Для установки «печь-ковш» характерны следующие отличительные конструктивные признаки [26]:
1. Токопроводящие консоли электродов:
- токопроводящие консоли электродов выполнены из медноплакированного стального листа и имеют жесткую блочную конструкцию. Блочный профиль с интегрированными каналами охлаждающей воды обеспечивает высокую прочность консолей, которая позволяет высокую скорость регулирования;
- компактная конструкция токопроводящих консолей обеспечивает минимальный распад электродов при максимально свободном пространстве;
- основная изоляция между консолью и подъемной стойкой с обеих сторон охлаждается водой;
- через контактную щеку электроды зажимаются в консоли с помощью тарелочных пружин. Силу зажима можно ослабить с помощью гидравлического цилиндра. Вся система интегрирована в консоль и тем самым защищена от электрического, электромагнитного и теплового воздействия;
- конструкция консолей уменьшает реактанс и омическое сопротивление и позволяет максимально использовать электрическую энергию;
- электрические консоли практически не требуют технического ухода.
2. Конструкция свода:
- свод установки «печь-ковш» является полностью водоохлаждаемым. Внешняя часть свода выполнена в виде конструкции «труба в трубе», центральная часть свода имеет блочную конструкцию. Нанесение огнеупорной массы на внутреннюю поверхность свода позволяет минимизировать падение температуры;
- свод «печи-ковша, имеющий самонесущую конструкцию, с одной стороны поддерживается вилочным порталом с направляющей стойкой, этим данная конструкция отличается от обычных конструкций с двумя портальными кронштейнами;
- в центральной части свода находятся три отверстия для электродов;
- свод присоединен к системе пылеулавливания. Нижнее давление под сводом управляется дополнительным компрессором и клапаном канала отходящих газов;
- в своде есть отверстия для фурмы измерения температуры и взятия проб, для подачи легирующих, для аварийной фурмы, для подачи проволоки, а также измерения давления в печи. Оба отверстия для продувки через фурму и для фурмы измерения температуры и взятия проб закрываются шиберной заслонкой, приводимой в действие пневматически.
3. Портал свода:
- крышка поднимается и опускается с помощью подъемной стойки свода, для того чтобы находящийся под ним ковш мог выезжать и въезжать. Каждая установка «печь-кош» имеет свой собственный портал;
- подъемная стойка свода оснащена косороликовой направляющей призматической формы. Цилиндр подъема, приводимый в действие цилиндрически, интегрирован в подъемную стойку;
- конечные позиции свода контролируются конечным выключателем;
- сводный портал защищен предохранительным кожухом от излучения жидкой стали.
4. Электродный портал:
- сдвоенная установка «печь-ковш» оснащена только одним электродным порталом, обе установки обслуживаются по очереди;
- электродный портал состоит из трех электродных подъемных стоек, а также каркаса с поворотным устройством;
- роликовые опоры для направления опорных стоек встроены в портал установки на двух уровнях. Подъемные стойки перемещаются на роликовых опорах. Следовательно, ходовая поверхность подъемных стоек подвергается механической обработке, поэтому ее необходимо содержать всегда в чистоте;
- верхнее и нижнее конечное положение подъемных стоек контролируются конечными выключателями;
- портал гидравлически фиксируется в обоих конечных положениях (+60 и –60).
5. Система высокого тока. Электрическая энергия для процесса обработки на установке «печь-ковш» подается от трансформатора по линии высокого тока на электроды. В зоне подводящих шин высокого тока магнитные материалы подвергаются нагреванию индукционным током, поэтому стена здания должна иметь как можно меньше металлического армирования. Дальнейшая передача тока осуществляется через:
- гибкие, водоохлаждаемые кабели высокого тока;
- электропроводящие электродные консоли;
- зажимы электрододержателя к графитным электродам, на конце которых образуются электрические дуги.
6. Стенд свинчивания электродов. С точки зрения целесообразности, данный стенд размещен в непосредственной близости от печи. Только таким образом можно избежать простоев во время производственного процесса. Стенды свинчивания электродов сконструированы таким образом, что снятые горячие электроды во время их нахождения на стенде были защищены от тяги воздуха. Сам стенд состоит из рамы, механического зажимного приспособления и защитной трубы. На нижнем конце защитной трубы имеется смотровая дверца, которая делает возможным доступ к острию электрода. Чтобы облегчить крановщикам посадку горячих электродов на стенд и избежать насадки токопроводящей штанги электрода, стенд оснащается воронкообразными отверстиями. Очень короткий электрод вводится в защитную трубу до электродной коробки на нужной высоте и фиксируется механическим зажимным приспособлением. Новая электродная частичная длина с ниппелем позиционируется с помощью крана и специального подвеса с винтовым крючком. После того как электродные коробки продуты сжатым воздухом и фронтальная поверхность очищена от пыли, осуществляется ввинчивание новой частичной длины. Вблизи от стенда свинчивания электродов предусмотрено место для складирования запаса электродов на один день.
