Конструкция, методика расчёта рудовосстановительной печи для производства ферросплавов

Конструкция, методика расчёта рудовосстановительной печи для производства ферросплавов

Содержание

• Задание 2
• Содержание 3
• Введение 4
• 1 Феросплавные печи 5

• 1.1 Конструкция феросплавных печей 5

• 2 Машины и механизмы феросплавных печей 9
• 2.1 Механизмы перемещения и перепуска электрода 9

• 2.2 Механизм вращения копуса печи 12

• 3 Расчет. Рудовосстановительная печь 13
• 3.1 Oпределение мощности трансформатора электрических параметров печи 16
• 3.2 Определение диаметра электрода геометрических размеров ванны печи……………………………………………………………………………… 20
• Заключение 27
• Список использованных источников 28
• Введение
• Ферросплавные печи по назначению могут быть восстано-вительными или рафинировочными, а по конструкции -- Открытыми, полузакрытыми и герметизированными, кото-рые часто объединяют общим названием -- закрытые печи С дожиганием газа под сводом как со стационарными, так и с вращающимися ваннами. В зависимости от формы ванны печи бывают круглыми, прямоугольными, треуголь-ными и овальными. По способу выдачи из печи сплава и шлака печи подразделяются на неподвижные и наклоняю-щиеся. Имеются также печи с выкатными ваннами.
• Печи для рафинировочных процессов, предназначенные для выплавки рудоизвесткового расплава, рафинированных феррохрома и ферромарганца, ферровольфрама и др., по конструкции близки к электросталеплавильным дуговым печам, поэтому рассмотрим устройство рудовосстановительных печей для производства ферросплавов.
• 1 ФЕРРОСПЛАВНЫЕ ПЕЧИ
• 1.1 КОНСТРУКЦИИ ФЕРРОСПЛАВНЫХ ПЕЧЕЙ
• В промышленности используются ферросплавные печи однофазные и трехфазные; ведутся работы по использова-нию печей, работающих на токе пониженной частоты и на постоянном. Однофазные печи в настоящее время имеют ограниченное применение. Трехфазные печи строят или с расположением электродов в одну линию (прямоугольные печи) или в большинстве случаев с расположением элек-тродов по вершинам треугольника (круглые или треуголь-ные печи).
• Печи большой мощности изготавливают и с шестью электродами.
• Наиболее широко распространены в ферросплавной промышленности круглые трехфазные печи. В круглой пе-чи, электроды которой расположены по треугольнику, теп-ло концентрируется достаточно хорошо для того, чтобы об-разующиеся под каждым электродом плавильные тигли соединялись между собой. Такие печи имеют минимальную теплоотдающую поверхность и обеспечивают лучшее ис-пользование тепла. При хорошей конструкции короткой сети и наличии установок искусственной компенсации реактивной мощности такие печи могут иметь высокий ко-эффициент мощности, превышающий 0,95, даже для печей мощностью 40--100МВ-А.
• Прямоугольные трехэлектродные печи имеют сравни-тельно низкий печной установки, для них характерно появление «дикой» и «мертвой» фаз, поэтому в настоящее время такие печи для производства ферросплавов не строят. Прямоугольные шестиэлектродные печи с тремя одно фазными трансформаторами (рис. 1), представляющие собой По-существу три однофазных печи с общей ванной, и значительной степени свободны от этих недостатков и имеют ряд достоинств, в частности при их использовании облегчается загрузка шихты, легче регулируется расстоя-ние между электродами в зависимости от электрического сопротивления применяемой шихты. Такие печи отечествен-ной конструкции мощностью 63 MB-А успешно эксплуатируются при производстве сплавов марганца.
• Шихтовые материалы, особенно при производстве крем-нистых сплавов, попадая в зону высоких температур, на-чинают оплавляться и спекаться, что резко ухудшает газопроницаемость шихты. Для восстановления нормально-го положения приходится прокалывать шихту жердями, ме-таллическими прутьями и т. п. Для устранения этих явлений были предложены печи с вращающейся ванной, имею-щие следующие достоинства:
• Рисунок 1. Прямоугольная закрытая шестиэлектродная печь:
• 1 -- механизм перепуска электродов; 2 -- механизм перемещения элект-родов; 3 -- короткая сеть; 4 -- кольцо зажима электродов; 5 -- элект-род; 6 -- загрузочная воронка; 7 -- свод; 8 -- футеровка ванны печи 9 -- кожух печи; 10 -- фундамент печи
