Что такое распад электродов на дсп
Диаметр распада электродов.
Дата добавления: 2014-11-24 | Просмотров: 1374
При заданном диаметре откосов интенсивность излучения и скорость разрушения футеровки при прочих равных условиях определяется диаметром распада электродов dр.
В трехфазной круглой ДСП электроды располагаются по вершинам равностороннего треугольника. Поэтому лучистая энергия дуг по периметру печи распределяется неравномерно. Больше всего тепловую нагрузку воспринимают участки стен, расположенные напротив электродов, а меньше всего – напротив промежутков между ними.
Так, перед электродами футеровка основных стен разрушается в 2…2,5 раза быстрее, чем в промежутках. Причем разрушение именно этих участков кладки, как правило, выводит из строя всю футеровку стен печей.
В наших условиях задача определения диаметра распада электродов в основном сводится к выбору величины соотношения 
, что обеспечивает более равномерное распределение тепловой нагрузки по периметру печи, максимальную равномерную и высокую стойкость стен.
С этих позиций наилучшие условия будут при минимальном . Однако возможности уменьшения ограничиваются соображениями конструктивного характера. Величина должна обеспечить расположение электродержателей (головки корпусов зажимов электродов), уплотнительных колец и достаточно высокую строительную прочность центральной части свода.
Теоретический анализ, сделанный Окороковым Н.В. показал, что при симметричном распределении мощностей по фазам достаточно равномерный нагрев основ стен по периметру плавильного пространства сохраняется до 
.
При этом соотношении, а также достаточно большой удельной мощности трансформатора и использовании О2 обеспечивается быстрое расплавление шихты, расположенной на откосах и нагрев периферийных участков ванны.
Что же касается конструктивных соображений, то для облегчения размещения электродержателей, уплотнительных колец в печах средней и малой емкости следует увеличить до 0,35 и 0,40, соответственно. Несмотря на увеличение , стойкость стен ДСП по мере уменьшения их объема растет, потому что при этом снижаются тепловые и механические нагрузки на футеровку.
Для 100-тонных печей можно принимать равным 0,25 (1600 мм), а для 200 т – 0,20 (1775 мм).
Нужно отметить, что зарубежные большегрузные печи емкостью 125 т, которые работают с электродами диаметром 610 мм, имеют dр около 1600 мм. а 360 т печи, рассчитанные на работу с электродами диаметром 710 мм – всего 1760 мм. При этом, по мере роста садки печи и мощности трансформатора, непрерывно увеличивается расстояние «стенка-дуга».
При использовании материала ссылка на сайт Конспекта.Нет обязательна! (0.083 сек.)
Электроды дуговых печей
Электроды, применяемые для подвода электрического тока в дуговых печах можно разделить на:
Металлические расходуемые электроды применяют в процессах ВДП, ВДДП, ЭЛП и ПДП. Металл электродов в этих процессах сохраняет в основном свой состав и только рафинируется. Металлические нерасходуемые водохлаждаемые электроды применяются в некоторых ВДП.
К неметаллическим электродам относят электроды, применяемые в рудовосстановительных печах, дуговых печах косвенного нагрева и в ДСП.
В рудовосстановительных печах ток в ванну обычно вводят с помощью самоспекающегося расходуемого электрода. Самоспекающийся электрод представляет собой тонкостенный стальной кожух (08КП, 10КП, 10СП), заполненный электродной массой, спекаемой теплом печи и проходящим по электроду током в твердый блок на уровне не ниже контактных щек электрододержателя.
Электродная масса загружается в верхний торец электрода. При загрузке дробленной или жидкой электродной массы ее уровень внутри кожуха электрода должен быть на 2 – 2,5 м выше верхнего торца контактной щеки токоподвода.
Требования к графитированным электродам – электроды должны обладать:
Сырьем для производства графитированных электродов служат:
Одним из существенных показателей качества электродов является допустимая плотность тока 
(А/см 2 ), по которой можно судить о пропускной способности тока у электрода того или иного диаметра. По допустимой плотности тока рассчитывается диаметр электрода (см).
Допустимые плотности тока отечественных графитированных электродов высшего сорта марок ЭГО и ЭГ1, выпускаемых по ГОСТ 4426—71
Такие электроды используют в обычных ДСП, где рабочие токи не превышают 45кА.
