Восстановительные ферросплавные печи

Восстановительные ферросплавные печи (рис. 231) работают непрерывно. В работающей печи электроды погружены в твер­дую шихту и дуга горит под слоем шихты. Шихту пополняют по мере ее проплавления; сплав и шлак выпускают периоди­чески. Печи этого типа оснащены мощными трансформаторами: 10—115 MB * А. Печи трехфазные, стационарные или вращаю­щиеся вокруг вертикальной оси; ранее печи изготавливали

+Z4770

EZZZZZZZZ ZZZZ2

JZZZZZZZZZZZZl

+ 18600

Г77>ЬХ;;;/л

'//////y////////////zzz

6 S

Рис. 231. Схема устройства и ра­боты ферросплавной печи: / — футеровка; 2 — жидкий сплав; 3 — гарнисаж; 4 — шихта: 5 — за­грузочный (печной) бункер; 6 — электрод; 7 — свод; 8 — летка

открытыми, а новые печи делают закрытыми, т.е. с рабочим пространством, закрытым сверху водоохлаждаемым сводом.

В поперечном сечении большая часть ферросплавных печей круглые, а ряд новых мощных печей имеют прямоугольную форму. Большая часть печей оборудована тремя электродами, а печи большой мощности иногда имеют шесть электродов. В круглых печах электроды расположены по вершинам равно­стороннего треугольника, а в прямоугольных печах — в ли­нию. Для выпуска продуктов плавки печь имеет одну—две, а иногда три летки. Если технологический процесс связан с раздельным выпуском металла и шлака, имеются две летки (металлическая и шлаковая), расположенные на различных уровнях.

На рис. 232 показана конструкция круглой закрытой рудовосстановительной печи мощностью 33 MB • А с вращаю­щейся ванной (печь РКЗ-33). Ниже приведены основные раз­меры некоторых рудовосстановительных печей:

Мощность трансформатора, MB Глубина ванны, м................ Диаметр ванны, м................. Диаметр кожуха, м.....

Тип печей

РКО-16,5;	РКЗ-34	РКЗ-33	РПЗ-63
РКЗ-16,5
16,5	24,0	33,0	63,0
2,3	2,6	3,0	3,19
6,2	7,2	8,7	20,4X6,2
8.3	8,9	10,5	—

Примечание. РКО — руднотермические круглые открытые печи; РКЗ — руднотермические круглые закрытые печи; РПЗ — руднотермические прямоуголь­ные закрытые печи.

Кожух печей выполняют из листовой стали толщиной 15— 30 мм и усиливают снаружи вертикальными ребрами и гори­зонтальными поясами жесткости, днище кожуха выполняют плоским. К верху кожуха закрытых печей приварен кольцевой желоб (рис. 232, 5) песочного затвора.

 

Рис. 232. Закрытая рудовосстановительиая печь мощностью 33 MB " А: / — механизм вращения ванны; 2 железобетонная плита; 3 — футеровка; 4 — ко­жух; 5 — кольцевой желоб песочного затвора; б — свод; 7 — загрузочная во­ронка; 8 — трансформатор; 9 (9а, 96, 9ё) — короткая сеть; 10 — несущий ци­линдр; И — механизм перемещения электрода; 12 — механизм перепускания электрода; 13 — контактные щеки; 14 — газоход; 15 - летка; 16 — зубчатый венец

 

43-3810

Материалы, применяемые для футеровки печи, выбирают в зависимости от выплавляемого сплава. Так, для выплавки кремнистых сплавов и углеродистого ферромарганца рабочее пространство печи выкладывают из угольных блоков, для выплавки углеродистого феррохрома — из магнезитового кир­пича. Верх стен выкладывают шамотным кирпичом.

Для ферросплавных печей характерна подина большой тол­щины. Общая толщина футеровки подины достигает 2,5 м. При такой толщине подины обеспечивается большая тепловая инерция и облегчаются условия сохранения устойчивой тем­пературы в плавильной зоне печи при кратковременных прос­тоях.

В большинстве ферросплавных печей рабочим слоем футе­ровки служит так называемый гарнисаж, т.е. настыль, обра­зованная из проплавляемой руды, шлака и сплава.

