Ускоренный подъем электродов необходим для быстрой ликвидации толчков тока в период расплавления, что облегчает работу электрической аппаратуры и снижает непроизводительные потери электрической мощности.
Быстродействие механизма подъема зависит от скорости установившегося движения и от времени разбега. Время разбега определяется инерционностью системы, скоростью переходных электромагнитных процессов в регуляторе.
Механизм перемещения электродов обычно состоит из электродвигателя, червячного или червячно-цилиндрического редуктора, канатной, реечной или винтовой передачи, а также конструкции несущих электродов. Применяют шунтовые электродвигатели постоянного тока, снабженные последовательной обмоткой для получения линейных характеристик. По эксплуатационным, регулировочным и динамическим показателям реечный механизм значительно превосходит канатный. Гидравлические регуляторы имеют следующие достоинства: небольшие габариты и масса, высокое быстродействие вследствие малой инерции системы, плавность регулирования, устойчивость, простота и надежность, предохранение от перегрузок и поломок.
Тема 8 Машины и агрегаты мартеновских цехов
В современный мартеновский цех входят главный корпус с печами, шихтовые отделения, миксерные отделения, отделения раздевания слитков, парк охлаждения изложниц, отделение очистки и смазки изложниц, отделение подготовки ферросплавов, участок огнеупорных порошков.
В мартеновскую печь загружают жидкий чугун, металлолом, флюсы, руду и легированные добавки. Жидкий чугун поступает из доменного цеха в миксерное отделение. Для бесперебойной подачи устанавливают два миксера. Холодную шихту хранят в шихтовых отделениях, расположенных в отдельных зданиях, оборудованных грейферным и магнитным кранами. Из шихтовых отделений шихту подают к мартеновским печам в мульдовых тележках. Емкость мульды – 3,3 м3. По всему пути следствия тележки взвешивают. При вместимости мульд до 2 м3 мартеновские цехи оборудуют завалочными машинами грузоподъемностью 10 т. Характеристикой грузовых потоков мартеновких цехов является их большая концентрация на сравнительно низкой площади. Основные грузопотоки: подачи шихты, жидкого чугуна и изложниц, выдача стали и шлака. Вспомогательные грузопотоки: подача огнеупорных и ремонтных материалов, выдача отходов.
Машины печного пролета
В печном пролете устанавливается оборудование для подачи жидкого чугуна и холодной шихты в печи, оборудованные для заправки печей и вспомогательное оборудование. Заливка жидкого чугуна осуществляется заливочными кранами, кроме того они переносят бункер с заправочными материалами, контейнеры с раскислителями, устанавливают заливочные желоба и используются при ремонте. Грузоподъемность заливочных кранов определяется емкостью чугуновозных ковшей и составляет 125/30, 180/50 т. Основным способом загрузки холодных материалов в мартеновские печи является мульдовая загрузка, осуществляемая завалочными машинами напольного типа. Мульды с шихтой, установленные на тележках перед печами захватывают по одной хоботом завалочной машины и загружают в печь.
После реконструкции мартеновские печи переделывают на двухванные сталеплавильные агрегаты. В своде каждой ванны имеется кислородные фурмы для продувки металла. Лом нагревается теплом отходящих газов, а иногда дополнительно подогревается подвижными газокислородными горелками. Преимуществом таких агрегатов является большая производительность, меньший объем ремонтных работ, отсутствие регенеративных насадок, меньший расход топлива и огнеупоров.
Конструкция мартеновских печей
Печь представляет собой сложное сооружение, включающее рабочее пространство с головками, шлаковики, регенераторы, борова с перекидными устройствами и дымовая труба. Печь оборудована механизмами для перекидки клапанов, движения заслонок рабочих окон и др., а также комплектом контрольно-измерительной аппаратуры для управления тепловым режимом печи. Мартеновские печи располагаются линейно вдоль цеха между главными колоннами зданий, разделяющими печной и разливочный пролеты. В разливочный пролет входит задняя стенка рабочего пространства со шлаковыми летками и сталевыпускным желобом, а также торцы шлаковиков. Все технологические операции по выплавке стали выполняются с рабочей площадки, находящейся на высоте 7-9 метров над уровнем пола. Пороги рабочих окон располагаются на 0,7-0,9 метров выше рабочей площадки, что облегчает уход за подиной и ведением плавки. Размеры и и конфигурация регенераторов и боровов определяется требованиями тепловой работы и аэродинамики, а также расположением фундаментов колонн здания и рабочей площадки. Нижняя часть регенераторов и лещади боровов должны быть выше уровня грунтовых вод.
Футеровка подины
Подина имеет огнеупорную кладку и верхний слой наварки. Теплоизоляция подины должна быть умеренной во избежание перегрева наварки. Подина имеет многослойную укладку из шамотного и магнезитового кирпича. Магнезитовая часть насыпи проводится насухо на магнезитовом порошке. В каждом слое кладки оставляют расходное число температурных швов, заполненных картоном, рубероидом. При высокотемпературном нагреве эти прокладки выгорают, а расширившийся кирпич заполняет зазоры. Это предотвращает вспучивание кладки или разрушение металлоконструкции. Один-два слоя магнезитового кирпича укладывают на торец, под ним два-три слоя на ребро. Это обеспечивает повышенное сцепление между кирпичами подины, а также предотвращает возможность их всплывания при аварийном разрушении наварки и проникновении металла к огнеупорной кладке.
Свод рабочего пространства печи
Стойкость свода определяет продолжительность кампании. Раньше для выкладки свода применяли только динасовый кирпич. Недостатком его является сравнительно низкая температура плавления (~1710°С), поэтому температура внутренней поверхности свода должна быть не более 1680°С. Современные печи имеют своды из основного магнезитохромитового кирпича. Его огнеупорность свыше 2000°С. Это позволяет повысить температуру внутренней поверхности свода до 1780°С. Это увеличивает производительность печи, кроме того, основные огнеупоры менее чувствительны к действию плавильной пыли. Для повышения стойкости свода необходимо увеличивать центральный угол α до 80-100°С, подвешивать кирпичи не реже, чем через 8 рядов, вывешивать свод перед снятием опалубки, избегать перегрева и резких колебаний температуры свода, периодически удалять пыль с поверхности обдувкой паром или сжатым воздухом, торкретирование наиболее изнашивающихся участков.
Обжиговые агрегаты
В цветной металлургии обжигу подвергают свинцовые, цинковые, никелевые, медные концентраты, рудное сырье глиноземного производства. По способу перемешивания обжигаемых материалов различают механизированные многоподовые печи и печи обжига в кипящем слое (КС). Многоподовые печи являются устаревшей конструкцией. Они практически полностью вытеснены печами КС.
Печи с кипящим слоем
Процесс обжига концентрата в кипящем слое заключается в том, что предварительно нагретый (около 700°С) до 800 мм слой материала непрерывно и равномерно продувается по всей площади сжатым воздухом или его смесью с кислородом. При определенной для данного материала критической скорости вдуваемого воздуха материал становится легкоподвижным, подобно вязкой жидкости он совершает непрерывное движение, похожее на кипение. Частицы материала при этом перемешиваются соединяясь с кислородом воздуха и свободно перемещаются в сторону разгрузочного отверстия. Печи строят с круглым или прямоугольным поперечным сечением. Большая высота и объем рабочего пространства позволяют повысить эффективность процесса, так как поднятые частицы концентрата обжигаются во взвешенном состоянии, при этом уменьшается вынос пыли с отходящими газами.
Основные части печи
Корпус, подина с соплами, свод, воздушная и загрузочная камера. Корпус обычно сваривают из Ст3 толщиной 10-16 мм и усиливают ребрами жесткости. Футеровку выполняют из шамотного кирпича. Толщина футеровки снизу 500 мм, в остальных – 380 мм. Между кирпичами и корпусом укладывают асбест. Сверху на кирпичи укладывают два слоя листового асбеста на жидком стекле или слой огнеупорного бетона, затем защищают стальным листом. Наружная теплоизоляция корпуса устраивается 60-75 мм с обшивкой алюминиевыми листами. Материал загружают через крутонаклонный жаростойкий патрубок, разгружают огарок через сливной порог. Высота порога в медном и цинковом производстве 1000-1200 мм. Подина с соплами во многом определяет аэродинамику кипящего слоя, качество огарка, производительность и длительность кампании печи. От конструкции и состояния сопел зависит эффективность использования сжатого воздуха, равномерность подачи дутья в слой, степень выноса пыли в газоход, образование слоя застойных мест. На цинковых заводах применяют сопла с вертикальными отверстиями. В сопле 10 отверстий.
На никелевых заводах сопла полностью выполняют из стали Х18Н10Т. Стойкость жаростойкого сопла в три-четыре раза выше, чем чугунных. Кроме сопел с вертикальными отверстиями применяются также конструкции с горизонтальными и наклонными отверстиями – их называют сопла направленного дутья. Отверстия направляют в сторону разгрузки огарка под углом 15° к горизонту. Площадь живого сечения сопел, их число, давление и скорость вдуваемого воздуха для различных процессов обжига приведены в таблице:
| Показатели | Цинковой печи | Никелевой, кобальтовой и медной печей |
| Общая площадь сечения сопел (% отверстий, в зависимости от площади пода) Число сопел Скорость воздуха, м/с: - при выходе из сопла - в кипящем слое Давление дутьевого воздуха, кг/см2 | 0,75-0,9 1500-2100 10-12 0,45-0,7 0,15-0,2 | 1-1,16 1150-1300 13-17 0,9-1,0 0,14-0,37 |
Подины печей изготавливают из жаропрочного бетона толщиной 250-300 мм или огнеупорного кирпича. В основании бетона укладывают подовый перфорированный лист из Ст3. Состав бетона на 1 м3: жидкое стекло – 400 кг, нефелиновый шлам – 100 кг, шамот тонкомолотый – 400 кг, шамотный песок – 400 кг, шамотный щебень – 550 кг. Отверстия под сопла размещают равномерно, выдерживая шаг между соплами 140-200 мм.