В последнее время в мире все большее распространение получает электротермическое оборудование, которое работает на постоянном токе. Сталеплавильные печи, которые работают на постоянном токе, имеют токопроводящую подину, или подовый электрод (ПЭ), и один сводовый электрод (в редких случаях два сводовых электрода), расположенный в центре печи. Эти печи дают возможность совершенствовать действующие технологии и создавать новые, обеспечивать высокое качество металла при использовании рядовой дешевой шихты, в том числе той, что тяжело поддается переработке. Новые печи и электротехнологические процессы в них имеют высокие показатели по технико-экономическим и экологическим параметрам. В дуговых сталеплавильных печах постоянного тока (ДСППТ) наиболее полно реализованы преимущества электродугового нагрева, развиты и увеличены его возможности, ликвидированы основные недостатки.
   Таким образом, дуговые печи постоянного тока имеют следующие преимущества:
      - снижение удельных затрат электроэнергии на тонну продукции на 10-12 %;
      - снижение затрат графитированных электродов в 2 - 5 раз в зависимости от подготовки шихты;
      - увеличение коэффициента извлечения на 4% - 6% (в рудотермических печах);
      - улучшение экологических показателей, снижения пылегазоочистки в 3 - 5 раза, шума на 25 - 30%;
      - уменьшения угара технологических компонентов на 30 - 70%;
      - возможность использования электрохимических реакций на постоянном токе для удаления вредных примесей и улучшения качества продукции;
      - увеличение сроков службы футеровки;
      - повышение ресурса высоковольтных трансформаторов и выключателей, снижения "фликер-эффекта" в 2 - 5 раза;
   По данным заграничной информации и опыта эксплуатации на предприятиях переоборудование печей переменного тока на питание постоянным током окупается за один год.

Обзорная часть

   Одним из основных элементов ДСППТ является конструкция токоподвода к шихте. Для подвода тока к переплавляемому материалу в такой печи используют либо токопроводящую подину из углеродсодержащих материалов, минусом которой является пониженная стойкость и дополнительное науглероживание жидкого металла. Либо используют подовые электроды, которые являются одним из уязвимых мест такой ДСППТ. ПЭ в свою очередь могут иметь различные конструкции и могут изготовляться разными способами. В настоящее время известны такие типы электродов:
   1) Игольчатый (pin-type) подовый электрод. Представляет собой большое количество мелких стержней, концы которых зафиксированы на охлаждаемой воздухом стальной плите, которая соединена с водоохлаждаемыми трубами, подключенными к источнику питания (см. рис. 1).
Рис.1 – Игольчатый подовый электрод.
   2) Пластинчатый (fin-type) подовый электрод. В этом случае в качестве проводника тока через подину используют тонкие металлические пластины, которые сварены в секции и расположены по кругу внутри охлаждаемого воздухом днища печи и закреплены на нем болтами (рис. 2).
Рис. 2 – Пластинчатый подовый электрод.
   3) Стержневой (billet-type) подовый электрод. Конструктивными особенностями такого электрода являются: использование биметаллического стержня, который включает стальную (верхнюю) и медную (нижнюю) части, чаще всего получаемого методом электрошлакового переплава, а также водяное охлаждение медной части электрода (рис. 3).
Рис. 3 – Стержневой подовый электрод.
   В данной магистерской работе предполагается исследовать наиболее распространенный ПЭ стержневого типа.
   Подовый электрод предназначен для введения электрической мощности в дуговую электрическую печь постоянного тока, и является анодом. Такой электрод устанавливают в футеровке пода печи, и в процессе плавки он находится в постоянном электрическом контакте с электропроводной шихтой или ванной жидкого расплава.
   При эксплуатации ДСППТ в ванне расплава обычно возникают значительные конвективные потоки, вызванные электродинамическими силами и перегревом расплава в месте контакта с подовым электродом. Следствием является повышенный износ футеровки вокруг электрода, что усиливает теплоотдачу от ванны к электроду и ведет к его перегреву, и далее к его преждевременному выходу из строя.
   При эксплуатации ПЭ стальная часть стержня может частично переходить в жидкое состояние со стороны ванны расплава, а после снятия электрической мощности она восстанавливается за счет кристаллизации в условиях постоянного теплоотвода при расчетном режиме охлаждения.
   Для обеспечения безопасности эксплуатации подового электрода предусмотрен контроль температуры, как стержня электрода, так и футеровки в области его установки. Условиями безопасной эксплуатации подового электрода являются: правильность его установки в печи, целостность футеровки, хороший электрический контакт с шихтой (ванной расплава) и обеспечивающий безопасную его тепловую работу режим охлаждения.

