реферат Электрометаллургия
Производство стали в электрических печах.
В электоропечи можно получать легированную сталь с низким содержанием
серы и фосфора, неметаллических включений, при этом потери легирующих
элементов значительно меньше.
В процессе электроплавки можно точно регулировать температуру металла и его
состав, выплавлять сплавы почти любого состава.
Электрические печи обладают существенными преимуществами по
сравнению с другими сталеплавильными агрегатами, поэтому высоколегированные
инструментальные сплавы, нержавеющие шарикоподшипниковые, жаростойкие и
жаропрочные, а также многие конструкционные стали выплавляют только в этих
печах.
Мощные электропечи успешно применяют для получения низколегированных
и высокоуглеродистых сталей мартеновского сортамента. Кроме того, в
электропечах получают различные ферросплавы, представляющие собой сплавы
железа с элементами, которые необходимо выводить в сталь для легирования и
раскисления.
Устройство дуговых электропечей.
Первая дуговая электропечь в России была установлена в 1910 г. на
Обуховском заводе. За годы пятилеток были построены сотни различных печей.
Вместимость наиболее крупной печи в СССР 200 т. Печь состоит из железного
кожуха цилиндрической формы со сферическим днищем. Внутри кожух имеет
огнеупорную футеровку. Плавильное пространство печи закрывается съемным
сводом.
Печь имеет рабочее окно и выпускное отверстие со сливным желобом. Питание
печи осуществляется трехфазным переменным током. Нагрев и плавление металла
осуществляются электрическими мощными дугами, горящими между концами трех
электродов и металлом, находящимся в печи. Печь опирается на два опорных
сектора, перекатывающихся по станине. Наклон печи в сторону выпуска и
рабочего окна осуществляется при помощи реечного механизма. Перед загрузклй
печи свод, подвешенный на цепях, поднимают к порталу, затем портал со
сводом и электродами отворачивается в сторону сливного желоба и печь
загружают бадьей.
Механическое оборудование дуговой печи.
Кожух печи должен выдерживать нагрузку от массы огнеупоров и металла.
Его делают сварным из листового железа толщиной 16–50 мм в зависимости от
размеров печи. Форма кожуха определяет профиль рабочего пространства
дуговой электропечи. Наиболее распространенным в настоящее время является
кожух конической формы. Нижняя часть кожуха имеет форму цилиндра, верхняя
часть—конусообразная с расширением кверху. Такая форма кожуха облегчает
заправку печи огнеупорным материалом, наклонные стены увеличивают стойкость
кладки, так как она дальше расположена от электрических дуг. Используют
также кожухи цилиндрической формы с водоохлаждаемыми панелями. Для
сохранения правильной цилиндрической формы кожух усиливается ребрами и
кольцами жесткости. Днище кожуха обычно выполняется сферическим, что
обеспечивает наибольшую прочность кожуха и минимальную массу кладки. Днище
выполняют из немагнитной стали для установки под печью электромагнитного
перемешивающего устройства.
Сверху печь закрыта сводом. Свод набирают из огнеупорного кирпича в
металлическом водоохлаждаемом сводовом кольце, которое выдерживает
распирающие усилия арочного сферического свода В нижней части кольца
имеется выступ – нож, который входит в песчаный затвор кожуха печи. В
кирпичной кладке свода оставляют три отверстия для электродов. Диаметр
отверстий больше диаметра электрода, поэтому во время плавки в зазор
устремляются горячие газы, которые разрушают электрод и выносят тепло из
печи. Для предотвращения этого на своде устанавливают холодильники или
экономайзеры, служащие для уплотнения электродных отверстий и для
охлаждения кладки свода. Газодинамические экономайзеры обеспечивают
уплотнение с помощью воздушной завесы вокруг электрода. В своде имеется
также отверстие для отсоса запыленных газов и отверстие для кислородной
фурмы.
Для загрузки шихты в печи небольшой емкости и подгрузки легирующих и
флюсов в крупные, печи скачивания шлака, осмотра, заправки и ремонта печи
имеется загрузочное окно, обрамленное литой рамой. К раме крепятся
направляющие, по которым скользит заслонка. Заслонку футеруют огнеупорным
кирпичом. Для подъема заслонки используют пневматический, гидравлический
или электромеханический привод.
С противоположной стороны кожух имеет окно для выпуска стали из печи.
К окну приварен сливной желоб. Отверстие для выпуска стали может быть
круглым диаметром 120—150 мм или квадратным 150 на 250 мм. Сливной желоб
имеет корытообразное сечение и приварен к кожуху под углом 10—12° к
горизонтали. Изнутри желоб футеруют шамотным кирпичом, длина его составляет
1—2 м.
Электрододержатели служат для подвода тока к электродам и для зажима
электродов. Головки электрододер-жателей делают из бронзы или стали и
охлаждают водой, так как они сильно нагреваются как теплом из печи, так и
контактными токами. Электрододержатель должен плотно зажимать электрод и
иметь небольшое контактное сопротивление. Наиболее распространенным в
настоящее время является пружинно-пневматический электрододержатель. Зажим
электрода осуществляется при помощи неподвижного кольца и зажимной плиты,
которая прижимается к электроду пружиной. Ог-жатие плиты от электрода и
сжатие пружины происходят при помощи сжатого воздуха. Электрододержатель
крепится на металлическом рукаве – консоли, который скрепляется с Г-
образной подвижной стойкой в одну жесткую конструкцию. Стойка может
перемещаться вверх или вниз внутри неподвижной коробчатой стойки. Три
неподвижные стойки жестко связаны в одну общую конструкцию, которая
покоится на платформе опорной люльки печи. Перемещение подвижных
телескопических стоек происходит или с помощью системы тросов и
противовесов, приводимых в движение электродвигателями, или с помощью
гидравлических устройств. Механизмы перемещения электродов должны
обеспечить быстрый подъем электродов в случае обвала шихты в процессе
плавления, а также плавное опускание электродов во избежание их погружения
в металл или ударов о нерасплавившиеся куски шихты. Скорость подъема
электродов составляет 2,5—6,0 м/мин, скорость опускания 1,0— 2,0 м/мин.
Механизм наклона печи должен плавно наклонять печь в сторону
выпускного отверстия на угол 40—45° для выпуска стали и на угол 10—15
градусов в сторону рабочего окна для спуска шлака. Станина печи, или
люлька, на которой установлен корпус, опирается на два – четыре опорных
сектора, которые перекатываются по горизонтальным направляющим. В секторах
имеются отверстия, а в направляющих – зубцы, при помощи которых
предотвращается проскальзывание секторов при наклоне печи. Наклон печи
осуществляется при помощи рейки и зубчатого механизма или гидравлическим
приводом. Два цилиндра укреплены на неподвижных опорах фундамента, а штоки
шарнирно связаны с опорными секторами люльки печи.
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.
При загрузке печи сверху в один-два приема в течение 5 мин меньше
охлаждается футеровка, сокращается время плавки; уменьшается расход
электроэнергии; эффективнее используется объем печи. 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 раме. Она соединена с неподвижными
стойками электрододержателей в одну жесткую конструкцию, покоящуюся на