Дуговая сталеплавильная печь

Дуговая сталеплавильная печь

Дуговая сталеплавильная печь — электрическая плавильная печь, в которой используется тепловой эффект электрической дуги для плавки металлов и других материалов.

Схема ДСП

Содержание

Общее описание дуговой электропечи

EAF.jpg
DCEAF.jpg

В обозначении дуговой сталеплавильной печи, как правило, присутствует её ёмкость в тоннах (например, ДСП-12). Диапазон печей варьируется от 0,1 до 400 тонн. Температура в ДСП может достигать 1800 °C.

Дуговая сталеплавильная печь (ДСП) состоит из рабочей ванны (плавильного пространства), регулятора мощности дуги и вспомогательных технологических механизмов, позволяющих открыть (закрыть) свод печи, скачать шлак и слить металл. Регулятор мощности дуги представляет собой механизм перемещения электродов с приводом, управляемый программно-адаптивным регулятором электрического режима.

Ранее существовали регуляторы дуги с электромеханическими приводами, которые в силу своей большой инерционности не получают дальнейшего распространения и практически полностью вытеснены регуляторами электрогидравлическими.

Как правило, ДСП имеет индивидуальное электроснабжение через печной трансформатор, подключенный к высоковольтной линии. Мощность трансформатора на больших печах достигает 180 МВт, первичное напряжение 6-35 кВ, на высокомощных печах до 110 кВ, вторичное 50-300В, а в современных печах до 1200 В. Вторичное напряжение регулируется при помощи переключателя ступеней напряжения (ПСН), который может быть как переключаемым при отключенной печи (ПБВ), так и под напряжением (РПН).

Плавку стали ведут в рабочем пространстве, ограниченном сверху куполообразным сводом, снизу сферическим подом и с боков стенками. Огнеупорная кладка пода и стен снаружи заключена в металлический кожух. Съёмный свод может быть набран из огнеупорных кирпичей, опирающихся на опорное кольцо, а может быть из водоохлаждаемых панелей, как и кожух. Через три симметрично расположенных в своде отверстия в рабочее пространство введены токопроводящие электроды, которые с помощью специальных механизмов могут перемещаться вверх и вниз. Печь обычно питается трёхфазным током, но есть печи постоянного тока. Современная мощная дуговая печь используется преимущественно как агрегат для расплавления шихты и получения жидкого полупродукта, который затем доводят до нужных состава и степени чистоты внепечной обработкой в ковше.

История

Впервые в мире возможность использования дуги для плавления металлов была показана В. В. Петровым в 1803 году. Петров показал, что с помощью такой дуги можно не только расплавлять металлы, но и восстанавливать их из окислов, нагревая их в присутствии углеродистых восстановителей. Кроме того, ему удалось получить сваривание металлов в электрической дуге.

  • 1810 г. Сэр Гемфри Дэви провёл экспериментальную демонстрацию горения дуги
  • 1853 г. Пишон попытался построить электротермическую печь
  • 1878-79 г. Сэр Вильгельм Сименс получил патент на электрическую печь дугового типа
  • 1899 г. Первая дуговая сталеплавильная печь прямого действия, построенная Эру.

Хотя ДСП применялись во время второй мировой войны для получения сплавов стали, широкое распространение получила только после её окончания.

Процесс выплавки

Переливание металла в промежуточный ковш

Плавка в ДСП, после осмотра печи и ремонта пострадавших участков футеровки (заправка), начинается с завалки шихты. В современные печи шихту загружают сверху при помощи загрузочной бадьи (корзины). Для предохранения подины от ударов крупными кусками шихты на дно бадьи загружают мелкий лом. Для раннего шлакообразования в завалку вводят известь 2-3 % от массы металлической шихты. После окончания завалки в печь опускают электроды, включают высоковольтный выключатель и начинают период плавления. На данном этапе возможна поломка электродов (при плохой проводимости между электродом и шихтой исчезает электрическая дуга и электрод упирается в непроводящий кусок шихты). Регулирование отдаваемой мощности осуществляется изменением положения электродов (длины электрической дуги) либо напряжения на электродах. После периода расплавления в печи образуется слой металла и шлака. Шлак скачивают через шлаковую летку (рабочее окно), постоянно присаживая шлакообразующие, в течение всего периода плавления, с целью удаления фосфора из расплава. Шлак вспенивают углеродсодержащими материалами для закрытия дуг, для лучшей его скачиваемости и уменьшения угара металла.

