Конструкции и проектирование сталеплавильных агрегатов в России

   Рабочая площадка должна располагаться на одном  уровне с водоохлаждаемым сводом, который опирается на ковш.

   Мостовая  конструкция предназначена для  подъема и опускания свода  на различных этапах работы установки.  

   Три электродных колонны (по одной на каждый электрод) поднимают и опускают печные электроды на различных этапах технологического цикла печи-ковша.

   Портал является направляющей для электродных колонн и колонны водоохлаждаемого свода печи. На портале установлены опорные ролики, на которые опираются колонны при перемещении. Портал имеет тепловую защиту в виде специальных теплоизолирующих экранов, устанавливаемых  на  опорной  конструкции.

   Основными функциями водоохлаждаемого свода  являются поддержание температуры  внутри печи-ковша, предохранение близлежащей зоны от выплесков стали при проведении нагрева и внесения добавок и ферросплавов и организованного отвода газов на очистку.

   На  установке печь-ковш применяются  электрододержатели  которые обеспечивают минимальную ассиметрию реактивного сопротивления во всей вторичной системе от трансформатора до электродов. Электродный зажим оборудуется медной контактной пластиной   и кольцевым зажимом, выполненным из  нержавеющей стали. Кольцевой зажим соединяется с осью и крепится к консольной конструкции посредством гидравлического цилиндра одностороннего действия. Поршень цилиндра оборудуется пакетом тарельчатых пружин, которые обеспечивают необходимое для зажима усилие, гарантируя тем самым прочную фиксацию электрода.

   Водоохлаждаемые гибкие кабели обеспечивают электрическое  подключение вторичной системы  к электрододержателям. Предусматриваются по два кабеля на каждую фазу. Каждый кабель состоит из двух гибких резиновых труб (располагающихся одна внутри другой) и медных проводников (расположенных между трубами), которые изолируются между собой посредством резиновой перфорированной муфты и наматываемых в виде спирали на внутреннюю трубу; такая система обеспечивает лучшее распределение электрического тока. Перфорация на резиновых муфтах увеличивает охлаждающий эффект.

   Отсос и удаление газов и дыма, образующихся внутри печи-ковша, выполняются посредством специально предназначенной для этих целей отдельной системы. Газы и дымы отводятся посредством вытяжного зонта, установленного на печи-ковше.

   Разрежение  внутри печи-ковша дает возможность собрать и удалить газы, дымы, и загрязняющие частицы в ходе процесса рафинирования.

     Загрузочно-дозирующий бункер размещается  на рабочей площадке печи и  предназначен для подачи  сыпучих  материалов в стальковш.

   Установка централизованной подачи густой смазки (с двойной линией подачи и автоматическим насосом) состоит из смазочной станции, трубопроводов, питателей и блока конечных выключателей Данная установка подает смазку на все опорные ролики системы подъема свода и электродов.  Периодичность включения установки в работу  регулируется  таймером, с помощью которого устанавливаться время работы установки. 

   ЭЛЕКТРОПЕЧЬ ДСП – 80 

ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

• Тип печи переменного тока с полной платформой
• Tип выпуска жидкого металла эркерный
• Тип консольных электрододержателей проводники
• Диаметр корпуса печи 5800 мм
• Диаметр внутренней  панели 5900 мм
• Тип панелей стандартный
• Вместимость печи на уровне пода 137.1 т
• Объем корпуса 99.8 м3
• Диаметр электродов 610 мм
• Длина электродов 2700 мм
• Качество электродов высокой плотности
• Диаметр распада электродов 1250 мм
• Угол поворота свода 92˚
• Длина рабочего хода свода 550 мм
• Угол наклона (с эркерным выпуском) 20˚
• Угол наклона (с сифонным выпуском) 42˚
• Угол наклона для скачивания шлака - 15˚
• Толщина стеновой огнеупорной кладки 476 мм
• Толщина огнеупорной кладки в районе пода 652 мм
• Трансформатор ДСП
• Номинальная мощность 85 МВА
• Перегрузка 20 %
• Скрапная корзина
• Вместимость 74 м³
• Внутренний диаметр 4700 мм
• Высота 4800 мм

   Описание  технологического процесса.