Заключение

   В процессе выполнения данной работы планируются теоретические расчеты с целью оптимизация конструкции и условий работы подового электрода, а также математическое моделирование с целью исследования тепловой работы ПЭ дуговой сталеплавильной печи постоянного тока.
   В настоящий момент на основе математического моделирования на ЭВМ произведены исследования влияния интенсивности охлаждения подового электрода на его тепловое состояние.

Литература

   1. И.Ю. Зиннуров, Ю.Н. Тулуевский, Ю.В. Нафтолин, А.Д. Киселев. Новая конструкция подового электрода для высокомощных дуговых сталеплавильных печей постоянного тока. Труды третьего конгресса сталеплавильщиков. Москва, 1996 г.
   2. В.С. Малиновский, И.Б. Власова "Универсальные дуговые печи постоянного тока нового поколения – высокоэффективное оборудование для литейных производств", Индустрия, № 4/42, 2005 г.
   3. В.М. Сафонов, А.Н. Смирнов. Современная электродуговая печь: основные параметры и концептуальные решения// Металлургическая и горнорудная промышленность, 2004 - №8 – С. 14 – 25.
   4. Афонаскин А.В., Андреев И.О., Князев Д.В., Малиновский В.С., Малиновский В.Д. «Об эффективности работы дуговых печей постоянного тока нового поколения при выплавке чугуна и стали». Труды VII Съезда Литейщиков России. Новосибирск, 2005 г.
   5. Малиновский B.C. "Подовый электрод". А.с. по заявке 2543436/07, 1977 г.
   6. Х. Хушка, Х. Мюллер. Сравнительный анализ электросталеплавильных дуговых печей переменного и постоянного тока. Труды третьего конгресса сталеплавильщиков. Москва, 1996 г.
   7. В.С. Малиновский. "Подовый электрод электропечи". Патент РФ № 2112187.
   8. Danieli Centro Met "New Danieli Strategy in DC-EAF Technology", 114 Vol.1, 1995 year.
   9. Малиновский B.C. и др. «Устройство для контроля состояния подового электро¬да». А.с. 438368, 1973 г.
   10. А.В. Афонаскин, И.Д. Андреев и др. Результаты первого этапа освоения дугового плавильного агрегата постоянного тока нового поколения на ОАО "Курганмашзавод". Литейное производство, № 11,2000 г.
   11. Е.И. Казанцев «Промышленные печи», М: Металлургия, 1975г.
   12. Калмыков В.А., Карасев В.П. Электрометаллургия стали: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1999. 292 с.
   13. И.М Ячиков, И.В. Портнова. Моделирование электромагнитных процессов протекающих в ванне расплава ДППТ. Сообщение 1.// ИЗВЕСТИЯ высших учебных заведений. ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ, 2005 - №7 – С.27 – 29.
   14. И.М Ячиков, И.В. Портнова, В.Н. Манагаров. Моделирование электромагнитных процессов протекающих в ванне расплава ДППТ. Сообщение 2.// ИЗВЕСТИЯ высших учебных заведений. ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ, 2006 - №11 – С.23 – 26.
   15. http://www.stf-ecta.ru - Официальный сайт ООО «НТФ ЭКТА».

---

| ДонНТУ | Портал магистров ДонНТУ | Библиотека | Ссылки |

---