Выпуск готовой стали и шлака в стальковш осуществляется через сталевыпускное отверстие и жёлоб путём наклона рабочего пространства (или, если печь оборудована вместо жёлоба донным выпуском, то через него). Рабочее окно, закрываемое заслонкой, предназначено для контроля за ходом плавки (замер температуры металла и отбор пробы химического состава металла). Также рабочее окно может использоваться для подачи шлакообразующих и легирующих материалов (на малых печах). На современных сверхмощных печах подача шлакообразующих во время плавки осуществляется через специальное отверстие в своде конвеерной подачей. Углеродистые материалы для вспенивания шлака подаются в печь либо порционно через свод, либо вводятся инжекционными горелками струей сжатого воздуха. Перед выпуском и во время выпуска в стальковш добавляются легирующие и раскислители, а при отсекании печного шлака еще и шлакообразующие материалы.

Преимущества ДСП

Использование электрической энергии (электрического тока), возможность расплавить шихту (металлолом) практически любого состава, точное регулирование температуры металла и его химического состава подтолкнуло промышленность к использованию ДСП в ходе второй мировой войны для производства легированной стали, качественного литья и, как следствие, деталей оружия и боеприпасов. Сегодня дуговые сталеплавильные печи производят различные сорта сталей и чугунов, а также могут являться источником сырья (полупродукта) для АКП и МНЛЗ.

Недостатки

Высокий местный перегрев под электродами; трудность перемешивания и усреднения химического состава чугуна; значительное количество продуктов горения и шума во время работы.

Литература

  • Свенчанский А. Д., Смелянский М. Я. Электрические промышленные печи. — М.: 1970.
  • Линчевский Б. В., Соболевский А. Л., Кальменев А. А. Металлургия чёрных металлов. — М.: 1986.
  • Сапко А.И. Исполнительные механизмы регуляторов мощности дуговых электропечей. М., Энергия, 1969. – 128 с.

См. также



Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Дуговая сталеплавильная печь" в других словарях:

  • сталеплавильная печь — [steelmaking furnace] печь для плавки стали. Сталеплавильная печь может быть топливная (Смотри Мартеновская печь), автогенная (Смотри Конвертерная печь) или электрическая (Смотри Дуговая печь, Индукционная печь). Смотри также: Печь электронно… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • дуговая электропечь — Электропечь, в которой металл плавится за счет тепла от электрической дуги, горящей между электродами и металлом или между электродами. [ГОСТ 18111 93] дуговая электропечь (электротермическое устройство) Электропечь (электротермическое… …   Справочник технического переводчика

  • Дуговая печь —         электрическая печь, в которой используется тепловой эффект электрической дуги для плавки металлов и др. материалов. Первые промышленные Д. п. построены в 1898 1901 П. Эру во Франции и Э. Стассано в Италии. В России первая Д. п. была… …   Большая советская энциклопедия

  • дуговая печь — [(electric) arc furnace, EAF] электрическая печь, в которой теплогенерацию создают электрической дугой постоянного или переменного тока. Дуговую печь применяют для выплавки стали (тип ДС), чугуна (тип ДЧ), цветных металлов (тип ДМ), ферросплавов… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • печь электрошлакового переплава — [electroslag remelting furnace, ESR furnace] печь сопротивления косвенного действия с жидким теплоносителем в виде расплавленного синтетического шлака, рафинирующего переплавланный металл; применяется в спецэлектрометаллургии, в машиностроении… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • печь-теплообменник — [heat exchange furnace] печь, в которой теплота получается из других видов энергии в зоне генерации теплоты и передается теплообменом в зону технологического процесса. Смотри также: Печь электронно лучевая печь электродоменная печь …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • печь-теплогенератор — [heat generation furnace] печь, в которой теплота генерируется непосредственно в зоне технологического процесса за счет введения в нее топлива или электрической энергии либо за счет химической энергии обрабатываемых материалов. Смотри также: Печь …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • печь с шагающим подом — [walking hearth furnace] проходная печь теплообменник непрерывного действия, в которой нагреваемые заготовки транспортируются вдоль рабочего пространства, периодически перекладывая их подвижными продольными элементами пода шагающими балками (ШБ) …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • печь с роликовым подом — [roller bottom furnace] проходная нагревательная или термическая печь с подом из 50 80 вращающихся роликов, т.е. рольгангом. Конструкция роликов зависит от назначения и температуры рабочего пространства: при 800 1000 °С неохлаждающие ролики; при… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • печь сопротивления — [resistance furnace] электрическая печь, принцип действия которой основан на тепловом действии (по закону Джоуля Ленца) электрического тока в проводнике. Таким проводником может быть нагреваемое тело (печь сопротивления прямого действия) или… …   Энциклопедический словарь по металлургии


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»