      Технологический процесс плавки  в дуговой сталеплавильной печи, характеризуется цикличностью. Цикл плавки включает очистку и заправку печи, загрузку шихты, периоды плавления, окисления и рафинировки, выпуск металла.

      Рассмотрим период плавления.

      Основная задача этого периода  - нагреть холодные шихтовые материалы  до (Тпл), поддерживать эту температуру до полного расплавления шихты  и обеспечить требуемый перегрев ванны. Период плавления обычно составляет обычно более половины продолжительности всей плавки, при этом расходуется 60-80% общего количества всей электроэнергии, потребляемой за плавку.

      В начале периода плавления  дуги горят между электродами  и твердой холодной шихтой. Электрический  режим в это время неустойчив. Короткие дуги горят беспокойно, перебрасываясь с одного куска  металла на другой, часто обрываются, вызывая необходимость короткого замыкания для повторного зажигания. В небольшом объеме под электродами выделяется огромная мощность. В результате в шихте образуются колодцы, диаметр которых на 30-40% больше диаметра электрода. Автоматический регулятор мощности перемещает электроды вниз, в образующиеся колодцы, до тех пор, пока не появится устойчивая лужица металла. Обвал стенок этих колодцев вызывает частые толчки тока и короткие замыкания, в результате чего возникают резкие колебания мощности.

      Учитывая особую важность этого периода для печей высокой мощности, для которых и проектируется АСУ, рассмотрим этот период подробнее. Его можно разделить на 6 стадий:

1. Заглубления электродов в шихту. В момент зажигания дуг, когда электроды еще не заглублены в шихту, излучение дуг может воздействовать на свод и футеровку стен. Длится стадия недолго- дуга сравнительно быстро экранируется шихтой. Для уменьшения облучения свода и футеровки стен в эту стадию работают на сравнительно коротких дугах.
2. Проплавление колодцев. В эту стадию также нельзя задать максимальные электрические параметры. Если вести плавку на больших токах, прожигаются узкие колодцы. Электроды проходят  колодцы быстро, при этом образуется мало жидкого металла, и электрические дуги могут повредить футеровку подины при отсутствии конечных выключателей, ограничивающих перемещение электрода. Поэтому на этой стадии работают на длинных дугах, которые, кроме того, позволяют в большей мере стабилизировать электрический режим.
3. Формирование жидкой ванны. Электроды, достигнув наиболее низкого положения и находясь вблизи подины, практически стоят на месте. Ванна жидкого металла почти не поднимается. Эта стадия также непродолжительна. На этой стадии еще нельзя задать максимальный электрический режим, из-за опасности прожига подины.
4. Стадия закрытых дуг или основная стадия. На этой стадии создаются условия для введения максимальной мощности в печь: дуга горит на жидкий металл, а футеровка стен экранирована шихтой. Шихта интенсивно расплавляется как за счет излучения дуг, так и за счет воздействия поднимающейся ванны жидкого металла.
5. Характеризуется наличием открытых дуг. В печи еще много нерасплавленной шихты, особенно на откосах, но шихта уже не экранирует дуги. Поэтому в эту стадию работают на коротких дугах.
6. Происходит нагрев металла до заданной температуры. На этой стадии длина дуг еще более короткой.

      Применение технологии выплавки  стали с жидким остатком на  ДСП, оборудованной системой донного  эксцентричного выпуска, обуславливается  необходимостью провести выпуск  плавки без попадания в сталеразливочный ковш окисленного печного шлака.

      Жидкий остаток также защищает  огнеупорную футеровку в случае  низкой плотности скрапа и  при небольшом объеме расплава  после завалки первой корзины  и служит демпфирующей подушкой  набивной подины печи от возможных ударов особенно тяжеловесного лома и крупногабаритных пакетов.