Свод печи. У строившихся ранее открытых печей через колошник выделяется много тепла и отходящих газов, что вызывает нагрев оборудования и затрудняет работу персона­ла; кроме того, на колошнике окисляется часть восстано­вителя, а над печью бесполезно сгорает содержащийся в отходящих газах оксид СО (отходящие газы содержат ~ 85 % СО). Эти недостатки устраняются, если печь накрыта сво­дом. На современных ферросплавных печах широко распрост­ранены водоохлаждаемые своды, и, в частности, десяти-секционные своды (рис. 233). Свод состоит из девяти пери­ферийных и десятой центральной секций, каждая из которых выполнена в виде плоской полой коробки (кессона), в кото­рой циркулирует охлаждающая вода. Секции монтируют в сво-

Рис. 233. Схема водоохлаждаемого плоского свода ферросплавной пе­чи:

1 — взрывной клапан; 2 — сводовое кольцо; 3 — газозаборный короб;

4 — периферийная секция свода;

5 — центральная секция

довом кольце; они подвешены к металлоконструкциям цеха. Снизу свод футерован огнеупорным бетоном, имеются три отверстия для электродов и при необходимости отверстия для загрузочных воронок. В своде имеются два отверстия для отвода печных газов к газоочистке. Имеется также не­сколько отверстий, оборудованных взрывными клапанами, которые необходимы, поскольку газ в печи, содержащий мно­го СО, при попадании воздуха может взрываться.

Применяются также своды, выполненные в виде стального водоохлаждаемого каркаса с футеровкой из огнеупорного кирпича или блоков из огнеупорного бетона. В закрытых пе­чах предусматривают уплотнение между сводом и ванной в виде песочного затвора.

Механизм вращения ванны предусмотрен на многих ферро­сплавных печах. Вращение ванны позволяет предотвратить зависание шихты и образование настылей. В таких печах ванна крепится на железобетонной плите (рис. 232, 2), опирающейся на ходовые колеса, которые катятся по кольце­вому рельсу, заложенному в фундаменте. Вращение осуществ­ляют от электродвигателя с двумя редукторами, выходные шестерни которых входят в зацепление с зубчатым венцом 16, прикрепленным к плите 2. Вращение ванны происходит со скоростью один оборот за 35-130 ч. Вращение печи ревер­сивное в секторе 130°. При повороте печи свод остается неподвижным.

Электроды и электрододержатели

В восстановительных ферросплавных печах применяют само­спекающиеся непрерывные электроды, причем формирование электрода (обжиг и спекание электродной массы) происходит в процессе работы ферросплавной печи. Эти электроды в три раза дешевле графитированных электродов, применяемых в дуговых сталеплавильных печах.

Самоспекаюшийся электрод представляет собой (рис. 234) заполненный электродной массой кожух из стального листа толщиной 1—3 мм с продольными ребрами внутри. Кожух изго­тавливают отдельными секциями длиной 1,4—1,8 м, которые впоследствии сваривают друг с другом. В основном приме­няют круглые электроды диаметром 900—2000 мм, а на прямо­угольных печах — плоские электроды размером до 3200x800 мм. Кожух, служащий пресс-формой для электродной

Рис. 234. Самоспекающийся электрод и электрододержа-тель:

/ — кожух электрода; 2 — электродная масса; 3 — на­жимное устройство; 4 — кон­тактная щека; 5 — несущий цилиндр; б — ребра; 7 — трубка подвода тока и воды; 8 — нажимное кольцо; 9 — свод печи; 10 — шихта

 

массы, предохраняет электрод от окисления воздухом, облегчает прохождение тока от электрододержателя к обож­женной части электрода. Электродную массу изготавливают из термоантрацита, кокса, каменноугольной смолы и пека. Электродную массу забрасывают в кожух сверху в холодном состоянии. Под действием тепла печи масса размягчаете^ и плотно заполняет кожух. В процессе работы печи по мере сгорания и опускания электрода необожженная его часть постепенно приближается ко все более нагретым зонам печи; масса постепенно теряет летучие. Под контактные щеки (рис. 234, 4) масса поступает еще пластичной, при даль­нейшем нагреве на участке щек электродная масса спекается (коксуется); сопротивление электрода снижается. Из-под контактных щек электрод выходит с нормальными свойствами угольного электрода. По мере сгорания электрод опускает-

ся, а сверху с дозировочной площадки к железному кожуху приваривают, не выключая тока, новую секцию, которую на­полняют электродной массой.

Допустимая плотность тока в самоспекающихся электродах составляет 5—8,5 А/мм² (меньшее значение относится к малым электродам).

Электрододержатель предназначен для подвода тока к электроду, удержания электрода и его перемещения по вер­тикали. Электрододержатель состоит (рис. 234) из несущего цилиндра 5, контактных щек 4 и нажимного кольца 8. Кон­тактные щеки (их число четыре-десять) служат для подвода рабочего тока к электроду, их делают из высокотеплопро­водной меди или ее сплавов и для обеспечения водяного ох­лаждения — полыми или с залитыми внутри трубками; с по­мощью медной трубки к щеке подводят ток и воду.

Несущий цилиндр выполнен из стального листа толщиной 10—16 мм и охватывает электрод по высоте до механизма перемещения электрода (рис. 232, 11), причем верх цилинд­ра закреплен в этом механизме. Диаметр цилиндра превышает диаметр электрода на 150-200 мм, и в зазор между ними сверху подают вентилятором воздух. К низу несущего ци­линдра подвешены нажимное кольцо и контактные щеки (коль­цо с помощью четырех водоохлаждаемых труб, а каждая щека на стальной тяге; эти подвески на рис. 234 не показаны). Прижатие контактных щек к электроду осуществляют с по­мощью нажимных устройств 3 кольца 8, в которых размещены пружины или гидравлические зажимы (рис. 234).

Механизм перемещения, т.е. подъема и опускания элект­родов (на современных печах гидравлический и управляемый автоматизированной системой) обеспечивает по ходу плавки движение электрода вниз с тем, чтобы поддерживать длину дуги и электрический режим в заданных пределах и при необходимости перемещает электроды вверх. Механизм (рис. 232, 11) закреплен на междуэтажном перекрытии цеха, он движет несущий цилиндр и через него электрод.

По мере сгорания нижнего конца электрода возникает необходимость перепускания электрода, что осуществляют с помощью механизма перепускания (рис. 232, 12), в котором зажат верх электрода. Механизм обеспечивает периодическое опускание электрода относительно несущего цилиндра или подъем цилиндра относительно электрода на 50—200 мм, что

увеличивает длину рабочего конца электрода (располагае­мого ниже контактных шек).

Электропитание

Электрическое оборудование ферросплавных печей схоже с аналогичным оборудованием дуговых сталеплавильных печей (см. § 1—2 гл. 4 П-ой части). Трехэлектродные ферро­сплавные печи оборудованы трехфазным понижающим печным трансформатором и иногда тремя однофазными трансформато­рами, от которых ток при помощи короткой сети подается на каждый электрод; шестиэлектродные печи имеют три однофаз­ных трансформатора, к которым электроды подсоединены попарно. Мощность трансформаторов разных печей находится в пределах 10—115 MB • А, вторичное напряжение — в преде­лах 130—250 В; сила тока на мощных печах достигает 100-110 кА.

Короткая сеть состоит из трех участков: шинный пакет (рис. 232, 9а) идущий от трансформатора до гибкого участ­ка, гибкий участок (рис. 232, 96), токоподвод (рис. 232, 9в) к контактным щекам. Шинный пакет выполняют из медных водоохлаждаемых труб или медных пластин, гибкую часть из гибких медных кабелей, токоподвод к щекам — в виде водо­охлаждаемых медных труб.

Необходимо, чтобы длина короткой сети была минималь­ной; прокладку токоведущих шин или труб следует выполнять бифилярно, т.е. чтобы шины, обтекаемые токами различных направлений, были расположены возможно ближе друг к другу.

Вторичное напряжение, подаваемое на электроды в зави­симости от конструкции переключающего устройства Переклю­чают как при отключенной печи, так и под нагрузкой. Опти­мальный электрический режим на каждой ступени напряжения поддерживают с помощью автоматических регуляторов.