Технология производства высококачественных электродов для сверхмощных дуговых печей достаточно сложна. Необходимые свойства электродов получают при использовании дорогих высококачественных малозольных шихтовых материалов (главным образом, игольчатого нефтяного кокса), мощного прессового оборудования, пропитки заготовок электродов пековыми связующими, специальной длительной и сложной высокотемпературной обработки (операции графитизации). Высокая стоимость шихтовых материалов и большой расход электроэнергии определяют очень высокую стоимость специальных графитированных электродов для сверхмощных печей (1500-2000 долл. США за 1 т).
Для улучшения технико-экономических показателей производства металла большое значение имеют мероприятия по снижению расхода электродов на плавку. Расход электродов зависит не только от их качества, но и от конструкции печи, технологических и режимных факторов плавки, температуры и характера атмосферы печи, качества применяемого лома, марки стали, применения топливно-кислородных горелок и т.д.
Основные потери графитированных электродов при плавке стали можно разбить на три группы:
Для различных ДСП эти потери составляют в % от общего числа потерь следующие величины
Меры, применяемые для снижения потерь графитированных электродов:
Применение защитного покрытия в виде алюминия позволило снизить расход электродов на 28-42%. Применение покрытия на основе ферросилиция обеспечивает снижение расхода еще на 6% по сравнению с использованием покрытия из алюминия.
Обычно при работе дуговой печи температура рабочего конца графитированного электрода достигает 4000° С (температура сублимации графита). В 100-т печи участок электрода, подвергающийся окислению, может иметь длину 6 м. Если большую часть из них заменить водоохлаждаемым металлическим цилиндром, а остальную часть выполнить графитированной, то окисляться будет только графитированный участок, в результате чего расход графитированных электродов вследствие окисления боковой поверхности уменьшится.
Применение водоохлаждаемой конструкции электрода позволяет снизить расход графитированных электродов на 25-30%.
Значительный эффект может быть достигнут присочетании метода защитных покрытий и применения водоохлаждаемой конструкции свечи. Расход электродов в результате окисления с поверхности зависит от общей площади их поверхности, подверженной воздействию печных газов, химического состава и скорости перемещения газов относительно электродов, температуры поверхности электродов, общей длительности плавки, степени герметизации печи. В общем случае расход электродов в результате окисления с поверхности может быть снижен при повышении качества электродов, рациональной организации и технологии плавки, уменьшении высоты печи и вследствие этого длины электродов, уменьшении по возможности диаметра электрода (без повышения температуры электрода), улучшении герметизации печи, нанесении защитных покрытий, препятствующих диффузии кислорода к поверхности электрода.
Возможности повышения качества электродов путем повышения плотности электродной массы в значительной степени исчерпаны. Уменьшение поверхности контакта электродов с окисляющими газами при уменьшении длины электродов и высоты рабочего пространства печи возможно лишь в некоторых случаях при работе на тяжеловесной шихте.
Значительный эффект может быть получен при улучшении герметизации рабочего пространства печи и уменьшении количества окислительных газов, проходящих через печь. Для этого необходимо осуществить эффективное уплотнение электродных отверстий в своде (для печей работающих по классической технологии).
Снижение расхода электродов в виде потерь за счет поломок, огарков электродов и потерь при остановках печи на ремонт может быть уменьшен при использовании подготовленной шихты, рациональной шихтовке, загрузке и электрических режимах работы печи, устранении обвалов шихты во время плавления, при осторожном обращении с электродами в процессе транспортировки и складирования. Наиболее подвержено поломке ближайшее к электрододержателю ниппельное соединение. При высоких токовых нагрузках в сверхмощных печах тепловое расширение и перегрузка ниппеля являются одной из основных причин поломок электродов. Для уменьшения поломок предпринимают попытки увеличения прочности ниппеля и ниппельных соединений. Опробуется и вариант получения составных электродов без использования ниппелей. Резьбовые соединения в этом случае вытачивают непосредственно из тела электрода и ниппель не нужен. Преимуществом такого способа является уменьшение электрического сопротивления, соответствующее снижение тепловых нагрузок внутри соединения и уменьшение вероятности поломок при эксплуатации печи; недостатком — необходимость очень осторожного обращения с электродами, а при поломке необходимость повторного вытачивания элементов соединения.
Вследствие невозможности осуществления необходимой подготовки шихты, недостаточной отработки технологии плавки расход электродов в большинстве отечественных электросталеплавильных цехов, оборудованных сверхмощными печами, превышает средний уровень расхода электродов в зарубежных цехах. Особенно высок уровень промежуточного расхода электродов вследствие большого числа поломок.
Фирмой «Kruрр» в 1910 г. было предложено использование металлических водоохлаждаемых электродов для дуговых сталеплавильных печей. Однако реализация этой идеи оказалась затруднительной. Цельнометаллическая конструкция не обеспечивает защиты от коротких замыканий между Металлическим электродом и скрапом, что представляет потенциальную угрозу прогара водоохлаждаемого электрода и опасность взрыва.
К началу 70-х годов было найдено рациональное решение идеи водоохлаждаемого металлического электрода. Наиболее простым и надежным из предложенных вариантов оказался составной (комбинированный) электрод, состоящий из верхнего водоохлаждаемого металлического цилиндра, к плоскому нижнему концу которого крепится расходуемый графитированный электрод. Длина графитированного участка комбинированного электрода зависит от ряда факторов; целесообразна минимальная длина этого участка. Чем ниже температура этого участка, тем больше срок службы электрода. Расход графитированной части электрода, кроме всего прочего, определяется температурой окисления графитовой массы, теплопроводностью и пористостью графита, длиной графитированного участка электрода, распределением температур по длине этого участка.
Обычно при работе дуговой печи температура рабочего конца графитированного электрода достигает 4000 °С (температура сублимации графита).
При удалении от рабочего конца температура электрода снижается и у головки электрододержателя достигает 500 °С. В 100-т печи участок электрода, подвергающийся окислению, может иметь длину 6 м. Если большую часть из них заменить водоохлаждаемым металлическим цилиндром, а остальную часть выполнить графитированной, то окисляться будет только графитированный участок, в результате чего расход графитированных электродов вследствие окисления боковой поверхности уменьшится. Кроме того, такое конструктивное решение имеет и ряд других преимуществ: резко уменьшается вероятность поломки электродов; появляется возможность несколько уменьшить диаметр графитированного участка благодаря охлаждающему воздействию металлической части составного электрода; боковую поверхность графитированного участка комбинированного электрода необязательно подвергать механической обработке, вследствие этого можно уменьшить затраты на изготовление графитированных секций; составной электрод имеет меньшее электрическое сопротивление, чем графитовый, благодаря этому повышается активная мощность, вводимая в печь.
К середине 80-х годов наибольшее распространение из числа предложенных конструкций комбинированных электродов получили электроды фирм «Stelco» и «Аrc Тесhnologie». Для снижения расхода дорогостоящих графитированных электродов, стоимость которых на заводе фирмы «Stelco» (г. Эдмонтон) составила 33 % всех затрат по переделу в электросталеплавильном производстве, разработана конструкция составного водоохлаждаемого электрода. Эту конструкцию применяют с 1980 г. на заводе в г. Эд-монтоне на двух 80-т сверхмощных дуговых печах вместо графитированных электродов диаметром 500 мм (рис. 3.1).
Система составных электродов фирмы «Stelco» включает верхний водоохлаждаемый нерасходуемый и нижний активный графитированный участки. Для уменьшения массы верхний участок электрода выполняют полым, воду для охлаждения подают через осевой трубопровод и отводят через кольцевую рубашку, образующую внешнюю часть нерасходуемого цилиндра. Гладкая, точно выполненная наружная поверхность обеспечивает хороший контакт с головкой электроде держателя. Нерасходуемый участок электрода соединен с графитированным при помощи металлического водоохлаждаемого ниппеля, что значительно улучшает контакт этих частей. Графитированный электрод может быть выполнен меньшего диаметра (так как охлаждается через верхний участок) и не требуется обточка внешней поверхности. Для уменьшения окисления боковой поверхности графитированного участка используют недорогое легко наносимое неэлектропроводное огнеупорное покрытие. Допустимая длина остаточных концов графитированных участков не менее 50 см; обычно на практике минимальную длину этого участка можно поддерживать равной 0,7—0,8 м. Новую графитированную секцию вставляют между изношенным и водоохлаждаемым участками водоохлаждаемого электрода.
