Основные параметры некоторых печей ЭШП

для фасонного литья

Параметр	ЭШП-2,5Л	ЭШП-5Л	ЭШП-10Л	ЭШП-80Л
Мощность источника пита­ния печи, кВ×А				10 000
Максимальный ток, А	28 000	50 000	50 000	100 000
Максимальная масса отлив­ки, кг			10 000	80 000
Максимальная высота отливки, мм­				2550 – 3850

Многоцелевая печь ЭШП-0,25ВГ (рис. 4.19) предназначена для широкого лабораторного и промышленного применения. Благодаря сменному оборудованию печь выполняет различные функции: переплав расходуемых электродов, сварка заготовок, расплавление флюса.

  Рис.4.19. Электропечь типа ЭШП-0,25ВГ

В России применяются следую­щие основные типы электрошлако­вых печей: однофазные специализи­рованные печи Р-951 (до 2 т), ОКБ-905 (до 4 т), ОКБ-1065 (до 6 т), ОКБ-1111 (до 60 т); бифилярные специализированные печи У-552М (до 5 т), ОКБ-1429 (до 8 т) У-436 (до 10 т), ЭШП-20ВГ (до 20 т); универсальные печи - четырехэлектродная двухфазная печь ЭШП-40, однофазная 6-ЭШП-20СВ, шестифазные ЭШП-75 и ЭШП-150/200.

4.5. оборудование электрошлаковых печей

Привод перемещения электродов обеспечивает непрерывную или пре­рывистую подачу расходуемых электродов в шлаковую ванну. В России применяются электромехани­ческие приводы электродов с двига­телями постоянного тока. К приводам перемещения элект­родов предъявляют специальные требования. Приводы должны обес­печить регулируемую в широком диапазоне рабочую скорость подачи электродов, необходимую для ком­пенсации сплавления электродов.

Номинальная рабочая скорость за­висит от технологии плавки и осо­бенно от развеса слитка, с увеличе­нием которого она уменьшается в обратно пропорциональной зависи­мости. Во время же вспомогатель­ных операций на печи монтажная скорость перемещения электродов достигает 30–120 м/ч. В связи с этим возникает необходимость в двухскоростном приводе с высокой кратностью скоростей, возрастаю­щей по мере увеличения размера выплавляемого слитка и достигаю­щей на печах большой емкости (1: 500) – (1: 1000). На печах ЭШП широко используются двухдвига­тельные приводы с дифференциаль­ным редуктором (рис. 4.20).

Рис. 4.20. Схема двухскоростного двухдви­гательного привода с дифференциальным редуктором в качестве «расщепителя» ско­ростей:   1 - асинхронный двигатель (маршевой скорости); 2 - электромагнитный тормоз; 3 - дифференци­альный редуктор; 4 - дополнительный самотормо­зящийся редуктор; 5 - двигатель постоянного то­ка (рабочей скорости)

Появление тиристорных преобразователей и двигателей серии ПБСТ, обеспечивающих тре­буемую кратность скоростей, позво­ляет использовать однодвигательный привод. На печах применяют самоходные и несамоходные тележки (траверсы). В первом случае привод располагается непосредственно на тележке.

Наиболее распространенным ти­пом такого привода является реечный (рис. 4.16), широко ис­пользуемый на одноколонных печах. На колонне печи неподвижно ук­реплена рейка, которая находится в зацеплении с шестерней редуктора привода, установленного на тележке.

Во втором случае (4.17) привод устанавливается либо на верхней неподвижной траверсе, либо внизу на полу цеха и перемещает подвижную тра­версу с электродами с помощью механической передачи. В качестве механической передачи применяют винтовую, тросовую и цепную. Наи­более надежна и проста в эксплуа­тации цепная передача, в связи с чем она широко применяется на пе­чах средней и большой емкости.

Приводы перемещения кристал­лизатора по объему предъявляемых к ним требований разделяют на два типа: приводы, применяемые лишь для монтажных перемещений, и приводы, используемые для монтаж­ных и рабочих перемещений кри­сталлизатора во время плавки. Электромеханические приводы вто­рого типа мало отличаются от при­водов перемещения электродов. Их можно устанавливать на самоход­ных тележках и на полу цеха. Вви­ду меньшей длины рабочих переме­щений для движения кристаллиза­тора часто используется гидро­привод.

На печах с плавкой в глухой кри­сталлизатор для выполнения мон­тажной операции съема кристалли­затора с наплавленного слитка мо­гут применяться простые приводы. На некоторых печах эта операция производится с помощью механизма перемещения электрода путем ме­ханического соединения на этот пе­риод тележек кристаллизатора и электродов. Для уменьшения на­грузки на привод отрыв кристаллизатора от поддона и слитка произво­дится с помощью вспомогательного гидроцилиндра.

Привод тележки поддона служит для транспортировки поддона со слитком из-под печи в место, удоб­ное для захвата цеховым краном.

В России наибольшее распростране­ние получили самоходные тележки с электромеханическим приводом, использующим асинхронные двига­тели. Скорость движения тележки составляет обычно 2–3 м/мин.

