Дуговые печи постоянного тока (ДППТ)

Достоинства ДППТ по сравнению с печами переменного напряжения:

– возможность проведения всех без исключения металлургических процессов;

– резкое снижение угара металла;

– улучшение механических свойств стали;

– не требуются дополнительные устройства перемешивания металла;

– уменьшение расхода электроэнергии на 15-20 %.

– уменьшение расхода электродов в 2-5 раз;

– уменьшение выбросов пыли и газа в 8-10 раз;

– снижение на 20-30 % расхода огнеупорных материалов;

– более равномерный график электрической нагрузки.

Конструкция. Дуговая печь постоянного тока имеет один графитированный электрод (катод), расположенный по центру свода, и один охлаждаемый металлический электрод (анод), устанавливаемый в подине печи. Верхняя часть этого электрода соприкасается с расплавленным металлом, а к противоположной части присоединяется токоподвод (рис. 4.8).

Сводовый электрод 3 может вводиться в печь на водоохлаждаемом держателе 4 через экономайзер 5, расположенный в центре свода. Подовый электрод 1 представляет собой систему металлических стержней, расположенных в набивной магнезитовой подине. Верхним концом стержни контактируют с расплавленным металлом в печи, а противоположные концы стержней заделаны в общую охлаждаемую водой или воздухом плиту, к ко-торой присоединен токоподвод. Для нормальной эксплуатации электрода 1 в печи при выпуске оставляют немного жидкого металла, закрывающего электрод при последующей загрузке шихты. Электрическая дуга 2 между электродом 3 и металлом в печи имеет форму спирали, радиус витков которой увеличивается по направлению от электрода 3 к расплавляемому металлу. Взаимодействие тока дуги с собственным магнитным полем приводит к интенсивному вращению столба дуги вокруг центральной оси спирали, так что дуга визуально воспринимается в виде усеченного конуса.

ДППТ работает практически бесшумно, и только в начале расплавления металла возникает шум, генерируемый электрической дугой в процессе ее возникновения и погасания (подобно разряду молнии при грозе). В печи переменного тока такой разряд происходит дважды в течение каждого периода, когда напряжение переменного тока проходит через ноль, т. е. при частоте тока 50 Гц – 100 раз в секунду. В ДППТ электрическая дуга теоретически горит устойчиво. Дуга гаснет и снова зажигается лишь в моменты начала плавки и слива металла.

Рис. 4.8. Футеровка дуговой печи постоянного тока

Узел ввода электрода 3 и дверца рабочего окна хорошо уплотнены, что позволяет полностью ликвидировать подсос воздуха в рабочее пространство печи и неорганизованный выброс продуктов плавки в атмосферу цеха. Конструкция печи допускает работу с контролируемой нейтральной атмосферой. Дополнительные затраты на поддержание в печи нейтральной атмосферы (аргона) целиком компенсируются за счет снижения расхода графитированных электродов, а снижение угара железа и легирующих элементов дает экономию, величина которой зависит от выплавляемых марок стали. Применение контролируемой атмосферы повышает выход годного металла на 3-4 % и на 15-20 % сокращает расход ферросплавов. Футеровка печи вместимостью 12 т – основная, свод стены и подина выполнены из магнезитохромитового или магнезитового кирпича. Стойкость свода и верхней части стен 180-200 плавок, нижней части стен и подины печи вместе с подовым электродом – около 2500 плавок, т. е. от одного капитального ремонта печи до другого. Печь имеет следующие эксплуатационные показатели: масса металлозавалки до 14,3 т; время расплавления 1,5 ч; удельный расход электроэнергии на расплавление 490-520 кВт·ч/т; удельный расход электродов – до 1,5 кг на 1 т жидкой стали при работе с обычной и до 0,35 кг при работе с защитной атмосферой. Питание печи осуществляется от тиристорного выпрямителя тока.

Основные элементы печи: каркас, механизм наклона печи, футеровка, механизмы загрузки шихты – для печи постоянного тока практически аналогичны узлам печи переменного тока. Принципиальным отличием является электрическое оборудование, и в первую очередь – выпрямитель тока. Основные технические данные отечественных дуговых печей постоянного тока приведены в табл. 4.4.

Таблица 4.4

Основные технические данные ДППТ

Примечание. Для всех печей: напряжение питающей сети 6/10 кВ, частота тока 50 Гц, атмосфера печи – аргон или воздух