      Наличие в печи расплавленного  жидкого остатка и раскисленного  шлака повышает стабильность  дуги на начальных этапах плавления,  что приводит к улучшению регулирования  и снижению помех в сети электропитания.  
 
 

   Основные  особенности конструкции  печи

   Применяется качающаяся платформа с кантователями. Кантователи обеспечивают наклон печи на сторону выпуска в случае неисправности  в гидросистеме.

   Кожух печи выполняется разъемным. Жесткость  его достаточна для предотвращения поводки под действием механических или температурных напряжений. Изогнутая форма кожуха обеспечивает оптимальные условия работы огнеупоров. Верхняя часть кожуха, представляющая собой каркас в форме сетки, снабжена водоохлаждаемыми панелями и обшита стальными листами, благодаря чему сводится к минимуму подсос воздуха в печь.

   Выпуск  осуществляется через эксцентриковую летку (эркер) в подине, оснащенную поворотным затвором с гидроприводом.

   Поворотная  опора электродной колонны и механизма подъема свода устанавливается в упорных подшипниках. Механизм подъема не мешает независимому повороту свода и держателей электродов. Ход механизма подъема электродов достаточен для беспрепятственного их поворота, когда свод покоится на кожухе, что позволяет быстро заменять огнеупорную футеровку в центральной части свода.

   В состав свода входят кронштейн подъема  свода и каркас в форме сетки, к которому крепятся водоохлаждаемые панели.

   Колонна подъема электродов и держатели  электродов имеют высокую жесткость, что позволяет применять быстродействующие устройства позиционирования электродов.

   В гидравлических механизмах регулирования  положения электродов используется принцип противодавления, чтобы  уравновесить массу колонны, электрододержателей  и силовых кабелей. Этим предотвращаются высокие нагрузки на электроды, когда в завалке должны присутствовать непроводящие материалы. Данный принцип успешно применяется для снижения частоты случаев поломки электродов. 

   СТАНЦИЯ ВАКУУМИРОВАНИЯ 

   Кроме внепечной обработки на АПК, половина всего объема жидкой стали           (350 тыс. т/год), предназначенная для производства легированных марок стали, будет обрабатываться на станции вакуумирования.

   Сталеразливочный  ковш с металлом с помощью мостового  крана г/п 160+40/8т подается в камеру вакууматора  после обработки в АПК.

   Предусматривается подвергать вакуумированию жидкую сталь:

   - 250 тыс. т/год для производства  конструкционных марок стали  – процесс дегазации, без продувки  кислородом;

   - около 100 тыс. т/год для производства коррозионностойких марок стали (в том числе нержавеющей стали) с продувкой камеры кислородом – процесс вакуум-кислородного обезуглероживания.

   Вакууматор  представляет собой двухкамерный (двухпозиционный) агрегат с    общей крышкой, насосной станцией и системой отсоса отходящих газов.

   Вакууматор  обеспечивает обработку металла:

   - плавки каждые 47 мин на вакуум-дегазацию; 

   - плавки каждые 60 мин на вакуум-кислородное  обезуглероживание.

   Насос состоит из ряда эжекторов, соединенных  как последовательно, так и параллельно. Эжекторы установлены в пять насосных ступеней для обеспечения надежной работы, в том числе при повышенной температуре воды, необходимой для образования конденсата.

   Насосная  ступень для обеспечения давления, следующего непосредственно за атмосферным, состоит из водокольцевых насосов, к которым параллельно подключен пароэжектор. Эта ступень может работать при дегазации или вакуум-кислородном обезуглероживании в различных режимах.

   В ковш с металлом при вакуумировании через систему шлюзов подают низкоуглеродистые феррохром и ферроникель. Для этих материалов устанавливаются  два расходных бункера, один дозатор и конвейеры подачи. Эта система дополнительно монтируется на существующей бункерной системе агрегата печь-ковш.