• Улучшение хода восстановительного процесса, так как обеспечиваются хорошая газопроницаемость шихты, разрушение настылей на колошнике и перегородок в подсводовом пространстве.
• Удлинение срока службы футеровки печи.
• Облегчение разрушения карборунда и шлакового «козла» по всей площади ванны, что обеспечивает удлине-ние кампании печи, особенно при производстве кристалли-ческого кремния и углетермического силикокальция.
• В рафинировочных печах вращение ванны в ряде слу-чаев также целесообразно: например, обеспечивается рав-номерное вычерпывание сплава при производстве ферро-вольфрама, а при производстве рафинированного ферро-хрома и силикотермического силикокальция повышается стойкость футеровки и равномерно распределяется шихта по колошнику печи. Отечественный опыт показывает, что вращение ванны печи позволяет повысить ее производительность на 3--6 % и снизить удельный расход электро-энергии на 4--5 % при одновременной значительной эконо-мии сырых материалов.
• Рисунок 2. Схема закрытой печи мощностью 33 МВД:
• 1-- короткая сеть; 2 -- система водоохлаждения; 3 -- футеровка ванн; 4 -- кожух; 5 -- плита механизма вращения; 6 --механизм вращения ванны; 7 -- механизм перепуска электродов; S -- система гидропривода; 9 -- гид-роподъемник; 10 -- контактные щеки; 11 -- свод
• Для улучшения показателей процесса, защиты воздуш-ного бассейна, утилизации газов, имеющих теплоту сгора-ния -- 10,9 МДж/м3, и улучшения условий труда и службы оборудования в производстве ферросплавов широко применяют закрытые печи. Эти печи (рис.2) в основных деталях аналогичны открытым печам, но дополнительно имеет-ся свод. В таких печах ~15 % газа из подсводового прост-ранства проходит через шихту, находящуюся в загрузочных во-ронках, и сгорает над ней. За-грузка шихты осуществляется при помощи загрузочных труб и воронок в кольцевые отверстия между электродами и загрузочными воронками. Для сокращения длины электрода и, полной герме-тизации подсводового простран-ства печи все шире используют герметизированные электропечи, у которых электрододержатель помещен в подсводовое пространство, имеется уплотнение вокруг электродов и загрузочных труботечек, которые подают шихту под свод печи. В последнее время на-чата эксплуатация рудовосстановительных электропечей с парогенераторами и дожиганием газа под сводом печи, который в этом случае выполняет роль па-роперегревателя (рис.3). Газ очищают в рукавных филь-трах, степень очистки составляет 98%.
• Рисунок 3. Схема парогенератора печи мощностью 75 МВА для выплавки 75%-ного ферроси-лиция:
• 1-- свод (пароперегреватель); 2 -- горизонтальный и верти-кальный газоотводы; 3 -- ава-рийная труба; 4 -- вертикальный котел; 5 -- вентиляторы; 6--ванна
• Рис. 94. Схема парогенератора печи мощностью 75 МВА для выплавки 75%-ного ферроси-лиция:
• / -- свод (пароперегреватель); 2 -- горизонтальный и верти-кальный газоотводы; 3 -- ава-рийная труба; 4 -- вертикальный котел; 5 -- вентиляторы; 6 *-- ванна
• 2. МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ ФЕРРОСПЛАВНЫХ ПЕЧЕй
• 2.1 Механизмы перемещения и перепуска электродов
• На ферросплавных печах применяют набивные самоспекающиеся электроды, представляющие собой цилиндрический кожух из листовой стали, набиваемый электродной массой. Массу приго-товляют из смеси антрацита (или термоантрацита), кокса, ка-менноугольного пека или смолы. По мере расхода электрода ме-таллический кожух наращивают путем приварки новых секций. Электроды набивают в среднем один раз в сутки.
• Для перемещения электродов применяют механизмы канат-ного, винтового и гидравлического типов. Недостатками канатных механизмов являются быстрый износ проволочных канатов, ра-ботающих в абразивной атмосфере, значительные габариты ле-бедок, необходимость снабжать механизм специальным постоянно действующим тормозным устройством, ограничивающим скорость опускания электрода при использовании электроприводов пере-менного тока. Винтовые механизмы имеют низкий к. п. д. и ма-лую стойкость червячных редукторов и винтовых пар. Гидравли-ческие механизмы широко применяют на мощных рудотермических печах вследствие их компактности при большой массе элек-тродов, надежности и ремонтопригодности. Этому способствует также удобство их компоновки с пружинно-гидравлическими ме-ханизмами перепуска электродов.
