Механическое оборудование ДСП

Корпус образует плавильное (рабочее) пространство ДСП. Он состоит из днища и кожуха. Днище– часть корпуса печи, расположенная ниже порога рабочего окна и служащая основанием для выполнения огнеупорной кладки пода печи. Наиболее рациональна сферическая форма днища и разъемная конструкция, позволяющая отделить днище от корпуса при ремонте и монтаже ДСП.

Сферическая форма днища требует меньшего расхода огнеупоров при футеровке пода печи, т.к. обладает меньшей площадью поверхности по сравнению с другими поверхностями вращения (например, с формой усеченного конуса).

Центральная часть днища выполняется из немагнитной толстолистовой стали (16…50 мм), т.к. под ней устанавливается статор устройства электромагнитного перемешивания жидкой стали в ванне печи. К днищу приваривается опорное кольцо жесткости (коробчатая форма поперечного сечения), к которому крепятся кольцевой рельс поворота полупортала со сводом и зубчатые сегменты механизма наклона печи в шлаковую и стальную стороны. Существуют конструкции ДСП с одним подовым электродом постоянного тока.

Кожух печи должен выдерживать массу огнеупоров и плавки. Он расположен выше порога рабочего окна печи. Как правило, кожух имеет коническую, расширяющуюся книзу форму. Для облегчения монтажа, ускорения ремонта и выполнения футеровки, кожух соединяется с днищем разъемными крепежными соединениями (болты, накладки, клинья). Форма усеченного книзу конуса облегчает заправку стен и откосов печи огнеупорными материалами, а наклон стен повышает стойкость футеровки, т.к. увеличивается ее расстояние от электрических дуг. Используются кожухи цилиндрической формы с водоохлаждаемыми зафутерованными панелями. Кожух снаружи усиливается ребрами и кольцами жесткости (периодическими гофрами). К верхней части кожуха приваривается сводовое кольцо, обеспечивающее ее жесткость и выполняющее роль песочного затвора для свода при эксплуатации печи.

Свод закрывает печь сверху. Он является наиболее быстроизнашивающимся элементом конструкции печи. Футеровка нагревается, причем весьма неравномерно, отраженной от стен и шлака лучистой энергией электрических дуг. Кроме того, футеровка свода разрушается от механических сотрясений и теплосмен при подъеме и повороте свода, от химического взаимодействия с печной атмосферой. У современных печей используются водоохлаждаемые конструкции арочных сферических сводов ДСП. Материал футеровки – магнезитохромит или высокоглиноземистый шамот.

Стрела выпуклости сферы свода составляет порядка 10% его диаметра. Диаметр распада электродов (диаметр окружности, проходящей через оси трех электродов в своде печи) составляет 0,3 диаметра ванны печи [D].

Куполообразный свод имеет три симметрично расположенных отверстия (под 120 градусов) для электродов. Диаметр отверстия больше диаметра электрода, потому что при работе печи в зазор устремляются горячие газы, разрушающие электроды и уносящие тепло из печи. Для предотвращения этого недопустимого эксплуатацией явления на своде устанавливаются холодильники или экономайзеры, служащие для уплотнения электродных отверстий и охлаждения футеровки в этих местах. Газодинамические экономайзеры обеспечивают уплотнение с помощью воздушной завесы вокруг электрода. В своде также имеется отверстие для отсоса печных газов с металлургической пылью, а также (при технологической необходимости) отверстие для кислородной фурмы. Кроме того, в районе расположения электрода третьей фазы имеется отверстие для водоохлаждаемой воронки, по которой в печь при закрытом своде подаются дозированные сыпучие материалы (в т.ч. металлизованные окатыши). Всего в своде пять отверстий, если не подается кислородное дутье.

Свод набирают на стенде по металлическому шаблону, форма которого обеспечивает выполнение сложной огнеупоронй футеровки. На шаблоне имеются указатели для точной установки сводового кольца, электродов, газоотсоса, кислородной фурмы (при необходимости), воронки для сыпучих компонентов шихты. Отношение стрелы подъема свода (его выпуклости) из хромомагнезита составляет не менее 1:10 (к диаметру свода). Сводовое кольцо – металлическое, водоохлаждаемое, выдерживающее механические распирающие усилия арочного сферического свода. В широкой части кольца имеется выступ – «нож», входящий в песочный затвор верхнего торца кожуха печи.

Рабочее пространство ДСП образовано сферическим днищем (подиной), откосами, наклоненными под 45° к горизонту (угол близок к физическому углу естественного откоса магнезитового порошка, используемого для заправки откосов) и стенами кожуха печи.

Рациональные размеры рабочего пространства и их соотношения выбраны из опыта эксплуатации печей различных конструкций:

объем ванны (по диаметру на уровне порога рабочего окна) в сочетании с ее глубиной [H] должен обеспечивать полную вместимость расплавленного металла и 15% шлака (по объему металла);

отношение размеров ванны: D/H = 5:1. При малой глубине ванны требуется увеличение диаметра рабочего пространства, что вызывает увеличение теплопотерь в печи. И, наоборот, при большой глубине ванны при сохранении соотношения [D/H] уменьшается величина удельной поверхности контакта «шлак-металл», что замедляет протекание основных металлургических процессов в агрегате; обычно принимается, что часть глубины ванны (ее часть с наклонными стенками-откосами) составляет (25…30)% обшей глубины ванны [H]. Эмпирическое, конструктивное соотношение [5]:

    (2)

где Е- емкость печи, т. (например, для ДСП-150, H=1275мм, D=6,3м)

Рабочее окно. У печей старой конструкции в рабочее окно механизмами и вручную (лопатой) подаются сыпучие шлакообразующие материалы, раскислители и легирующие добавки. Оно используется для скачивания шлака, отбора проб металла и шлака, измерения температуры расплава, осмотра и заправки рабочего пространства печи. Ширина окна принимается равной (0,25…0,3) внутреннего диаметра печи, а высота составляет 0,8 его ширины. Рабочее окно состоит из водоохлаждаемой арки, рамы, заслонки, порога и механизма подъема заслонки (пневматический, гидравлический или механический).

Заслонка прикрывает рабочее окно для уменьшения потерь тепла, обеспечивает, сравнительно, высокую герметичность печи, что имеет значение при выплавке высококачественных сталей.

На некоторых печах в нижней части заслонки предусматривается отверстие с дверкой (измерение температуры металла, наблюдение за ходом плавки, отбор проб металла и шлака).

На ОЭМК, как указывалось выше, сыпучие компоненты шихты загружаются, через закрытый свод печи, а шлак сливается через рабочее окно при наклоне печи с помощью механизма (8).

С противоположной рабочему окну стороны, кожух печи имеет окно для выпуска стали из печи. К окну приварен сливной желоб (“носок”)- (11). Отверстие для выпуска стали футеровано шамотным кирпичом, может иметь круглую форму диаметром (150…125) мм или квадратную с размерами (150×250) мм. Сливной желоб корытообразного сечения, приварен к кожуху печи под углом (10…12) градусов к горизонтали. Длина желоба - (1…2) м. Нижняя кромка сталевыпускного отверстия находится на уровне порога рабочего окна кожуха печи. Западногерманские фирмы “Манессман Демаг” и “Тиссен Эдельштальверке” в конце 1981 года ввели в эксплуатацию 110-тонную печь с выпуском плавки через днище.

До 60% шлака из ДСП удаляется самотеком с поверхности ванны через рабочее окно.

Портал (поз.12, рис.9.12) служит для подвески опоры свода печи (3) с электродами в крайнем верхнем положении. Портал ДСП представляет собой две консоли, связанные общей вертикальной стойкой. На консолях предусмотрены кронштейны с блоками и тягами (4) механизма подъема свода.

На печах с выкатным корпусом и, следовательно, с откатным сводом (печи ДСВ) устанавливается четыре стойки и консольные балки. Поэтому такая конструкция получила название портала, а на ДСП - полупортал, хотя это и не отмечено в подрисуночной надписи (рис.9.12).

Люлька(поз.10, рис.9.12) – опорный элемент ДСП, служащий для установки полупортала (12), опорных узлов корпуса и механизма его наклона (вращения) – (8). Люлька состоит из рамы и двух зубчатых сегментов радиальной формы, жестко соединенных с рамой.

Люлька своими сегментами опирается на фундаментные балки и при наклоне печи механизмом (8) или гидроприводом перекатывается по ним.

Для слива стали печь наклоняют на угол 45° в сторону сливного желоба, а для слива шлака – на угол 15° в сторону рабочего окна печи.

Механизм наклона кожуха печи (поз.8 рис.9.12) предназначен для наклона кожуха печи от вертикальной оси симметрии на 40° в одну и другую сторону, относительно нормального (нейтрального, рабочего) положения.

Механизм поворота кожуха печи(рис. 9.14) позволяет в начальном периоде плавления в трех положениях кожуха печи проплавлять в шихте девять «колодцев», что сокращает время расплавления шихты. При вращении печи кольцевой рельс (5) катится по опорным роликам (3). Вращение обеспечивают электродвигатель с редуктором через коническую шестерню, входящую в зацепление с зубчатым сектором, закрепленном на кожухе печи (1).

1- кожух электропечи;

2- опорная тумба;

3- опорный ролик;

4- упорный ролик;

5- кольцевой рельс.

Рис.9.14. Опора кожуха на люльку