Параметры ферросплавных и электродуговых печей

Футеровку ферросплавных  печей для выплавки феррохрома и  ферромарганца различных марок выполняют из магнезитового кирпича насухо с засыпкой швов мелким магнезитовым порошком. Клиновой кирпич в кладке не применяют и футеровку выполняют «елочкой».

Футеровка наклоняющихся  печей, служащих для выплавки рафинированного  феррохрома, показана на рис. 2

Высокие температуры процесса производства рафинированного феррохрома (1900— 2100° С) и взаимодействие со сплавом  и основным шлаком вызывают быстрый  износ футеровки; примерный срок службы такой футеровки 1—2 года.

 

 

Повышение стойкости футеровки  рафинировочных ферросплавных печей  достигается в результате использования магнезитового кирпича повышенной плотности, создания на подине постоянного предохранительного слоя сплава (ограничивая угол наклона в наклоняющихся печах), образования устойчивого гарниссажа, правильного выбора диаметра ванны, недопущения перегревов ванны, тщательной заправки стен и охлаждения футеровки ферросплавной печи воздухом.

 

Дуговые печи. Виды и характеристика.

 

Преобразование электрической  энергии в тепловую в дуговых печах происходит в электрической дуге, являющейся одной из форм дугового разряда в газах. При таком разряде в сравнительно небольшом объеме дуги можно сконцентрировать огромные мощности и получить очень высокие температуры. Высокая концентрация тепла в дуге позволяет с большой скоростью плавить и нагревать металл в дуговых печах до высокой температуры. Нагрев металла дугой можно осуществлять непосредственно (если дуга горит между электродом и расплавленным металлом) или излучением, когда дуга горит между двумя электродами. Печи первого типа – это дуговые печи прямого действия, второго типа – дуговые печи косвенного действия. В печах косвенного нагрева очаг высокой температуры удален от поверхности металла на некоторое расстояние и на поверхность металла первоначально попадает лишь часть тепла, излучаемого дугой. Значительная его часть достигает поверхности металла после отражения от стен и свода, поэтому футеровка печи испытывает большие тепловые нагрузки. Низкая стойкость футеровки ограничивает возможность проведения в таких дуговых печах процессов, требующих нагрева металла 1300 – 1400 ⁰С, и не позволяет применять их для плавления тугоплавких металлов. В черной металлургии такие дуговые печи иногда используют в небольших литейных цехах для расплавления чугуна.

Значительно лучше условия  передачи тепла от дуги металлу в  дуговых печах прямого действия. В этом случае очаг высоких температур максимально приближен к поверхности  металла. Часть тепла из зоны высоких температур поглощается металлом непосредственно и отводится теплопроводностью. Значительно большая часть и лучистой энергии сразу попадает на поверхность металла, а свод печи защищен от воздействия дуг благодаря экранирующему действию электродов. Все это позволяет концентрировать в дуге большие мощности и успешно проводить процессы, требующие нагрева до высоких температур.

Вертикально расположенные  электроды в дуговых печах  прямого действия работают в основном на растяжение. Это позволяет использовать длинные графитовые электроды большого сечения, допускающие работу на токе большой силы. Таким образом, эти  печи могут быть мощными, большой  емкости и производительности.

В зоне действия дуг происходит интенсивное испарение металла, и поэтому дуговые печи прямого  действия не получили широкого применения для плавления дорогих металлов, характеризуемых низкой температурой испарения. Но сравнительно высокие температуры испарения и относительно невысокая стоимость черных металлов делают этот недостаток печей прямого действия в случае производства стали не столь существенным, если учесть их достоинства — большую производительность и возможность проведения высокотемпературных процессов. В связи с этим такие дуговые печи широко распространены в сталеплавильной и ферросплавной промышленности. Наиболее распространены дуговые трехфазные сталеплавильные печи с дугой, горящей в воздушной атмосфере. По общему объему производства металла они занимают первое место среди электросталеплавильных агрегатов.

В последние годы получили распространение дуговые печи специального назначения, например дуговые вакуумные  печи (ВДП), которые также являются печами прямого действия.

Имеются два принципиально  отличных типа дуговых вакуумных  печей: с расходуемым и нерасходуемым электродом. В печах с расходуемым электродом дуга горит между переплавляемым электродом и поверхностью ванны жидкого металла, а в печах с нерасходуемым электродом — между графитовым или металлическим (из тугоплавкого металла) электродом и расплавляемым металлом. В обоих случаях плавление ведется в вакуумной камере.

В дуговых вакуумных печах отсутствует огнеупорная футеровка, а все элементы печи, подверженные воздействию высоких температур, охлаждаются водой. В связи с этим в них можно проводить процессы, требующие большой концентрации тепла и высоких температур. Используются они для плавления тугоплавких (молибден, вольфрам, ниобий, тантал) и тугоплавких активных (цирконий, титан) металлов, а также для переплава стали с целью улучшения ее свойств в результате обработки вакуумом и изменения условий кристаллизации.

К дуговым печам прямого  действия могут быть отнесены также  плазменные дуговые печи с анодом на металле. Источником тепла в этих печах является сильно сжатый в поперечном направлении дуговой разряд. Плотность тока в сжатой дуге во много раз выше, чем в обычной, следовательно, выше и ее температура. В среде инертных газов температура сжатой дуги может достигать 30000° С. Такая концентрация тепла в плазменных печах позволяет проводить процессы с очень большой скоростью, в результате чего плазменный нагрев обеспечивает большую производительность.

Сжатие дуги можно осуществить  магнитным полем или газовым  потоком. Используя для сжатия дуги инертные или активные газы, в плавильном пространстве можно получать нейтральную  или высокоактивную атмосферу.

Для плавления металлов используют плазменные дуговые печи двух типов  — скерамическим тиглем или водоохлаждаемым кристаллизатором. Плазменные печи с керамическим тиглем похожи на обычные дуговые сталеплавильные печи, но отличаются от них более высокой производительностью и позволяют получать металл более высокого качества. Печи с водоохлаждаемым кристаллизатором используют для рафинировочного переплава, в результате которого свойства металла улучшаются благодаря дополнительной обработке активным газом и принудительной направленной кристаллизации в водоохлаждаемом кристаллизаторе.

 

Список использованной литературы:

 

1. Середа Б.П. Обработка металiв тиском. Навчальний посiбник – Запорiжжя: Видавництво Запорiзькоi державноi академi, 2009. – 343 с.

 

2. Воскобойников В.Г. и др. Общая металлургия – 6-изд., перераб. И доп. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2005 – 768 с.

 

3. Вегман Е.Ф. и др. Металлургия чугуна – Москва: - 3-изд., перераб. И доп. – М.: дополнение. – М.; ИКЦ «Академкнига», 2004 – 774 с.

 

4. Поволоцкий Д.Я., Рощин В.Е., Рысс М.А. и др. Электрометаллургия стали и ферросплавов. – М.: Металлургия, 1974. – 551 с.

 

5. Якушев А.М. Проектирование сталеплавильных и доменных цехов. – М.; Металлургия, 1984. – 216 с.

 

6. Еднерал Ф.П. Электрометаллургия стали и ферросплавов. М.: Металлургия, 1997.

 

7. Григорьев В.П., Нечкин Ю.М., Егоров А.В. и др. Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства. М.:МИСИС, 1995.

 

8. Егоров А.В. Расчет мощности и параметров электроплавильных печей. М.:МИСИС, 2000.

 

9. Никольский Л.Е., Зинуров И.Ю. Оборудование и проектирование электросталеплавильных цехов. М.: Металлургия, 1993.

 

10. Поволоцкий Д.Я., Рощин В.Е., Мальков Н.В. Электрометаллургия стали и ферросплавов. М.: Металлургия, 1995.

 

11. http://emchezgia.ru/ferrosplavy/1tipypechey.php

 

12. http://emchezgia.ru/elektropechi/5dugovyepechi.php