Опыт завода показал, что извлечение изношенных секций и помещение на их место заранее подготовленных холодных секций могут производиться так же быстро, как и наращивание обычных графитированных электродов на печи. Однако соединение вне печи более надежно, дополнительная экономия электродов в связи с высоким качеством сборки составляет 0,5 кг/т стали. Склад электродов расположен в цехе рядом с участком сборки. Изношенные электроды с печи быстро перемещают на этот участок завалочным краном, а готовые новые электроды доставляют к печи тем же краном. На складе использованные электроды с разогретым рабочим концом быстро присоединяют к источнику водоснабжения с небольшим расходом воды, чтобы предупредить деформацию торцового конуса и избежать парообразования. Для этого система охлаждения снабжается быстроразъемными соединениями.
Рисунок 3.2 Схема горения электрической дуги на сплошном (а) и полом электродах (б)
Испытания полых электродов показали, что наличие отверстия в электроде оказывает фокусирующее воздействие на столб дуги. Дуга концентрируется на кромке внутреннего отверстия полого электрода, становится массивной, занимает строго вертикальное положение (рис. 3.2) Это, с одной стороны, уменьшает выдувание дуги из-под электрода, а с другой – увеличивает экранирование ее самим электродом. В результате интенсивность прямого излучения от электрической дуги на свод и стены печи уменьшается, способствуя увеличению стойкости футеровки и позволяя работать при более высоком напряжении. Полые электроды способствуют более устойчивому и спокойному горению электрической дуги, снижают колебания напряжения в сети и количество токовых толчков в период расплавления. В результате улучшается коэффициент использования мощности печного трансформатора.
Конструкция современной ДСП
К настоящему времени накопилось достаточное количество научно-технической литературы, посвященной конструктивному решению мощной дуговой сталеплавильной печи. Поэтому в настоящей лекции остановимся лишь на наиболее существенных отличительных особенностях современной ДСП, которые оказывают непосредственное влияние на технико-экономические показатели плавки и способствуют максимально эффективному совмещению технологических процессов в рамках мини-завода.
Корпус печи. Форма и конструкция корпуса дуговой электропечи полностью определяется конфигурацией рабочего пространства, параметры которого обусловливают распределение тепловой энергии и определяют технологический потенциал печи.
Кроме того, конструкция корпуса современной электропечи должна обеспечивать следующие условия технологии производства стали на мини-заводе: выпуск плавки в ковш с надежной отсечкой печного шлака при остатке оптимального количества жидкого металла в печи; широкое применение водоохлаждаемых элементов; рациональное размещение технологического оборудования; минимальную продолжительность простоя печи при замене кожуха (обычно эта операция занимает от четырех часов до суток); разделение корпуса печи для уменьшения грузоподъемности мостового крана; минимальный расход огнеупорных материалов и качественный холодный ремонт футеровки.
Корпус дуговой сталеплавильной печи (рис. 1) оснащен рабочим окном, для осмотра рабочего пространства печи, удаления шлака и выполнения различных технологических операций (замер температуры, отбор проб и т.п.). Основными составными частями рабочего окна являются арка и заслонка с механизмом подъема, которые представляет собой сварные трубчатые водоохлаждаемые конструкции. Под эркером печи закрепляется затвор (откидного или скользящего типа), который закрывает сталевыпускное отверстие. Затвор оснащен приводом, как правило, гидравлическим.
Рис. 1. Корпус дуговой электропечи
Огнеупорная футеровка ванны печи, состоящая из подины и боковых стен работает в условиях резких колебаний температуры, больших тепловых нагрузок, механического и химического воздействия шихтовых материалов. С помощью огнеупорных материалов формируют подину, нижнюю часть стен печи и эркер. Футеровку подины выполняют из магнезитовых огнеупорных материалов. Подина и вертикальные стены ванны, находящиеся под уровнем расплавленного металла могут быть зафутерованы обожженным магнезитовым кирпичом в комбинации с огнеупорной массой. Откосы формируют с применением различных видов набивной огнеупорной массы, в состав которой входит химическое связующее. Перед набивкой огнеупорную массу увлажняют путем добавления 3-5% воды. Для повышения стойкости элементов огнеупорной части ванны печи в зоне шлакового пояса обычно применяют магнезитовый кирпич на синтетической смоляной связке.
Для термически нагруженной части огнеупорной футеровки стен над шлаковым поясом (до водоохлаждаемых панелей) обычно предусматривают применение высокоогнеупорного периклазоуглеродистого кирпича на синтетической смоляной связке с содержанием остаточного углерода не менее 7%. Пространство между кирпичными стенами и водоохлаждаемыми панелями стен заполняют набивной массой.
