Устройство дуговой печи

Кожух печи должен выдерживать нагрузку от массы огнеупоров и металла. Его делают сварным из листовой стали толщиной 16 - 50 мм в зависимости от размеров печи. Форма кожуха определяет профиль рабочего пространства дуговой печи. Днище кожуха обычно выполняется сферическим для обеспечения наибольшей прочности и минимальной массы кладки. Сверху печь закрыта сводом.

Современные дуговые печи работают, в основном, на графитированных электродах, расход которых зависит от их качества и условий работы печи. Дуговые печи сверхвысокой мощности работают на очень высоких токах (не менее 100 кА, напряжение 100 - 800 В), для них используют специальные высококачественные электроды, обладающие низким электрическим сопротивлением, более плотные, прочные.

Затраты на электроды печей обычной мощности при выплавке углеродистых сталей составляют 8 % себестоимости, для сверхмощных печей эти затраты составляют до 15 % себестоимости стали.

С целью экономии электродов наносят защитные покрытия из алюминия, силикокальция и др. веществ на их боковых поверхностях. В ходе плавки электроды сгорают, укорачиваясь, поэтому их наращивают для поддержания дуги.

На современных печах своды выполняют любо полностью водоохлаждаемыми из плоских панелей или трубчатыми. Своды бывают и комбинированными: периферийная – большая часть свода выполняется либо из панелей с водяным охлаждением, либо из трубчатых элементов охлаждаемых водой, а центральная часть делается из огнеупорного кирпича. Стойкость стен достигает 100 - 150 плавок, подины – один-два года. Стены, как и свод, делают водоохлаждаемыми.

Система загрузки печи бывает двух видов: через завалочное окно мульдозавалочной машиной и через верх при помощи бадьи. Загрузку через окно применяют только на небольших печах.

Загрузка печи сверху осуществляется в один-два приема в зависимости от насыпного веса шихты. Чем тяжеловеснее шихта, тем меньше число загрузки. При этом меньше охлаждается футеровка, сокращается время плавки, уменьшается расход электроэнергии. Для загрузки печи свод приподнимают на 150-200 мм над кожухом печи и поворачивают в сторону вместе с электродами, полностью открывая рабочее пространство печи для введения бадьи с шихтой. Свод печи подвешен к порталу. Портал соединен с неподвижными стойками электродержателей в одну жесткую конструкцию, покоящуюся на поворотной консоли, которая укреплена на опорном подшипнике. Крупные печи имеют поворотную башню, в которой сосредоточены все механизмы поворота свода. Башня вращается вокруг шарнира на катках по дугообразному рельсу. Бадья представляет собой стальной цилиндр, диаметр которого меньше диаметра рабочего пространства печи. Снизу цилиндра имеются подвижные гибкие сектора, концы которых стягиваются через кольцо тросом. В некоторых конструкциях днище бадьи закрыто грейферным затвором.

Взвешивание и загрузка шихты в бадью производится на шихтовом дворе электросталеплавильного цеха. Бадья с шихтой на трансферкаре подается в плавильное отделение цеха, поднимается краном и опускается в печь. Дно бадьи открывается, и при ее подъеме шихта из бадьи вываливается в печь в том порядке, в котором она была загружена в бадью.

При использовании в качестве шихты металлизованных окатышей загрузка может производиться непрерывно по трубопроводу, который проходит в отверстие в своде печи. В нашей стране получили распространение печи с выкатным корпусом и поворотным сводом.

Нагрев и плавление металла осуществляется электрическими дугами, горящими между концами трех электродов и металлом, находящимся в печи.

Для ускорения расплавления печи оборудуют стеновыми газокислородными горелками в количестве от 2 до 4 шт. Горелки располагаются под углом к вертикальной поверхности стен корпуса печи. Сжигание газа ускоряет расплавление и экономит электроэнергию. Этой же цели служит продувка кислородом через сводовую фурму или через трубки, вводимые через рабочее окно.

Выпуск шлака и готового металла происходит через летки. Если надо выпустить шлак, печь наклоняется на 10 - 15^о в сторону рабочего окна, при выпуске металла печь наклоняется на 45^о в сторону выпускного желоба (традиционный выпуск на маломощных печах).

Современные дуговые печи имеют и другие схемы выпуска стали (рис. 36).

Печь с сифонным выпуском имеет выпускное отверстие, расположенное ниже уровня металла. В такой печи можно оставлять после выпуска часть жидкого металла – «болото», это позволяет быстрее расплавлять заваливаемый в печь лом.

Печь с эркерным выпуском имеет выпускное отверстие выше уровня подины. Такое расположение отверстия позволяет либо сливать весь металл, либо оставлять часть металла в печи и полностью отсекать шлак от металла. Эркерный выпуск позволяет сократить длительность этого периода с 8 - 12 мин до 2 - 4 мин. При ускоренном выпуске металла короткой сплошной струей его температура на 20 – 30 ^оС ниже обычной. При этом расход электроэнергии снижается на 3,4 - 4,6 %, а электродов – на 6 %.