close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Курсач ДСП-1,5

код для вставкиСкачать
Введение.
В дуговых электропечах преобразование электрической энергии в тепло происходит в
основном в электрическом разряде, протекающем в газовой или паровой среде. В таком
разряде можно сосредоточить в сравнительно небольших объемах очень большие
мощности и получить очень высокие температуры . При этом в камере печи возникают
резкие температурные перепады , и поэтому в ней невозможно получить равномерное
распределение температур и достичь равномерного нагрева материалов и изделий. По
этой же причине здесь трудно обеспечить точное регулирование температуры нагрева
и, следовательно, проводить термическую обработку. Для плавки же материалов, в особенности металлов, дуговая печь очень удобна, так как высокая концентрация энергии
позволяет быстро производить расплавление. Дуговые устройства удобны также для
проведения высокотемпературных химических реакций в жидкой или газовой фазе и
подогрева газа. Во всех этих случаях неравномерность нагрева не играет роли, так как
благодаря теплопроводности и конвекции в жидкой ванне или газовом потоке температура довольно быстро выравнивается.
В данном курсовом проекте я рассчитываю дуговую сталеплавильную печь емкостью 1,5 тонны. По классификации данную печь можно отнести к дуговым печам прямого действия. В таких печах дуга горит между электродами и расплавляемым металлом, непосредственно нагревая металл. Очаг высокой температуры (дуга) находится
около поверхности металла, испарение металла велико, особенно для металлов с низкой температурой испарения. Благодаря экранирующему действию электродов свод
печи частично защищен от непосредственного излучения дуг, поэтому здесь допустимы очень большие объемные мощности и можно проводить высокотемпературные
процессы . Электроды в таких печах подвешены вертикально, следовательно, они работают в основном на растяжение и лишь при наклоне печи - на изгиб. Поэтому здесь
можно применять сравнительно длинные графитированные электроды большого сечения, допускающие значительные рабочие токи. Дуговые печи могут быть весьма
мощными и производительными, и работать на трехфазном токе. Это крупные мощные
трехфазные печи, предназначенные для плавления металлов с высокой температурой
испарения, в основном - сталеплавильные печи. Благодаря технологическим преимуще1
ствам в печах этого типа выплавляются в виде слитков, почти все специальные высоколегированные стали и многие конструкционные стали. Кроме того, в них выполняют
значительную часть стального фасонного литья.
2
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
Дуговые печи могут иметь основную или кислую футеровку.
Электротехническая сталь обычно выплавляется в ДСП с основной футеровкой.
Повышенная стоимость, которой в электропечах компенсируется улучшением качества получаемого металла и уменьшением угара ценных легирующих.
Выплавка стали, включает в себя следующие операции: расплавление металла, удаление содержащихся в нем вредных примесей и газов (обезуглероживание и дефосфарация), раскисление металла и обессеривание, введение в него
нужных легирующих и слив в разливочную машину или ковш.
В период межплавочного простоя осуществляется заправка подины печи и загрузка новой порции скрапа. Расплавление скрапа ведут быстро, на полной мощности.
Характерной особенностью этого периода является неспокойный электрический
режим печи. Горящая дуга нестабильна, её длина невелика, и небольшие изменения в положении электрода и металла вызывают либо обрыв дуги, либо короткое
замыкание. Для повышения устойчивости дуги в первые минуты плавки под электроды подкладывают куски кокса или электродного боя. После того как первые
колодцы образованы, и электроды достигли дна, их поднимают и поворачивают
корпус печи на 30о вокруг вертикальной оси, после чего электроды вновь опускают и проплавляют новую тройку колодцев. Затем вновь поднимают электроды,
поворачивают корпус печи на 60о в противоположную сторону и проплавляют в
шихте ещё три колодца. При этом почти полностью, избавляются от “настылей”
на откосах ванны; немного сокращается время плавки; предотвращается перегрев
подины, после проплавления первых колодцев из-за малой лужицы металла в печи.
В период расплавления в ванне идут реакции окисления железа, кремния,
марганца и фосфора. Эти окислы образуют вместе с забрасываемой известью на
поверхности металла шлак. Этот шлак сливают из печи в шлаковницу. На период
скачивания шлака начинается восстановительный период, в течение которого металл освобождается от большей части серы. Вводят ферросилиций и ферромарганец, известь с добавлением флюса. В конце плавки в металл вводят легирующие
добавки, чтобы довести его состав до требуемого.
3
2. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Дуговая сталеплавильная печь: ДСП-1,5
Выплавляемая сталь: литейная
Напряжение питающей подстанции:
G = 1,5 тонны
Длительность плавления стали:
пл. = 2,0 ч
Uп.ст. = 10 кВ.
