Электрические печи

СОДЕРЖАНИЕ

 

	Введение	4
1	Виды печей	6
2	Основная часть	8
2.1	Конструкция печи	9
2.2	Описание технологического процесса	10
2.3	Характеристика огнеупорных  материалов	13
2.4	Применение готовой  продукции	14
3	Расчет теплового баланса  печи	16
	Заключение	20

        Список использованных источников

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Черная металлургия - сравнительно молодая отрасль тяжелой  промышленности Казахстана. Она появилась  лишь в годы второй мировой войны  и в настоящее время представлена предприятиями полного и неполного цикла производства. Они дают чугун, сталь, изделия проката и ферросплавы. Крупнейшее предприятие черной металлургии республики - Карагандинский металлургический комбинат в г. Темиртау. Он объединяет два завода - полного цикла производства, использующего привозные железорудные концентраты из Костанайской области, и передельной металлургии, или неполного цикла производства, работающего на металлоломе. Комбинат выпускает чугун, сталь, трубы, рельсы, тонколистовое железо. Важной отраслью черной металлургии Казахстана является добыча и обогащение железных руд на Соколовско-Сарбайском (г. Рудный), Лисаковском и Качарском горно-обогатительных комбинатах в Костанайской области. Отсюда концентраты железных руд миллионами тонн отправляются в Темиртау и Магнитогорск.

В республике развивается  и качественная черная металлургия. Она представлена ферросплавными заводами в Актюбинске и Аксу. Первый из них  работает на хромитах Хромтау и выпускает  феррохром, второй - на привозных кварцитах с Урала и выпускает ферросилиций. Оба завода построены в городах, где имеются крупные тепловые электростанции, так как производство ферросплавов - отрасль энергоемкая.

Структура и состав черной металлургии Казахстана. Черная металлургия формировалась как крупный национальный комплекс по добыче различных видов металлургического сырья и производству черной металлургии.

В отросли достигнут  очень высокий уровень концентрации производства: производства проката  в республике сосредоточено на Карметкомбинате, на долю Соколовско-Сарбайского горно-обогатительного комбината приходится 61% производимой в республике железной руды, на долю Ермаковского завода ферросплавов - около 81% от их общего производства.

В составе черной металлургии  республики Казахстан имеется пять отраслей:

1) горнорудная;

2) металлургическая;

3) ферросплавная;

4) огнеупорная;

5) ломоперерабатывающая.

В них работают крупные  железорудные (Соколовско-Сарбайский, Исаковский, Качарский горнообоготительный  комбинат и Атасуйское рудоплавление), хромитовое (Жездинское рудоплавление) предприятия, Карагандинский металлургический комбинат и два ферросплавных завода (Ермаковской и Атасуйский), завод "Казогнеупоры" (г. Рудный) и ПО "Казвторчермет" (г. Алматы).

Территориально предприятия  черной металлургии размещены в пяти областях республики (Костанайской, Карагандинской, Актюбинской, Жезказганской и Павлодарской), где имеются месторождения полезных ископаемых и водноэнергитические ресурсы.

Черная металлургия  республики имеет значительную минерально-сырьевую базу. Железорудная промышленность, развитие которой было рассчитано на снабжение сырьем Карагандинского, Магнитогорского и Западно-Сибирского металлургических комбинатов обеспечена высококачественными легкообогатительными магнетитовыми рудами.

В республике имеются крупные разведанные запасы высококачественных марганцевых руд. Производство марганцевых ферросплавов в республике станет одной из перспективных экспортных отраслей.

В настоящее время  важным источником валютных поступлений  республики является добыча и переработка хромовых руд. В данной отросли основными направлениями должны стать замещение экспорта хромовых руд на экспорт хромовых сплавов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ВИДЫ ПЕЧЕЙ

 

Электрическая печь – плавильная или нагревательная установка (печь), в которой тепловой эффект достигается с помощью электрического тока. Плавильные печи предназначены для получения металлов из руд, в условиях строительства путем переплавки отходов металла. Нагревательные печи применяют для нагрева металлов с целью обжига и сушки, а также для придания металлу пластических свойств перед обработкой давлением, для термической обработки, чтобы изменить внутреннее строение и структуру металла.

Различают печи сопротивления, дуговые, индукционные и другие.

В печах сопротивления  нагрев расплавляемого металла осуществляется за счет теплоты, выделяемой в нагреваемом материале или в резистивных элементах. Печи сопротивления по способу нагрева подразделяются на печи прямого действия и печи косвенного действия. В печах прямого действия нагрев осуществляется теплом, выделяемым в нагреваемом изделии при прохождении по нему электрического тока. Нагрев материала в печах косвенного действия происходит за счет тепла, выделяемого нагревательными элементами при прохождении по ним электрического тока.

Печи выполняются одно и трехфазными мощностью до 3000 кВт; питание осуществляется током  промышленной частоты 50 Гц от сетей 380/220 В или через понижающие трансформаторы от сетей более высокого напряжения. Коэффициент мощности лежит в  интервале от 0,8 до 1,0. Большинство печей сопротивления в отношении бесперебойности электроснабжения относится к приемникам электрической энергии 2-й категории.

В дуговой электрической печи используется тепловой эффект электрической дуги. Применяются для плавки черных и цветных металлов. Печь состоит из стального 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.

По принципу нагрева  делятся на печи прямого и косвенного нагрева. В печи прямого нагрева электрические дуги между электродами зажигаются через расплавляемый металл. В печах косвенного нагрева электрические дуги между электродами горят под днищем печи. Расплавляемый металл нагревается от теплоты внешних электрических дуг.

Дуговые печи включаются в сеть напряжением 6-10 кВ через печной трансформатор с вторичным напряжением до 100 В.

Индукционные печи предназначены для расплавления и перегрева стали. Возможна плавка цветных металлов (бронзы, латуни, алюминия) и их сплавов в графитовом тигле. Индукционная печь работает по принципу трансформатора, у которого первичной обмоткой является водоохлаждаемый индуктор, вторичной и одновременно нагрузкой – находящийся в тигле металл. Нагрев и расплавление металла происходят за счет протекающих в нем индуцированных токов, которые возникают под действием электромагнитного поля, создаваемого индуктором.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ОСНОВНАЯ  ЧАСТЬ

 

2.1 Конструкция печи

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 загрузкой 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 электрододержателей  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. Обжатие 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