Конструкции и проектирование электропечей
  5.7 Механизмы передвижения электродов

Механизмы передвижения электродов являются одними из самых ответственных механизмов дуговых печей, работающих в тяжелых эксплутационных условиях. В процессе плавки, особенно при плавлении шихты, они находятся в состоянии непрерывного реверсивного движения, причем скорость движения каждого электрода должна изменяться в зависимости от величины отклонения фактического режима работы от установленного. Помимо общих требований, таких как надежность работы, компактность, удобство обслуживания, небольшая мощность, доступность для осмотра и ремонта, к механизмам передвижения электродов предъявляются следующие специальные требования:

  • широкое регулирование скорости передвижения, в том числе пониженной скорости (0,02-0,03 м/с) при опускании электрода и повышенной скорости (0,03-0,08 м/с) при поднимании электрода;
  • предотвращение самопроизвольного опускания электрода и его поломки при принудительном опускании;
  • минимальная инерционность движущихся частей механизма;
  • быстрый разгон и быстрое торможение;
  • наименьшие люфты между отдельными частями механизма;
  • отсутствие деформации опорных и движущихся частей механизма, а также подвижных связей между ними.

В настоящие время применяются два типа устройств для передвижения электродов:

  1. Рукава электрододержателей прикреплены к кареткам, перемещающимся по неподвижным колонам, которые скреплены с кожухом печи;
  2. Рукава электрододержателей прикреплены к телескопическим стойкам, перемещающимся внутри неподвижного корпуса, который скреплен с кожухом печи или её нижними опорными частями.

Все механизмы противовесы, масса которых для механизмов с принудительным опусканием электродов обычно равна общей массе перемещающихся частей, включая половину массы электрода. Наличие противовесов существенно уменьшает мощность привода механизмов.

Механизмы передвижения электродов могут иметь как гибкую подвижную связь (трос, цепь Гилля), так и жесткую связь (зубчатая рейка с шерстней, гидропривод).

До последнего времени применяли, главным образом, механизмы с гибкой связью и электроприводом. Основным преимуществом гибкой связи является то, что электрод не ломается, когда упирается в слой плохо проводящей шихты. При жесткой связи, чтобы избежать поломки электрода, необходимо устанавливать дополнительные датчики и концевые выключатели. Серьезными недостатками механизмов с гибкой связью нужно считать наличие упругой и пластической деформации связи (тросы, цепи), а также значительные «люфты» между отдельными частями механизма. Эти обстоятельства, а также необходимость получения более компактных конструкций привели к тому, что в последние годы многие вновь строящиеся дуговые печи делают с реечной передачей. Однако, такие механизмы очень чувствительны к перекосам, вызывающим заедания.

Применение гидропривода упрощает по сравнению с электроприводом механизм передвижения, уменьшает инерционность движущихся частей механизма, повышает его быстродействие. Но гидропривод работает надежно только при условии высокой герметичности всей системы и требует применения рабочей жидкости с особыми свойствами. Часто применяемое минеральное масло может быть источником пожара. В настоящее время для гидроприводов предложена специальная негорючая эмульсия.

Несмотря на ряд недостатков в механизмах передвижения электродов широко используется электропривод, так как он является надежным и вполне освоенным. В качестве передаточного механизма обычно используют зубчатый и червячный редукторы, причем одна червячная пара делается самотормозящей.

На рис.5.12 приведены схемы механизмов передвижения электродов с гибкой связью и с передвигающимися каретками и неподвижными колоннами. Недостатком первой конструкции (см. рис. 5.12 а) является сложная система передачи с большим количеством тросовых роликов 7 и значительной длиной стального троса. Схема этой передачи показана более подробно на рис. 5.12 б, из которого видно, что в этой конструкции используется 9 тросовых роликов. КПД такой системы невелик, что частично аннулирует выигрыш в усилиях, получающийся в результате применения подвижных роликов. Для крупных печей система передачи несколько изменена (рис. 5.12 в), противовес соединен непосредственно с кареткой 4 цепью Гилля 8, расположенной на звездочке 9, а конец стального троса 2 закреплен (после нескольких оборотов) на барабане привода І. Противовес уравновешивает некоторую постоянную часть массы передвижных частей механизма, общая длина гибких связей и число роликов уменьшается. В целом такая конструкция оказалась работоспособной, но при условии усиления опор колонн и скрепления их в верхней части с целью придания всей конструкции большей жесткости.

Механизм с неподвижными колоннами для передвижения электродов с тросовой передачей:

Рис.5.12. Механизм с неподвижными колоннами для передвижения электродов с тросовой передачей:1 – электропривод; 2 – стальной трос; 3 – направляющие ролики каретки; 4 – каретка; 5 – противовес; 6 – неподвижная колонна; 7 – тросовые ролики; 8 – цепь Галля; 9 – цепкая звездочка

Конструкция механизма передвижения электродов с телескопическими стойками изображена на рис. 5.13. Стойка І с помощью роликов 2 перемещается при движении по роликам 3 стального троса 4 внутри неподвижного корпуса 5, укрепленного или на опорной конструкции, расположенной под печью, или прикрепленного к мостовой конструкции печи с выкатывающимся кожухом. Трос 4 охватывает барабан электропривода 6 и закрепляется в верхней части противовеса 7, перемещающегося в отдельной шахте, расположенной рядом с выдвижными стойками. Главное преимущество такого механизма – меньшая высота печи и отсутствие замкнутых магнитных контуров в верхней части печи, вызывающие дополнительные потери. Вместе с тем применение телескопических стоек вызывает увеличение массы перемещаемых частей и общей массы печи.

Механизм с телескопической стойкой для передвижения электрода

Рис. 5.13. Механизм с телескопической стойкой для передвижения электрода

Кроме того, при наклоне печи происходит некоторое смещение положения стоек. Несмотря на имеющиеся недостатки, такие механизмы получили широкое распространение, особенно для печей средней емкости.

Механизм с реечной передачей для передвижения электрода в печи с неподвижными колоннами

Рис. 5.14. Механизм с реечной передачей для передвижения электрода в печи с неподвижными колоннами

Механизм состоит из электродвигателя І, редуктора 2, зубчатой рейки 3, каретки 4, перемещающейся с помощью роликов 5 по направляющим колонны 6 и рукава 7 с электрододержателем и пружинно-пневматическим зажимом 8. Перемещение каретки как вверх, так и вниз производится при помощи пружины 9, установленной в месте прикрепления зубчатой рейки к каретке. Механизм имеет противовес 10. Если электрод уперся в шихту, механизм автоматически выключается выключателем ІІ.

На рис. 5.15 изображены две схемы механизмов передвижения электродов с гидроприводами. В первой из них (рис. 5.15 а), предназначенной для небольших дуговых печей, перемещение штока І цилиндра 2 и шарнирно соединенной с ним каретки 3 происходит под действием сжатого воздуха, поступающего из резервуара 4. При поднятии поршня штока масло из верхней части цилиндра 2 откачивается реверсивным насосом 5 в бак 6; при этом открыты верхние клапаны насоса. Опускание электрода происходит при обратном действии насоса 5 и открытых нижних клапанах, при этом сжатый воздух уходит обратно в резервуар 4.

В схеме предусмотрен противовес 7, соединенный тросом через блок 8 с кареткой 3.

Механизм с гидроприводами для передвижения электродов

Рис. 5.15. Механизм с гидроприводами для передвижения электродов.

В более крупных печах применяется плунжерный насос І (рис. 5.15 б), установленный внутри выдвижной стойки 2, перемещающейся вместе с рукавом 3 по роликам 4. Рабочая жидкость поддается реверсивным насосом 5 из бака 6, и ее давление используется для подъема электродов.

Опускание электродов происходит под действием собственной массы подвижных частей при обратном вращении насоса 5 и открытых верхних клапанах насоса. В качестве рабочей жидкости используется индустриальное масло 20 или 30. Все масло-шланги заключают в металлические рукава с тем, чтобы исключить их раздувание и обеспечить быстродействие системы.

  5.7 Механизмы передвижения электродов
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