Безкоштовна технічна бібліотека

Дугова електроплавильна піч. Історія винаходу та виробництва

Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас

 Коментарі до статті

Вся історія металургії – це боротьба за якість, за покращення фізичних та механічних властивостей металу. А ключ до якості – хімічна чистота. Навіть крихітні домішки сірки, фосфору, миш'яку, кисню, деяких інших елементів різко погіршують міцність і пластичність металу, роблять його крихким та слабким. А всі ці домішки знаходяться в руді та коксі, і позбутися їх важко.

Під час плавки в доменній печі та в мартенівській печі основна частина домішок переводиться в шлак і разом із ним видаляється з металу. Але в тих же домнах і мартенах метал потрапляють шкідливі елементи з горючих газів і погіршують його властивості. Отримати справді високоякісну сталь допомогла електрометалургія, галузь металургії, де метали та їх сплави одержують за допомогою електричного струму. Це стосується не тільки виплавки сталі, але й електролізу металів і, зокрема, розплавлених їх солей - наприклад, вилучення алюмінію з розплавленого глинозему.

Дугова електроплавильна піч

Основну масу легованої високоякісної сталі виплавляють у електричних дугових печах.

У дугових сталеплавильних печах і плазмово-дугових печах (ПДП) теплогенерація виникає за рахунок енергетичних перетворень дугового розряду, що відбувається в повітрі, парах матеріалів, що розплавляються, інертній атмосфері або іншому плазмоутворюючому середовищі.

Відповідно до загальної теорії печей М.А. Глінкова дугові сталеплавильні та плазмово-дугові печі являють собою печі-теплообмінники з радіаційним режимом роботи, оскільки енергетичні умови на межі зони технологічного процесу, тобто на дзеркалі ванни рідкого металу, створюють електричні дуги та вогнетривке футерування робочого простору. Крім цього, у дугових сталеплавильних печах вертикально розташовані графітовані електроди створюють нерівномірне випромінювання дуг, що залежить від діаметра електродів та параметрів електричного режиму.

За умовами теплообміну між дугами, поверхнями робочого простору і металом, особливостями електрофізичних процесів дугового розряду, енергетичного та електричного режимів всю плавку в дугових печах від початку розплавлення твердої металошихти до зливу рідкого металу ділять на етапи.

Перед початком плавки куполоподібне склепіння печі піднімають, відводять убік і завантажують зверху в піч шихтові матеріали. Потім склепіння ставлять на місце через отвори в ньому опускають в піч електроди і включають електричний струм. Чавун, залізний брухт та інші матеріали починають швидко плавитися.

У міру оплавлення шихти під електродами та навколо них утворюються "колодязі", в які опускаються дуги та електроди. Настає етап "закритого" горіння дуг, коли плавлення шихти відбувається в "криницях", знизу шляхом теплопередачі випромінюванням на прилеглі шари шихти та теплопровідністю через шар рідкого металу, що накопичився на подіні. Холодна шихта на периферії робочого простору нагрівається за рахунок тепла, акумульованого футеруванням: при цьому температура внутрішньої поверхні футерування інтенсивно знижується з 1800-1900 до 900-1000 градусів Кельвіна. На цьому етапі футерування робочого простору екрановано від випромінювання дуг, тому доцільно забезпечити максимальну теплову потужність з урахуванням електротехнічних можливостей пічного трансформатора.

Коли кількості наплавленого рідкого металу буде достатньо заповнення порожнеч між шматками твердої шихти, електричні дуги відкриваються і починають горіти над дзеркалом металевої ванни. Настає етап "відкритого" горіння дуг, при якому відбувається інтенсивне пряме випромінювання дуг на футерування стін і склепіння, температура підвищується зі швидкістю до 30-100 градусів Кельвіна за хвилину і виникає необхідність зниження електричної потужності дуг відповідно до теплосприймаючої здатності футерування.

Схема дугової електричної плавильної печі. Піч має сталевий зварний кожух 3. Кожух печі зсередини футерований теплоізоляційною та вогнетривкою цеглою 1, яка може бути основною (магнезитова, магнезитохромітова) або кислою (динасовий). Подина 12 печі набивається вогнетривкою масою. Плавильний простір обмежено стінками 5, подіною 12 і склепінням, що виготовляється також з вогнетривкої цегли і має отвори для проходу електродів. У стінках печі є робоче вікно 10 для керування ходом плавки та льотка для випуску готової сталі по жолобу 2 у ківш.

Сучасні дугові сталеплавильні печі працюють на трифазному струмі промислової частоти. У дугових печах прямої дії електричні дуги виникають між кожним із трьох вертикальних графітованих електродів та металом. Футерований кожух у дугових сталеплавильних печах має сфероконічну форму. Робочий простір перекритий зверху купольним склепінням. Кожух встановлений на опорній конструкції з гідравлічним (рідше з електромеханічним) механізмом нахилу печі. Для зливу металу піч нахиляють на 40-45 градусів, для завантаження шлаку - на 10-15 градусів (в інший бік). Печі обладнані механізмами підйому та повороту склепіння – для завантаження шихти через верх печі, пересування електродів – для зміни довжини дуги та регулювання потужності, що вводиться в піч. Великі печі обладнані пристроями для електромагнітного перемішування рідкого металу у ванні, системами видалення та очищення пічних газів.

Плазмово-дугова піч

Вітчизняні плазмово-дугові печі мають місткість від 0,5 до 200 тонн, потужність – від 0,63 до 125 МВт. Сила струму на потужних та надпотужних плазмово-дугових печей досягає 50-100 кА.

Залежно від технологічного процесу та складу шлаків футерування плазмово-дугових печей може бути кисле (при виплавці сталі для фасонного лиття) або основне (при виплавці сталі для зливків).

Схема плазмоводугової печі: 1 - плазматрон; 2 – електрод; 3 - отвір із кришкою

Особливістю конструкції плазмово-дугових печей з вогнетривким футеруванням як різновиду плавильних ванних печей дугового нагріву є наявність одного або декількох плазмотронів постійного струму та подового електрода - анода. Для збереження атмосфери плазмоутворюючого газу робочий простір плазмово-дугових печей герметизується за допомогою спеціальних ущільнень. Наявність водоохолоджуваного електрода в подіні створює небезпеку вибуху, тому плазмово-дугові печі забезпечують системою контролю стану футерування подини і сигналізацією, що попереджає про проплавлення подового електрода рідким металом.

В даний час працюють плазмово-дугові печі з вогнетривким футеруванням місткістю від 0,25 до 30 тонн потужністю від 0,2 до 25 МВт. Максимальна сила струму – до 10 кА.

Найбільш енергоємним періодом плавки печах обох типів є період плавлення. Саме тоді споживається до 80 відсотків загальної витрати енергії, причому переважно електричної. Тривалість усієї плавки в залежності від прийнятої технології виплавки електросталі може бути 1,5-5 годин. Електричний коефіцієнт корисної дії дугових сталеплавильних печей становить 0,9-0,95, а тепловий – 0,65-0,7. Питома витрата електричної енергії становить 450-700 кВт-год на тонну, знижуючись за рахунок зменшення питомої поверхні, що тепловіддає, для більших дугових сталеплавильних печей.

Плазмово-дугові печі мають нижчі показники. Електричний коефіцієнт корисної дії вони дорівнює 0,75-0,85. Це пояснюється додатковими втратами у плазмотроні при формуванні плазмової дуги. Тепловий - близько 0,6, так як виникають додаткові втрати у водоохолоджуваних елементах конструкції. Особливістю експлуатації плазмово-дугових печей є використання дорогих плазмоутворюючих газів, що викликає необхідність створення систем регенерації відпрацьованих газів та застосування технологічно прийнятних дешевих газових сумішей.

Нові можливості у сталеплавильному виробництві з'явилися у зв'язку з успішним освоєнням наприкінці 1980-х років донного (через подіну) випуску металу з дугових електропечей. Така система випуску була успішно реалізована, наприклад, у сталеплавильному цеху заводу фірми "Тіссен шталь" в Оберхаузені (ФРН), на 100-тонних печах заводу у Фрідріксферці (Данія) та ін. Вони можуть досить тривалий час працювати в безперервному режимі, наприклад, датські 100-тонні агрегати – протягом тижня. При випуску плавки, що триває не більше 2 хвилин, піч нахиляється лише на 10-15 градусів замість 40-45 градусів (для звичайних агрегатів). Це дозволяє майже повністю замінити вогнетривку футеровку стін водоохолоджуваними панелями, різко скоротити витрату різних матеріалів та електроенергії, виробляти повне відсічення пічного шлаку.

Як це не дивно на перший погляд, сучасна дугова сталеплавильна піч надвисокої потужності має питому витрату енергії значно нижчу, ніж мартенівська піч. До того ж праця сталевара мартенівської печі значно важча і стомливіша за роботу конверторника або електросталеплавника.

Автор: Муський С.А.

 Рекомендуємо цікаві статті розділу Історія техніки, технології, предметів довкола нас:

▪ Томограф

▪ Балістична ракета

▪ шрифт Брайля

Дивіться інші статті розділу Історія техніки, технології, предметів довкола нас.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Небезпечні блискітки 20.10.2021 Вчені з Нової Зеландії закликали повністю заборонити використання блискіток у будь-яких цілях. Дослідники заявили, що гліттер може спричинити екологічну катастрофу. Головна небезпека полягає в тому, що, по суті, блискітки – це частинки мікропластику, які надзвичайно забруднюють Світовий океан. Якщо вважати поштучно, то вони становлять понад 92% усіх пластикових виробів, що плавають у морях та океанах. Тварини помилково приймають їх за планктон і поїдають, а це шкодить печінці і прискорює вимирання багатьох видів. Крім того, риба, що наковталася блискітками, може опинитися і на нашому столі, підкреслили вчені. Гліттер роблять з полімеру під назвою поліетилентерефталат, з нього виробляють, наприклад, пляшки та іншу упаковку, всілякі плівки. Крім того, блискучий шар – це, як правило, алюміній. Ситуація посилюється тим, що блискітки вбирають у собі отруйні речовини. При цьому процес їхнього розкладання в природі займає тисячі років.

Інші цікаві новини:

▪ Соціальна мережа Threads

▪ Гравітація не просочується в інші виміри

▪ Радарний спортивний спідометр від TI

▪ Цвіркуни Юрського періоду співали басом

▪ Смак м'яса та гуманне поводження зі худобою

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Підсилювачі потужності. Добірка статей

▪ стаття Биллем поросло щось. Крилатий вислів

▪ Як складається ситуація в післявоєнному Китаї? Детальна відповідь

▪ стаття Дерен білий. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Пробник для діодно-транзисторної логіки Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Електричне висвітлення. Захисні заходи безпеки. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024