Коэффициент угара металла при расплавлении: kуг. = 0,055
Температура плавления металла (малоуглеродистый стальной лом,
углерод – 0,1 – 0,4 %):
tм = 1510 оС
tо = 20 оС
tпер. = 1600 оС
Температура загружаемой в печь шихты:
Температура перегрева металла :
Удельная теплоёмкость стали:
в твёрдом состоянии:
в жидком состоянии:
для шлака в среднем:
С1 = 0,195 кВтч/тг
С2 = 0,232 кВтч/тг
С3 = 0,334 кВтч/тг
Скрытая теплота плавления:
стали:
шлака:
gст = 79 кВтч/т
gшл = 58 кВтч/т
Кратность шлака(отношение массы шлака в печи к ёмкости печи):
шл = 0,05
4
3. Печи для переплава отходов собственного производства
Материалом для таких печей является стальной лом, который не должен быть сильно окисленным, так как ржавчина вносит в сталь значительное количество водорода. Перед загрузкой
лом необходимо сортировать на соответствующие группы. Шихтой для таких печей служат
так же металлизированные окатыши, легированные отходы, образующиеся в электросталеплавильном цехе в виде недолитых слитков, литников, отходы после обдирки в виде стружки, обрезь и брак из прокатных цехов, а так же лом от машиностроительных заводов.
Использование легированных металлоотходов повышает экономию ценных легирующих и
увеличивает экономическую эффективность плавок.
4. Основные элементы конструкции печи ДСП-1,5
На данной печи все механизмы, кроме механизма вращения корпуса, выполнены с гидравлическими приводами . Механизм подъема и поворота свода на этой печи расположен на отдельном фундаменте и не связан с люлькой . Свод жестко скреплен с траверсой . При работе нагрузка от свода , траверсы и электрододержателей передается на
кожух печи и специальные стойки. При завалке шихты выдвигается плунжер, который
приподнимает траверсу со сводом, включается механизм поворота и свод отводится на
75 градусов в сторону разливочного пролета. Основная несущая конструкция печи (
люлька ) опирается на фундамент двумя сегментами . На люльке установлен корпус со
сводом . Колонны электрододержателей и плунжеры смонтированы в шахте. Электроды перемещаются гидроподъемниками , плунжеры которых соединены с колоннами
электрододержателей. Механизм зажима электродов - пружиногидравлический. Печь
оборудована газоотсосом . Гидросистема обслуживает механизмы подъема и отворота
свода , наклона печи , перемещения электродов и подъема заслонки, а также отжимной
цилиндр электрододержателя . Отсос газов осуществляется через четвертое отверстие в
своде .
5
4.1
Уплотнение электродных отверстий.
Основное назначение уплотнений электродных отверстий - предотвращение выбивания газов из рабочего пространства печи и охлаждение внешней части электродов, выступающих выше свода. Уплотнения электродных отверстий позволяют сократить
расход электродов и электроэнергии, снизить окисление элементов металлической
шихты и легирующих элементов, уменьшить разгар свода вокруг электродных отверстий, улучшить условия работы головок электрододержателей и элементов металлоконструкции печи создать восстановительную атмосферу в печи, более эффективно
удалить из печи образующиеся газы. В нашей печи уплотнением электродных отверстий служит экономайзер . Они обеспечивают постоянные зазоры в своде вокруг электродов и охлаждают отходящие газы и электроды. Экономайзер снабжен откидными
сегментами для дополнительного уплотнения шлаковатой.
Рис. 1 Сводовые уплотняющие кольца.
а – охлаждающее; б – с уплотняющим устройством; в – с уплотняющими
секторами Беляева; г – со змеевиком в бетонном блоке с футерованным
уплотняющим кольцом.
6
5. Механизмы электропечи
Для обеспечения нормальной эксплуатации дуговые сталеплавильные печи оборудуют
определенными механизмами.
5.1 Механизм перемещения электродов.
В нашей печи этот механизм с подвижными колоннами электрододержателей и неподвижной шахтой, имеет гидравлический привод. Насос создает давление во всей гидросистеме. Скорость подачи жидкости в плунжеры перемещения электродов определяется электрогидравлическим регулятором мощности . К преимуществам гидравлического механизма относится безынерционность и отсутствие запаздывания, возможность быстрого изменения скорости перемещения электродов путем бесступенчатого
регулирования плавность движения,компактность . Однако этот механизм требует
тщательного ухода и частых профилактических осмотров.