7. Графитовые электроды. Во время процесса обработки на установке «печь-ковш» электроэнергия передается через графитовые электроды и с помощью электродуг – жидкому металлу. Чтобы по возможности снизить потери активного сопротивления в электродах, они должны обладать хорошей электропроводимостью. Кроме того, они должны соответствовать следующим требованиям:
- высокая сопротивляемость по отношению к температурам внутри печи;
- невосприимчивость к смене температур;
- достаточная механическая прочность;
- хорошая устойчивость к окислению кислородом воздуха.
Графитовые электроды изготавливаются из особого сорта кокса (менее 1 % содержания золы). Этот сорт кокса размельчается и обжигается во вращающейся трубчатой печи при температуре 1200ºС без доступа воздуха. В материал добавляют коксующиеся связки и размешивают его до тех пор пока не образуется пластичная, готовая к прессовке в теплом состоянии масса. В экструзионном процессе путем сильного сдавливания эта смесь доводится до нужного диаметра. Возникающий таким образом “зеленый” электрод обжигается в кольцевой многокамерной печи в условиях отсутствия доступа воздуха при температуре 1300ºС. После обжига электроды нагреваются без доступа воздуха прямым прохождением тока до температуры 2600…3000ºС. При этом кристаллы растут и в графите происходит кристаллическое упорядочивание. Сразу после графитирования необожженные электроды чистятся и проверяются. Срок изготовления графитовых электродов до их использования составляет от 8 до 12 недель. При особенно высоких нагрузках используются электроды качества LS или AGX, которые до графитирования пропитываются пеком и дополнительно уплотняются отжигом.
8. Продувка инертным газом. Перемешивание металла для гомогенизации температуры и химического состава осуществляется через два продувочных кирпича из огнеупорных материалов, встроенных в днище ковша. Продувочные кирпичи окружены стальным кожухом, который снабжается инертным газом. Инертный газ необходимо подавать под давлением от 16 бар. Объем расхода инертного газа регулируется на вентильном стенде и приспосабливается к различным этапам процесса обработки.
9. Фурма манипулятора (аварийная фурма). При повреждении донной продувки ковша можно с помощью аварийной фурмы вдувать аргон в жидкий металл сверху. Аварийная фурма состоит из стальной трубы, защищенной огнеупорным материалом. Фурма укрепляется зажимным цилиндром, приводимым в действие гидравлически, на подъемно-опускаемом механизме. При погружении фурмы в металл, шлак изнашивает огнеупорный материал, поэтому фурму через определенный период времени использования необходимо заменить. Для замены фурмы необходимо ослабить зажимный цилиндр и с помощью крана поменять фурму. Аварийная фурма используется только в аварийных случаях, так как ее использование и связанные с этим процессы обнаруживают значительно худшие результаты, чем использование донной продувки.
10. Манипулятор для измерения температуры и взятия проб. Использование данного манипулятора делает возможным измерение температуры стали, активности кислорода, зеркала ванны и взятие пробы. Для этого фурму под наклоном (около 10 град.) погружают в ванну на глубину приблизительно 500 мм. Измеренная глубина погружения записывается (запоминается) и используется в этой плавке для других измерений, происходящих на той же глубине жидкой стали.
11. Циркуляционные циклы охлаждающей воды. Охлаждающая вода необходима для частей, которые особенно требовательны к температуре. К ним относятся: свод, консоли, кабели высокого тока, трансформатор и др. На агрегате «печь-ковш» предусмотрены два цикла циркуляции охлаждающей воды (табл. 4.1).
Таблица 4.1
Технические параметры циркуляции охлаждающей воды
| ЦИКЛ 1 | |
| Консоли | 3*50 м3/ч |
| Кабель высокого тока | 3*7 м3/ч |
| ЦИКЛ 1 | |
| Трансформатор | 60 м3/ч |
| Температура воды, первый слив/возврат | 350С / 450С |
| ЦИКЛ 2 | |
| Крышка (свод) ковша | 2*230 м3/ч |
| Температура воды, первый слив/возврат | 350С / 500С |
6 КОНСТРУКЦИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ УСТАНОВКИ