Для охлаждения технологиче­ского (кристаллизатора и поддона) и электрического (кабели, трубошины) оборудования печь ЭШП имеет систему водоснабжения, кото­рая должна обеспечивать подачу очищенной воды с требуемыми пара­метрами – давлением 0,4– 0,5 МПа и расходами, достигающими сотен кубических метров в час.

Кристаллизаторы по своему тех­нологическому применению при ЭШП разделяют на кристаллизато­ры-изложницы и скользящие кри­сталлизаторы. Первые применяют при плавке с неподвижным кристал­лизатором, вторые - при плавке с перемещающимся кристаллизато­ром или вытяжкой слитка.

Кристаллизатор состоит из двух основных частей: формирующей трубы и системы охлаждения. Фор­мирующие трубы должны изготав­ливаться из металла, обладающего высокими электро- и теплопроводностями и несмачивающегося жид­кими металлом и шлаком. Обычно применяют красную медь, хроми­стую бронзу, реже – сталь. Несмот­ря на дефицит меди и его высокую стоимость, медные кристаллизато­ры экономичнее стальных из-за бо­лее высокой стойкости. Для изготов­ления формирующих труб исполь­зуют цельнотянутые трубы (реже – сварные) с толщиной стенок 8–10 (для малых печей) или 12–40 мм (для средних и крупных печей).

По системе охлаждения кристал­лизаторы разделяют на кристалли­заторы с водяной рубашкой и кристаллизаторы с оросительным охлаждением (рис. 16).

Кристал­лизаторы с водяной рубашкой наи­более распространены при ЭШП по различным технологическим схемам. Они представляют собой двухстен­ную конструкцию с водяной поло­стью, образуемой формирующей трубой, фланцамя и наружным стальным кожухом. Вода в этих кри­сталлизаторах движется по узкому (до 25 мм) зазору со значительной скоростью (0,2–0,5 м/с). Водяные рубашки различают закрытые и от­крытые. Закрытые (рис. 4.21, а) пол­ностью герметичны, что устраняет возможность появления паров воды в зоне расплавленного шлака и ме­талла. Однако такие кристаллизато­ры в определенной мере взрыво­опасны, в связи с чем получили рас­пространение и открытые водяные рубашки (рис. 4.21, б). В открытых водяных рубашках снижается опас­ность взрыва, но при этом ухудша­ется качество металла за счет уве­личения содержания в нем водо­рода.

а б в

  Рис. 4.21. Кристаллизаторы:   а - с закрытой водяной рубашкой; б - открытой водяной рубашкой; в - с ороситель­ным охлаждением

Кристаллизаторы с оросительным охлаждением (рис. 4.21, б) пред­ставляют собой одностенную кон­струкцию. В верхней части кристал­лизатора имеется кольцевая труба с отверстиями диаметром 2– 3 мм и шагом 10–15 мм, через которые впрыскивается вода на панцирную сетку. В ряде конструкций наруж­ную поверхность трубы выполняют с нарезкой, поперечными рифлениями или продольными пазами. Преи­муществом такого кристаллизатора является резкое снижение расхода воды и вероятности взрыва, что свя­зано с увеличением коэффициента теплоотдачи воды при ее испарении. Такие кристаллизаторы часто назы­вают испарительными. Однако оро­сительные кристаллизаторы соз­дают повышенное содержание в воз­духе водяного пара.

На печах большой емкости и при использовании кристаллизаторов с переменным сечением в последнее время широкое распространение по­лучили панельные кристаллизаторы, которые состоят из отдельных за­крытых панелей.

Поддоны служат для снятия теп­ловых нагрузок с торца слитка и в ряде случаев - для подвода элект­рического тока к слитку. В большин­стве случаев поддон (рис. 4.22) со­стоит из медной плиты и стального корпуса, к которому подводится ох­лаждающая вода. Медная плита имеет узел для подсоединения кабе­ля или шин токоподвода.

Рис. 4.22. Поддон тарельчатого типа:   1 - медная плита; 2 - корпус	Рис. 4.23. Электрододержатель с использо­ванием силы тяжести электрода:   1 - электрододержатель; 2 - инвентарная головка электрода; 3 - расходуемый электрод; 4 - свар­ной шов

Важным конструктивным эле­ментом печи является электрододер-жатель, целью которого являются удержание электрода и передача ему тока от короткой сети. Электрододержатели печей ЭПШ можно разделить на две группы. К первой относятся электрододержатели, в которых расходуемые электроды удерживаются благодаря силам трения между электродом и эле­ментами электрододержателя, воз­никающим вследствие приложения внешних сил. Эти же силы созда­ют контактное давление, необходи­мое для передачи тока к электро­ду. Такие электрододержатели мо­гут иметь различные механизмы и приводы для приведения их в дейст­вие (пневмопружинные, грузопневматические, пружинно-гидравличе­ские и т. д.). Они применяются на печах малой и средней емкости. Ко второй группе относятся электрододержатели, в которых в качестве силы, создающей контактное давле­ние для подвода к электроду тока, используется сила тяжести элект­рода (рис. 4.23). Они применяются на печах большой емкости, когда сила тяжести несплавляемой части электрода оказывается достаточной для создания необходимого кон­тактного давления в токоподводящих элементах.

