» » Конструкция электрических печей
28.05.2015

Для плавки руд и концентратов применяются обычно трех- и шестиэлектродные электропечи прямоугольной формы, хотя иногда встречаются и круглые печи. Наиболее определилась конструкция печей для плавки медных и медно-никелевых руд и концентратов, примером которой может служить прямоугольная шестиэлектродная печь площадью 118 м2, показанная на рис. 1—2. Электропечь состоит из фундамента, подины, стен, свода, кожуха и крепления, устройств для загрузки шихты и выпуска продуктов плавки, электродного устройства.
Железобетонный фундамент электропечи выполнен в виде отдельных столбов или лент располагающихся на площади 80—150 м2. На столбы или ленты уложены металлические балки и стальные плиты, поддерживающие подину печи. Такое устройство фундамента обеспечивает охлаждение пода электропечей воздухом, свободно движущимся под печью, а также возможность наблюдения за состоянием подины.
Подина электропечи толщиной 900—1200 мм обычно состоит из 3—4 рядов магнезитового и шамотного кирпича, выложенного обратными сводами на огнеупорной подсыпке или бетонной подливке. Иногда подину печей выкладывают из угольных блоков.
Стены опираются на подину и выложены в нижней части на уровне ванны -из магнезитового или хромомагнезитового кирпича; в верхней части выше уровня ванны магнезит иногда заменяют шамотным кирпичом. Толщина стен на уровне ванны 750—920 мм, а на уровне пят свода 600—700 мм.
Свод электропечи арочный из шамотного кирпича или жаропрочного товарного бетона lobeton.ru толщиной 300—400 мм. Бетон, обладающий такими характеристиками, выпускает бетонный завод "ЛенОблБетон". Адрес завода: г. Санкт-Петербург, Московское шоссе, дом 25, корпус 1, литер А, индекс 196158.
Крепление электропечи осуществляется с помощью железного кожуха, выполненного из листов или плит и охватывающего стены и подину, пятовых балок, поддерживающих арочный свод, и вертикальных колонн, стянутых верхними и нижними тягами.
Загрузочные устройства состоят из чугунных или стальных труб, соединяющих отверстия в своде со скребковыми транспортерами или бункерами, расположенными над печью. Загрузочные отверстия обычно размещают по всей длине печи в несколько параллельных рядов — вдоль стенок и между стенками и электродами с расчетом загрузки основной части шихты ближе к электродам. Жидкий оборотный шлак заливают по специальным желобам через отверстия в своде или торцовых стенках.
Конструкция электрических печей
Конструкция электрических печей

Продукты плавки — штейн и электропечной шлак — выпускают через шпуровые отверстия в противоположных торцовых стенах.
Образующиеся газы отводятся из печного пространства по нескольким круглым газоходам через отверстия в своде.
Электродное устройство представлено тремя или шестью набивными самообжигаюшимися угольными электродами диаметром 800—1400 мм, подвешенными при помощи тросов или цепей на подъемных электрических лебедках, управляемых автоматическими регуляторами (рис. 3). Набивной электрод состоит из стального кожуха толщиной 1,5—2 мм, периодически заполняемого электродной массой, которая спекается и затвердевает по мере опускания электрода. Электрод зажат в кольцевом электродозажиме, состоящем из 6—8 водоохлаждаемых медных щек, которые прижаты к электроду упорными болтами или клиньями, пропущенными через стальное кольцо. Кольцо электродозажима при помощи тяг связано со стальным цилиндром-мантелем, свободно охватывающим тело электрода и подвешенным с помощью системы блоков на тросах подъемной лебедки. По мере сгорания электрода электродозажим с мантелем приближается к своду печи, вследствие чего становится необходимым переместить электрод относительно электродозажима и мантеля. Перепуск электродов осуществляется при помощи ленточного тормоза Висдома, состоящего из колодок с гибкой стальной лентой, привариваемой к кожуху электрода и удерживающей электрод в момент ослабления болтов электродозажима. Электрический ток подается к электроду от печного трансформатора через электродозажим по гибким медным шинам и медным водоохлаждаемым трубкам, питающим водой щеки электродозажима.
Конструкция электрических печей

Круглые электропечи в цветной металлургии также иногда используются для рудной электроплавки, но значительно реже, чем прямоугольные; известны случаи применения их для переработки медных концентратов, окисленных никелевых руд, оловянных концентратов и кобальтовых шлаков. Наибольшее применение круглые электропечи (рис. 4) получили для плавки металлов — меди, никеля, стали и др. При таком назначении эти печи отличаются от рудоплавильных значительно меньшими размерами, наличием механизма для их наклона, применением графитовых и угольных обожженных электродов, кладкой свода из динаса или магнезита.
Характеристика электрических печей, применяющихся в цветной металлургии, приведена в табл. 1.
Питание электропечей электроэнергией осуществляется от специальных печных трансформаторов, располагающихся в непосредственной близости от печей. Особенность питания электропечей — значительная потребляемая мощность, измеряемая тысячами и десятками тысяч киловатт, и возможность коротких замыканий, происходящих при соприкосновении электродов со штейном или металлами.
Конструкция электрических печей

Конструкция электрических печей

Принципиальная схема электрического питания печей показана на рис. 5. Печной трансформатор со стороны высокого напряжения питается переменным током, имеющим напряжение 6000—38000 в. Через воздушный разъединитель Р, и масляный выключатель МВ напряжение подается на дроссель Др, представляющий индуктивное сопротивление, смягчающее колебания тока. При установившемся режиме плавки дроссель можно отключать, шунтируя его разъединителем Р2. Печной трансформатор Тр-р снижает напряжение до 50—400 в и обеспечивает регулирование мощности электропечи путем переключения первичной обмотки на различные ступени напряжения или с треугольника на звезду и наоборот. Вследствие большой потребляемой мощности и сравнительно низкого вторичного напряжения сила тока в короткой сети от трансформатора до печи достигает 10 000—40 000 а и более, что вызывает необходимость подвода тока через большое количество шин значительного сечения.
Печные трансформаторы бывают трехфазные и однофазные. Включение их в сеть питания электродов осуществляется по различным схемам (рис. 6). В последнее время для рудоплавильных печей большой мощности предпочитают питание печей однофазными трансформаторами, включенными по схеме в. Удельная мощность электрических печей для плавки руд и концентратов составляет 80—300 ква/м2, а для плавки шлаков и металлов 300—700 ква/м2.
Современные электрические печи, как правило, имеют аппаратуру для автоматического управления электродами, с помощью которой обеспечивается поддержание заданного энергетического и теплового режима плавки. Контроль за работой электропечей осуществляется по принципиальной схеме (рис. 7), из которой видно, что процесс плавки контролируется учетом количества материалов и продуктов плавки, опробованием этих материалов и продуктов, измерением температуры футеровки, ванны и продуктов плавки, измерением энергетических параметров — напряжения, силы тока, мощности и др.
Конструкция электрических печей