• На каждом электроде установлено отдельное гидравлическое подъемно-перепускное устройство, состоящее из двух механизмов перемещения и перепуска электрода. Механизм перемещения электрода обеспечивает его большой ход и требуемое положение в ванне печи, а механизм перепуска -- опускание электрода под действием собственного веса на ограниченную величину по мере сгорания.
• Общая компоновка узла механизмов перемещения и перепуска электродов рудотермической печи мощностью 16 500 кВА при-ведена на рис. VIII.2. Электрод вводят в несущий цилиндр 8 и удерживают пружинно-гидравлическим механизмом перепуска электрода, расположенным на несущей траверсе 5 и состоящим из колец / и 3 с зажимами и гидроцилиндров 2. Передвижение траверсы, а вместе с ней несущего цилиндра и электрода осуще-ствляют тремя плунжерными гидроцилиндрами 4 с подвижными корпусами, связанными с траверсой и расположенными под углом 120°. Масло подводят через пустотелые плунжеры. Сферические головки плунжера входят в опорные стаканы 9 и обеспечивают самоустанавливание устройства. Во избежание прохода газов и пыли между несущим цилиндром и рамой устройства 10 приме-нено кольцевое уплотнение 6 из резиновой ленты с огнеупорными вставками и нажимными пружинами. Для предупреждения воз-можного перекоса несущего цилиндра на двух горизонтах уста-новлены упорные ролики 7, по шесть роликов в каждом ряду.
• Механизм перепуска электрода (рис.4) состоит из двух колец 1 и 4, снабженных шестью пружинно-гидравлическими за-жимами (буксами) 3 каждое, и подъемных гидроцилиндров 2.
• Нижнее кольцо / закрепле-но на несущей траверсе, верх-нее перемещается тремя плун-жерными гидроцилиндрами, закрепленными на нижнем кольце. Электроды зажимаются шестью щеками 5, покрытыми слоем 7 маслостойкой резины и связанными между собой планками 6. Радиальное при-жатие щек выполняют рабочие пружины 10, воздействующие на бугели 9. Освобождение элек-трода производят гидроцилинд-рами 11, которые при этом сжимают пружины и отводят бугели. Гидроцилиндры соеди-нены кольцевыми маслопрово-дами 8 с напорной станцией и панелью управления.
• Рисунок 4 Механизм перепуска электрода.
• Последовательность опера-ций при перепуске электрода следующая. Перед началом ра-боты механизма верхнее кольцо опущено и на электрод наложены зажимы обоих колец. Освобождают зажимы верхнего кольца и поднимают его гидроцилиндрами в крайнее верхнее положение. Далее последовательно накладывают на электрод зажимы верх-него кольца и освобождают зажимы нижнего кольца. При сбросе масла из подъемных гидроцилиндров электрод получает пере-пуск, равный их ходу. На опущенный электрод накладывают зажимы нижнего кольца.
• Электрододержатель (рис. VIII.4) должен обеспечить удержа-ние электрода и надежный подвод тока к нему. В кольце электрододержателя 1 закреплены по окружности шесть гидроцилиндров 7, обеспечивающих прижатие токоподводящих бронзовых башмаков к электроду. Кольцо с несущим цилиндром 3 механизма переме-щения электрода соединено трубчатыми водоохлаждаемыми под-весками 2. Нижний пояс несущего цилиндра снаружи защищен водоохлаждаемыми коробками 4. Водоохлаждаемые элементы 5 электрододержателя соединены медной трубопроводной арма-турой 6.
• Рисунок 3-Механизм перепуска электрода.
• Рисунок 4-Механизм зажима электрода.
• 2.2 Механизм вращения корпуса печи
• В конструкциях опорно-поворотной части и механизма вращения, мощных рудотермических печей учитывают два основных фак-тора -- большую массу печи (800 т и более) и малую скорость ее вращения (1 оборот за 30--200 ч). Опорно-поворотную часть выполняют трех основных типов:
• Рисунок 5. Механизм поворота ферросплавной печи
• с платформой, опирающейся круговым рельсом на тумбы
  с опорными и упорными роликами (по типу дуговых электропечей);
• с платформой, поворачиваемой на катках в кольцевой
  обойме;
• с платформой, перемещающейся на ходовых роликах по
  стационарному круговому рельсу.
• Последний тип наиболее часто применяют в конструкциях мощных отечественных ферросплавных электропечей.
• На рис.5 показан механизм поворота корпуса ферро-сплавной печи с цилиндрическими редукторами и открытой ко-нической передачей.
• Поворотную платформу 1 (поддон) выполняют сварной кон-струкции, реже железобетонной. Корпус печи устанавливают на систему мощных двутавровых балок 2, образующих каналы для воздушного охлаждения днища печи. Платформа защищена от теплового воздействия слоем огнеупорного кирпича 14. Ее по-ворот происходит по круговому рельсу 3 на двадцати безребордных ходовых роликах 7 со сферическими поверхностями катания, заключенных в обоймы 6. От горизонтальных смещений платформы предусмотрена центральная опора 4 со сферическим роликопод-шипником 5. Привод состоит из электродвигателя постоянного тока 12 с регулируемой частотой вращения, трех двухступенча-тых цилиндрических редукторов 9--11 и открытой конической передачи 8, зубчатый венец 13 которой прикреплен болтами к платформе. Приводы с червячными редукторами применяют значительно реже из-за более низкого к. п. д., повышенного износа и меньшей надежности.
• Техническая характеристика механизма вращения корпуса ферросплавной электропечи мощностью 16,5 MB-А
• Время одного оборота корпуса, ч 33--132
• Передаточное число зубчатых передач привода 1 975 000
• Момент сопротивления вращению корпуса, кН-м 332
• \ К. п. д. привода 0,1
• Мощность электродвигателя, кВт 1,6
• 3.РУДОВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ
• Рудовосстановительные печи (ферросплавные печи) являются наиболее широким и сложным классом дуговых печей сопротивления, различающихся по назначению, особенностям технологического процес-са и конструкциям.
• Все рудовосстановительные печи относятся к печам смешанного нагрева. Тепловая энергия выделяется непосредственно в ванне печи за счет горения закрытой дуги и активного сопротивления электрическому току.
• Ванна печи сложная по своему устройству. Она содержит шихту, находящуюся в различном физико-химической состоянии (от твердых кусков до тестообразной магмы), шлак и металл. Технологические процессы, протекающие в ванне, очень разнообразны. В свою очередь, электрические и геометрические параметры печей зависят от проте-кающих в них процессов. В печах небольшой мощности эта зависи-мость мало заметна, т.е. сходство электрических режимов позволяет использовать такую ванну для различных процессов. С ростом мощнос-ти печей и усложнением их конструкции, а также повышением требова-ний к качеству продукта стало очевидной необходимость дифференци-рованного подхода к выбору. конструкции ванны и ее параметров, с учетом особенностей технологического процесса. В настоящее время рудовосстановительные печи делятся по конструктивному исполнению на открытые, закрытые и герметичные с вращающейся или неподвижной ванной. Ванна печи может быть круглой, прямоугольной треугольной, овальной.
• .Наибольшее распространение получили печи с круглой вращаю-щейся ванной с тремя электродами, расположенными по вершинам рам постороннего треугольника. Таких печей для производства ферросплавов у нас в стране и за рубежом подавляющее большинство (свыше 95 %).
• В рудовосстановительных печах преимущественно используют самоспекающиеся электроды системы Седерберга, позволяющая создать непрерывно наращиваемые электроды любых размеров и небольшой мас-сы. Они бывают кок круглого, так и прямоугольного сечения.
• Большим достижением в развитии рудотермических печей яви-лось применение закрытого колошника, что позволило улучшить усло-вия труда, а также утилизировать потенциальную энергию печных газов. Одновременно усовершенствовали конструкцию верхнего строение печей. Использование электродов больших размеров, герметичных сводов а также требования дистанционного управления и автоматизации управления печью привели к широкому распространению гидравлических устройств для перепуска и передвижения электродов и т.д. Тенденция дальнейшего увеличения производства ферросплавов И других продуктов рудовосстановительных печей неизбежно приведет, как и в прошлом, к росту единичных мощностей вечных установок. Единичная мощность рудовосстановительных электропечей в настоящее время для феррохрома и ферросилиция составляет 105 MB.А(65 МВт), для ферромарганца и силикомарганца - 80 MB.A (58 МВт). МОЖНО ОЖИДАТЬ появления в ближайшие годы рудовосстановительных электропечей мощностью до 200 MВ.А, если учесть, что мощность, выделяющая на электроде, достигла 35 MB.A (23 МDт),то 6-тиэл.печь может иметь мощность 210 МВ.А.

Страницы: 1, 2