На одно- и двухэлектродных пе­чах обычно применяют стационар­ные электрододержатели, жестко связанные с несущими элементами печей (траверсами, тележками и т. д.). На многоэлектродных и уни­версальных печах широко приме­няют съемные электрододержатели. Электроды в электрододержателях закрепляются на специальных стен­дах вне печи. Это позволяет суще­ственно снизить время вспомога­тельных операций.

При выборе рода питающего то­ка учитывают ряд технологических и электротехнических обстоятельств [11, 23]. Исследования качества металла при ЭШП с использованием посто­янного и переменного токов показа­ли, что наилучшим это качество оказывается при переменном токе. Это связано с улучшением рафини­рования металла из-за развитой электрокапиллярной вибрации по­верхности жидкого металла. Возни­кающий при использовании постоян­ного тока электролиз составляющих шлака практически неуправляем, что чаще всего ведет к вредному его влиянию на свойства металла слит­ка. Управляемое электрохимическое воздействие на качество металлавозможно лишь при использовании для питания печей несинусоидаль­ного тока с искусственной постоян­ной составляющей тока, создавае­мой с помощью специальных тиристорных источников.

Печи ЭШП питаются от специ­альных печных трансформаторов, имеющих высокий коэффициент трансформации и значительное число ступеней напряжения, переклю­чаемых под нагрузкой (табл. 4.4).

Таблица 4.4

Данные для трансформаторов, применяемых для ЭШП

Тип трансформатора	Число фаз	Мощность, кВ·А	Напряжение стороны	Ток на стороне н.н., кА	Число ступеней
в.н., кВ	н.н., В
ЭЭМН-2000/10			6/10	93,7 - 41,7
ЭОДЦН-4000/10			6/10	116 - 30,7
ЭЭДЦН-4800/10			6/10	112 - 49,5
ЭОЦН-8200/10			6/10	112,5 - 78
ЭОЦНМ-12500/10			6/10	160 - 41,2	59,5
ЭОЦН-14000/35				120 - 62,5
ЭТХН-4200/10				87 - 56
ЭТЦХН-7500/10				133,5 - 89
ЭТЦХ-10000/10			6/10	267 - 103	18,5

Важной особенностью однофазных трансформаторов для ЭШП являет­ся выполнение обмотки низкого на­пряжения с выведенной средней точкой, что обеспечивает их универ­сальность при питании печей по раз­личным схемам. Вместе с тем это усложняет конструкцию, увеличива­ет потери энергии и габариты транс­форматора.

Токоподвод электрошлаковой печи состоит из короткой сети и электродов. В короткую сеть входят шинопровод из медных шин, верх­няя и нижняя (для однофазных пе­чей) кабельные гирлянды и трубошины для подведения тока к электрододержателям.

В отличие от конструкционных материалов короткой сети печи (в основном медь) металл расходуе­мых электродов имеет низкие элек­тротехнические характеристики. Стали и сплавы, переплавляемые в электрошлаковых печах, можно ори­ентировочно разделить на две группы: конструкционные стали, об­ладающие хорошими магнитными свойствами и сравнительно низким удельным электрическим сопротив­лением, и высоколегированные не­магнитные стали и сплавы, имею­щие высокое удельное электричес­кое сопротивление.

Несмотря на то, что металлы первой группы имеют более низкое удельное сопротивление, чем метал­лы второй группы, на переменном токе их сопротивление значительно выше из-за более развитого поверх­ностного эффекта. Степень прояв­ления поверхностного эффекта за­висит от материала электрода, час­тоты тока и линейных размеров электрода. В связи с тем, что при ЭШП диаметры электродов состав­ляют сотни и тысячи миллиметров, а глубины проникновения тока на промышленной частоте – единицы миллиметров, поверхностный эф­фект резко выражен и оказывает решающее влияние на сопротивле­ние электрода.

Основная часть индуктивного сопротивления токоподвода прихо­дится на короткую сеть печи (шинный пакет и кабельные гирлянды, 55–65 %) (табл. 4.5).

Сопротивле­ние трансформатора составляет не­большую часть суммарного сопро­тивления печи (около 10 %). Основ­ная часть активных потерь прихо­дится на электрод - его доля в сум­марном активном сопротивлении пе­чи составляет 60–80 %, что опреде­ляет большое влияние электрода на электрический режим ванны.

Из электрических характеристик печи (рис. 4.24) видно, что приме­нение электродов из металлов раз­личного химического состава ока­зываетзначительное влияние на параметры электрического режима шлаковой ванны при одинаковом режиме трансформатора.

Неучет этого обстоятельства мо­жет привести к значительному от­клонению электрических и техноло­гических режимов шлаковойванны при переплаве различных марок сталей и сплавов.

Таблица 4.5

Дата добавления: 2015-08-20