Анализ данных о тепловых потерях с охлаждающей водой показывает, что эта величина колеблется в довольно широких пределах. Например, согласно энергетическому балансу, около 16% подводимой энергии теряется с охлаждающей водой, с другой стороны, согласно данным расход электроэнергии при применении водоохлаждаемых стеновых элементов увеличивается в среднем на 3%, или на 15 кВт*ч/т. Существует мнение, что применение стеновых водоохлаждаемых панелей почти не увеличивает расход электроэнергии, хотя в отдельных случаях отмечается некоторое ее увеличение (до 10 кВт*ч/т, или на 2%).
Очевидно, что такое отличие в оценках потерь обусловлено особенностями технологии плавки, ее продолжительностью, мощностью печного трансформатора, вместимостью печи и чистотой эксперимента.
В связи с вышеизложенным можно отметить, что для современных высокопроизводительных ДСП, работающих в составе мини-заводов удельные потери с охлаждающей водой составляют от 70 до 80 кВт*ч при общем расходе тепла 600-680 кВт*ч/ т выпущенной стали и удельной интенсивности подачи охлаждающей воды около 8-10 м 3 /т*ч.
Естественно, что применение водоохлаждаемых конструкций приводит росту энергетических затрат, величина которых зависит от вместимости печи, удельной мощности печного трансформатора, технологии и организации производства. Если учесть достаточно высокую стойкость водоохлаждаемых панелей (около 10 тыс. часов), экономию огнеупоров (с 26 до 1,5 кг/т), а также обеспечение высокой степени готовности агрегата к работе экономическая эффективность эксплуатации водоохлаждаемых элементов не вызывает сомнений.
Известно, что максимальную механическую нагрузку панели испытывают в процессе завалки шихты. При малой толщине стенки охлаждающих труб соударения с тяжелыми кусками лома во время завалки могут привести к их деформации или даже разрушению. Поэтому рекомендуемая толщина стенки трубы обычно находится в диапазоне 8-16 мм, что обеспечивает достаточную стойкость к механическим нагрузкам и, с другой стороны, обеспечивает достаточно низкое термическое сопротивление.
В зависимости от количества тепла, которое нужно удалить с облучаемой поверхности, минимальный расход охлаждающей воды определяется допустимым повышением ее температуры (при перепаде 20 o С и расходе охлаждающей воды 1 м 3 /ч удаляется около 83,6 МДж/ч). Обязательным условием для этого является достаточная степень турбулентности потока внутри охлаждающей трубы. Минимальная скорость потока воды должна превышать 1,2 м/с и обычно составляет от 1,5 до 2,0 м/с при внутреннем диаметре трубы от 60 до 80 мм, а ее температура на выходе зависит от качества охлаждающей жидкости и обычно не превышает 40-60°С. В настоящее время большинство компаний эксплуатируют водоохлаждаемые элементы, прототипом которых являются панели TW-2000 (разработка «Mannesman Demag»). Конструкция панелей основана на применении трубчатых элементов равной длины, которые прилегают друг к другу. Для обеспечения поворота охлаждающей среды отрезки трубы последовательно соединены переходниками, которые приваривают с внешней стороны панели (рис.2).
Рис.2. Водоохлаждаемый элемент типа TW-2000
Принято считать что, слабое место такой конструкции – наличие открытого сварного шва в области высокой термической нагрузки.
Конструкция компании «KSK» устраняет этот недостаток и отличается способом крепления труб, который позволяет сократить до минимума количество открытых сварных швов (рис.2.5). Однако такое решение, очевидно, увеличивает гидравлическое сопротивление панелей.
Рис.2.5 Способ соединения труб водоохлаждаемой панели
К общим недостаткам сварных конструкций, прежде всего, следует отнести высокую стоимость изготовления и необходимость дефектоскопии всех мест соединения деталей. Кроме того, высокая жесткость панелей такого типа в сочетании с большим количеством сварных швов снижают стойкость и надежность конструкции.
Разработка и промышленное производство трубчатых водоохлаждаемых панелей в СССР было организовано на предприятии «Сибэлектротерм». Панели изготавливали из цельнотянутой толстостенной трубы диаметром 76 мм с толщиной стенки 16 мм без сварных швов по всей облучаемой поверхности. Панель отличается оригинальной конструкцией и включает два змеевика, вложенных один в другой. При изготовлении водоохлаждаемых элементов сварка применяется только в местах соединения подводящих и отводящих воду трубопроводов за пределами кожуха электропечи.
Известны разработки, в которых основные сплошные панели (типа TW-2000) с целью создания благоприятных условий формирования на их поверхности теплоизолирующего слоя гарнисажа, оснащены дополнительными фронтальными змеевиками с независимым контуром охлаждения (рис.3).
Рис.3. Трубчатая водоохлаждаемая панель с фронтальным змеевиком ДСП-120 «Danieli»
Такой подход за счет формирования на поверхности основной панели утолщенного слоя гарнисажа позволяет в 2,3-2,7 раза сократить площадь поверхности труб, которые подвержены прямому воздействию излучения в рабочем пространстве печи. При этом, как показывает практика, в случае прогара фронтального водоохлаждаемого элемента его можно отключить, а тыльную часть панели продолжать эксплуатировать.
Отличительными особенностями водоохлаждаемых панелей с дополнительным змеевиком являются:
К основным недостаткам водоохлаждаемых панелей с дополнительным фронтальным элементом следует, прежде всего, отнести:
Водоохлаждаемый свод электропечи (рис. 4) устанавливается на кожух и изолирует сверху рабочее пространство печи. Свод ДСП состоит из центральной и периферийной частей. Центральная огнеупорная часть выполняется, как правило, из высокоглиноземистого кирпича или жаропрочного бетона и может иметь круглую или дельтовидную форму.
Огнеупорная футеровка центральной части опирается на кольцо малого свода, представляющее собой водоохлаждаемую трубчатую конструкцию, которая обеспечивает быструю замену огнеупорной центральной части.
В полностью водоохлаждаемой периферийной части свода предусмотрены отверстия для патрубка газоотсоса и подачи шлакообразующих материалов. Основной несущей конструкцией свода является водоохлаждаемый каркас-коллектор, который представляет собой сварную металлоконструкцию в виде опорной рамы для крепления водоохлаждаемых панелей. Внутреннее и наружное концентрически расположенные кольца каркаса соединены между собой трубчатыми спицами. Внутреннее кольцо располагают выше наружного, таким образом, чтобы панели были расположены наклонно. Во внутреннее кольцо устанавливается центральная часть свода.
Панели могут быть ошипованы с рабочей стороны и иметь сплошную или разреженную укладку труб. В последнем случае зазоры между трубами закрывают стальной полосой.
Патрубок газоотсоса выполнен из продольно закрепленных между собой водоохлаждаемых труб с плоским водоохлаждаемым фланцем. Стыковку патрубка со сводом осуществляют с помощью дополнительного водоохлаждаемого кольца.
Многолетняя практика эксплуатации водоохлаждаемых сводов дуговых сталеплавильных печей различной вместимости свидетельствует о том, что слабым звеном его конструкции является центральная огнеупорная часть, так как она имеет низкую механическую прочность и подвержена высоким термическим нагрузкам.
По мере износа огнеупорной части свода увеличиваются электродные зазоры, что приводит к значительному повышению количества неорганизованных пылегазовых выбросов из рабочего пространства.
Опорная конструкция современной дуговой сталеплавильной печи претерпела незначительные изменения и представляет собой стальную сварную конструкцию, на верхней горизонтальной раме (платформе) которой установлен корпус печи и, как правило, роликовый венец системы поворота свода и электродов.
Подъемно-поворотная система свода и электродов. Раскрытие рабочего пространства ДСП для загрузки шихты бадьями проводится путем подъема и поворота свода с электродами.
Опора электрододержателей (рис. 5) современных печей имеет в поперечном сечении цилиндрическую форму размещает механизм подъема и поворота свода, а также электродов и может поворачиваться вокруг вертикальной оси. Поворот осуществляется в роликовом венце опорной конструкции ДСП.
Рис. 5. Опора электрододержателей с корпусом механизма подъема свода
Механизм подъема свода смонтирован с наружной стороны опоры электрододержателей и выполняется в виде:
Второй вариант конструктивного исполнения ДСП позволяет отказаться от достаточно массивного узла – полупортала печи. Своды современных печей, к примеру, конструкции компаний «SMS Demag», «KSK» и «Danieli» оснащены сводовой консолью коробчатого типа, изготовленной из листовой стали. К консоли с помощью фланцев на болтовом соединении закрепляется гнездо, в которое входит шток гидроцилиндра подъема свода. Для самоцентрирования штока при сочленении с гнездом верхняя часть штока имеет коническую форму.
Беспортальная конструкция ДСП допускает индивидуальное вращение электрододержателей, что позволяет:
Колонны электрододержателей имеют круглое или коробчатое сечение и установлены в направляющих роликах. Гидроцилиндры подъёма электродов находятся внутри колонн. Технологическая скорость перемещения электродов составляет около 120, форсажная – 300 мм/с.
Таблица. Техническая характеристика подъемно-поворотной системы свода и электродов
Токопроводящие электрододержатели современной ДСП выполняют в виде коробчатого профиля из плакированой медью листовой стали либо из алюминия. Электрическая изоляция в этом случае располагается только на подушке колонны электрододержателя. Такая конструкция обладает повышенной надежностью и исключает необходимость постоянного контроля состояния изоляции между трубошиной и рукавом электрододержателя.
Рис. 6. Схема работы механизма подъема и поворота свода беспортальной ДСП
Зажим электрода и его освобождение производится пружинно-гидравлическим механизмом, состоящим из тарельчатых пружин, гидроцилиндра и прижимного хомута. Взаимное расположение токопроводящих рукавов электрододержателей выполняется триангулированным или копланарным с петлей симметрии. Как показывает практика эксплуатации ДСП последняя схема менее надежна в работе.
При возрастающей силе тока в цепи ДСП условие теплового равновесия выделяемого и отдаваемого (в результате теплоотдачи с боковой поверхности электрода) тепла не соблюдается вследствие ограниченных возможностей увеличения диаметра и электропроводности электрода. В ходе плавки электроды нагреваются выше температуры начала интенсивного окисления графита воздухом. Для охлаждения графитированных электродов наибольшее распространение получили устройства спрейерного охлаждения, когда с головки электрододержателя подается вода и по поверхности электрода стекает до уровня свода печи. Система отличается простотой конструкции, возможностью поддержания стабильных параметров охлаждения и позволяет уменьшить нагрев и окисление графитированных электродов. Принято считать, что в результате охлаждения угар боковой поверхности электрода уменьшается, что позволяет достичь 30% экономии. Система спрейерного охлаждения электродов встроена в рукава электрододержателей. Ориентировочные габаритные размеры дуговых электропечей вместимостью от 50 до 180 т типового ряда компании «Danieli» представлены в табл. 2.
Рис. 7. Габаритные размеры современной дуговой сталеплавильной печи (к табл. 2).
Таблица 2. Габаритные размеры дуговых сталеплавильных печей
Снижение выноса пыли в систему газоочистки может быть обеспечено путем изменения конструкции дуговой печи и в частности свода. Изменение системы газоотсоса позволяет снизить скорость печных газов, что должно способствовать уменьшению выноса крупных частиц в систему газоочистки и подсоса воздуха через неплотности печи. Так, в печи «Danieli» была опробована конфигурация свода «циклонного» типа с тангенциальной системой отсоса печных газов, а на 100-т ДСП ОАО «Донецкий металлургический завод» проверена идея распределения газоотсоса по всей поверхности свода [119]. Стоит отметить, что своды такой конструкции имеют большую водоохлаждаемую поверхность и в процессе эксплуатации из-за образования гарнисажа их масса существенно возрастает, что в свою очередь может вызывать дополнительный износ и поломки механизмов печи.
Водоохлаждаемый газоход. Для обеспечения надежной работы тканевых фильтров газоочистки необходимо соблюдение следующих условий:
Соблюдение вышеприведенных условий обеспечивается за счет применения водоохлаждаемого газохода, который устанавливают на участке между сводовым патрубком и неохлаждаемой частью дымового тракта.
Водоохлаждаемый газоход предназначен для отвода печных газов, образующихся в рабочем пространстве дуговой сталеплавильной печи, к системе фильтров газоочистки. Водоохлаждаемый газоход представляет собой канал круглого сечения, образованный водоохлаждаемыми элементами (табл. 3). По мере прохождения печных газов по каналу газохода происходит их охлаждение и грубая очистка (от крупных частиц пыли).
Таблица 3. Технические данные водоохлаждаемого газохода ДСП-50
Основными водоохлаждаемыми элементами газохода являются: