Современные процессы рафинирования стали
  4.1 Основное технологическое оборудование установки ковш-печь

Схема установки ковш-печьВ сталеплавильных цехах отечественных и зарубежных металлургических заводов для доводки стали по температуре и химическому составу широко используются УКП (рисунок 4.1), которые позволяют выполнять различные виды внепечной обработки одновременно с электродуговым нагревом металла в ковше.

Рисунок 4.1 – Схема установки ковш-печь: 1 – металловозная тележка; 2 – сталеразливочный ковш; 3 – трансформатор стенда электродугового нагрева; 4 – крышка стенда электродугового нагрева; 5 – бункер для подачи ферросплавов и лигатур; 6 – дозирующие весы; 7 – бункера ферросплавов и лигатур; 8 – пульт управления

Для обработки на УКП металл подают в ковшах, оборудованных шиберными затворами и 1 – 3 пористыми пробками для продувки расплава аргоном, которая необходима для выравнивания температуры и химического состава металла в объеме ковша. Рабочий слой футеровки ковша выполняют из основных формованных огнеупоров или тиксотропного корундошпинелидного бетона. В зоне шлакового пояса используют периклазоуглеродистый кирпич с высоким содержанием плавленого магнезита и добавлением комбинированных антиоксидантов и органической (полимерной) связки состава, % мас.: MgO > 97; CaO < 2,0; SiO2 < 0,5; Fe2O3 < 0,5; Al2O3 < 0,3; остаточный углерод > 12,0 (сверх 100%). При обработке металла на УКП высота свободного борта ковша должна составлять около 0,5 м.

На металловозной тележке ковш транспортируют к стенду электродугового нагрева УКП и накрывают крышкой, которая уменьшает потери тепла при нагреве и обработке металла, создает безопасные условия работы, уменьшая разбрызгивание при подаче в ковш шлакообразующих и ферросплавов, защищает металл от окисления и насыщения газами и сбора отходящих газов. Крышку ковша современных УКП выполняют водоохлаждаемой. Она может быть выполнена в виде металлического кожуха с расположенными внутри него трубами водяного охлаждения или только из труб водяного охлаждения, вплотную прилегающих друг к другу. Для уменьшения потерь тепла на внутреннюю поверхность новой крышки наносят футеровку, а в процессе эксплуатации она покрывается слоем гарнисажа.

В крышке имеются отверстия, через которые в ковш опускают графитовые электроды, подают ферросплавы и шлакообразующие.

Помимо оборудования, показанного на рисунке 4.1, современные УКП оборудованы манипуляторами для измерения температуры и активности кислорода в металле, отбора проб металла и шлака, фурмами для продувки стали аргоном и порошками, трайб-аппаратами для ввода порошковой проволоки.

Необходимую мощность трансформатора УКП можно оценить по формуле

где W – мощность трансформатора, МВт; c – удельная энергия (для стали 0,23), кВт•ч/(т•оС); – расчетная скорость нагрева, которая учитывает потери тепла на нагрев футеровки ковша, излучением с его поверхности и через слой шлака; m – масса металла в ковше, т; f – коэффициент перевода, равный 60 мин/ч; терм – термический к.п.д. УКП (доля тепла электрической дуги, которая расходуется для нагрева металла); эл – электрический к.п.д. УКП (доля потребляемой электроэнергии, которая достигает электрической дуги).

Эффективная скорость нагрева металла зависит от потерь тепла излучением и на нагрев футеровки ковша, величина которых изменяется от 2оС/мин для ковшей малого тоннажа до 0,5оС/мин для ковшей вместимостью около 200 т.

Термический к.п.д. УКП определяется главным образом соотношением длины дуги и толщины слоя шлака. Недостаточная по отношению к длине дуги толщина слоя шлака приводит к увеличению потерь тепла излучением.

Электрический к.п.д. установки при прочих равных условиях зависит от силы тока во вторичной цепи. Работа с малыми токами (длинными дугами) обычно связана с меньшими омическими потерями.

В оценочных расчетах рекомендуется пользоваться следующими значениями:

Рассчитанные по формуле (4.1) зависимости необходимой мощности трансформатора УКП от массы обрабатываемого металла для различных значений эффективной скорости его нагрева показаны на рисунке 4.2.

Зависимость мощности трансформатора УКП от массы металла в ковше и эффективной скорости нагрева

Рисунок 4.2 – Зависимость мощности трансформатора УКП от массы металла в ковше и эффективной скорости нагрева

В таблице 4.1 приведены основные технические характеристики УКП ряда металлургических предприятий.

технические характеристики УКП металлургических предприятий

Наиболее часто встречающиеся варианты конструкции УКП представлены на рисунке 4.3.

Варианты конструкции УКП

Рисунок 4.3 – Варианты конструкции УКП

На рисунке 4.3а показана конструкция УКП со стационарной крышкой. При использовании установок такого типа ковш располагается на металловозной тележке, которая транспортирует его на позицию обработки и далее в зону выдачи ковша.

На рисунке 4.3б показана конструкция УКП с двумя стационарными стендами. Установка ковшей на стенды и их снятие выполняется при помощи крана. Крышка и электроды (или только электроды) крепятся на вращающейся консоли. После окончания обработки одного из ковшей консоль поворачивается на 90о и начинается обработка ковша на другом стенде.

На рисунке 4.3в показана конструкция УКП, с двумя стационарными крышками. Для транспортировки ковшей используют две металловозные тележки, перемещающиеся по параллельным рельсовым путям. Электроды закреплены на вращающейся консоли, которая перед началом обработки следующего ковша поворачивается на 180о.

  4.1 Основное технологическое оборудование установки ковш-печь
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