействия системы является жёсткость всех маслопроводов-от системы  управления до силового цилиндра. Поэтому  гибкие шланги подающие жидкость к  цилиндрам заключают в металлические  рукава, чтобы предупредить возможное  их раздувание при гидравлических ударах. При выполнении этого условия  и качественном изготовлении гидропривод  позволяет получить быстродействующую  малоинерционную систему автоматического  регулирования электрического режима, применяемую на современных дуговых  печах.

Рекомендуемая скорость подъёма  электродов 2,5… 6 м/мин. Для быстрой  ликвидации возможного кз. Особенно при расплавлении твердой металлошихты; скорость спуска 1…2 м/мин.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Егоров А.В. Электроплавильные печи черной металлургии : учебник для вузов. / А.В. Егоров. М.: Металлургия, 1985. 280 с.

2. Свенчанский А.Д. Электрические промышленные печи: Дуговые печи и установки специального нагрева : учебник для вузов. / А.Д. Свенчанский, И.Т. Жердев, А.М. Кручинин и др. ; под ред. А.Д. Свенчанского ; Изд 2-е, перераб. и доп. М.: Энергоиздат, 1981. 296 с.

3. Поволоцкий Д.Я. Устройство и работа сверхмощных дуговых сталеплавильных печей. / Д.Я. Поволоцкий, Ю.А. Гудим, И.Ю. Зинуров и др. М. : Металлургия, 1990. 176 с.

4. Сойфер В.М. Дуговые печи в сталелитейном цехе. / В.М. Сойфер,Л.Н.Кузнецов. М.: Металлургия, 1989. 176 с.

5. Никольский JI.E. Тепловая работа дуговых сталеплавильных печей. / Л.Е.Никольский, В.Д. Смоляренко, Л.Н. Кузнецов. М.: Металлургия, 1981. 320 с.

6.  Дуговая сталеплавильная печь: Методические указания к выполнению домашних заданий, курсового и дипломного проектов по специальному курсу «Электрометаллургия стали и ферросплавов»/ В.Т. Луценко, В.А. Павлов, А.И. Докшицкая. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ,2006.43с.

7. Конструкция и проектирование агрегатов сталеплавильного производства/   В.П. Григорьев, Ю.М. Нечкин, А.В. Егоров, Л.Е. Никольский. – М.МИСИС. 1995.-512 с.

8. Дуговые сталеплавильные  печи. Атлас. / И.Ю. Зинуров, А.И.Строгнов, Л.К. Кузнецов и др. – М.: Металлургия. 1974.-180с.

 

 

 

 

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 5

1 ДУГОВАЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ 6

2 ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ 40ХН 8

3 РАСЧЕТ РАЦИОНАЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ПЕЧИ 12

3.1 Расчет ванны 13

Оценивая ванну  с точки зрения полноты протекания рафинировочных процессов при ее проектировании, обычно, принимается  величина 14

3.2 Расчет размеров свободного плавильного пространства 17

3.3 Расчет размеров подсводового пространства 18

4 РАСЧЕТ РАЗМЕРОВ ГАЗООТВОДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ 20

5 ВЫБОР КЛАДКИ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ 22

5.1 Конструкция пода 22

5.2 Конструкция стен 23

5.3 Конструкция свода 24

6 ВЫБОР МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРА 25

7 РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ 26

8 ВЫБОР СТУПЕНИ МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПО ПЕРИОДАМ ПЛАВКИ 27

8.1 Период плавления 27

8.2 Окислительный период плавки 31

8.3 Восстановительный период плавки 31

8.4 Выбор вторичного напряжения и тока для установленного числа ступеней мощности трансформатора 35

9 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ПЕЧИ 1

10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ ПЕЧИ 9