Рис. 2 Кинематические схемы механизмов перемещения электродов
1 – электрододержатель; 2 – противовес; 3 – трос; 4 – рейка; 5 – ведущая
шестерня; 6 – колонна электрододержателя; 7 – гидравлический плунжер
5.2
Механизм наклона печи
Наклон печи осуществляется на 40-45 градусов в сторону слива и на 10-15 градусов в
сторону рабочего окна гидравлическими цилиндрами. Этот механизм прост по устройству, несложен в обслуживании и надежен в работе, он установлен в сочетании с другими гидравлическими механизмами печи. Один насос создает напор в общей гидросистеме. Обычно устанавливают три насоса, и при выходе из строя одного насоса
включается второй. Третий насос может в это время находиться в ремонте. Краны
7
управления наклоном печи находятся на рабочей площадке у пульта управления печи и
со стороны слива.
Рис. 3 Боковой механизм наклона дуговой печи.
1 – опорный сегмент; 2 и 4 – крепление гайки; 3 – гайка; 5 – литая постель;6
– винт; 7 – шарнирное крепление вала винта; 8 – ручной привод; 9 – редуктор; 10 – двигатель.
5.3 Механизм подъема свода.
Свод печи поднимают перед завалкой шихты и перед вращением ванны в период
плавления. Для подъема свода применен гидравлический привод. Свод поднимается
вместе с траверсой гидравлическим плунжером. В нашем случае механизмы подъема и
отворота свода устанавливаются на одной станине, которая опирается на отдельный
фундамент. Жидкость в цилиндр подъема или плунжер подается от общей гидросистемы .
5.4 Механизм отворота свода.
На данной электропечи установлен гидравлический механизм отворота свода. После
подъема траверсы со сводом при помощи плунжера и рейки производится отворот свода.
В исходное положение свод возвращается вторым плунжером, расположенным соосно с
первым.
8
5.5 Механизм вращения корпуса.
Механизм вращения корпуса вокруг вертикальной оси служит для ускорения проплавления шихтовых материалов и предотвращения повреждения подины электрическими дугами в начале расплавления. Поворот корпуса обычно осуществляется на 40 градусов в обе
стороны. На люльке печи установлены четыре опорные тумбы с упорными и опорными
роликами. К опорной части днища крепится кольцевой рельс, который при вращении корпуса катится по опорным роликам
6. Металлоконструкции печи
Рассмотрим особенности конструктивного исполнения люльки, портала, шахты , колонн
и стойки электрододержателя .
6.1 Люлька печи.
Состоит из двух сегментов, скрепленных между собой балками. Нижняя опорная часть
сегмента люльки выполнена в виде коробки . На нижнем листе коробки расположены два
ряда шипов. На люльке крепятся опорные узлы для установки корпуса печи и механизма
его поворота и колонны, на которые во время работы печи опирается траверса со сводом и
электрододержателями. Механизмы подъема и отворота свода смонтированы на отдельном фундаменте и на люльку не опираются.
6.2 Полупортал печи.
К полупорталу печи в трех точках на тягах подвешивается свод. Полупортал на этой печи
является составной частью траверсы и при раскрытии рабочего пространства вместе с
шахтой , колоннами электрододержателей и сводом поднимается при помощи гидравлического плунжера и творачивается в сторону разливочного пролета. В опущенном состоянии полупортал в двух точках опирается на колонны люльки, а в третьей точке масса
траверсы через тягу и свод передается на кожух. В нижней внутренней части балок полупортала имеются коробки для охлаждения. На балках полупортала установлена площадка
для обслуживания электродов.
Электрододержатель крепится к колонне, которая перемешается по стойке.
9
6.3 Шахта печи.
На печи шахта является составной частью траверсы и вместе с полупорталом и прикрепленным к нему опорным кронштейном поднимается плунжером. Внутри шахты колонны
электордодержателей перемещаются по направляющим роликам. Направляющие для противовесов отсутствуют, так как механизм перемещения электродов гидравлический .
7. Улавливание и удаление газов, отходящих от печи
При ведении плавки в дуговых сталеплавильных печах образуется значительное количество пыли и газов. Для отвода газов от печи применяют различные схемы улавливания и
отбора газов. В печи предусмотрена система непосредственного отсоса газов из рабочего
пространства, при которой газоотборный патрубок устанавливается над четвертым отверстием в своде. Между патрубком, установленным на своде, и горизонтальным патрубком
стационарной системы газоотбора оставляют зазор 50-80 мм . Это обеспечивает рассоединение системы газового тракта во время наклона печи и отворота свода, охлаждение газов
и дожигание окиси углерода.
Общим недостатком систем отсоса через свод является снижение строительной прочности
свода и ухудшение условий его службы .
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
Документ
Категория
Промышленность и Производство
Просмотров
154
Размер файла
260 Кб
Теги
дсп, курсач
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа