Доғалы болат пеш: құрылғы, жұмыс принципі, қуат, басқару жүйесі

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Болат доғалы пеш (EAF) - материалды электрлік иілу арқылы қыздыратын құрылғы.

Өнеркәсіптік құрылғылардың өлшемдері шағын бірліктерден, шамамен бір тонна қуаттан (шойын өнімдерін жасау үшін құю зауыттарында пайдаланылады) тоннасына 400 бірлікке дейін, болатты қайта өңдеу үшін қолданылады. Ғылыми-зерттеу зертханаларында қолданылатын доғалы болаттан жасалған пештердің сыйымдылығы бірнеше ондаған грамм ғана болуы мүмкін. Өнеркәсіптік құрылғылардың температурасы 1800 °C (3272 °F) жетуі мүмкін, ал зертханалық қондырғылар 3000 °C (5432 °F) асады.

Доғалы болаттан жасалған пештердің (ЕАФ) индукциялық пештерден айырмашылығы - жүктелетін материал тікелей электрлік иілуге ұшырайды, ал терминалдардағы ток зарядталған материал арқылы өтеді.

Құрылыс

Доғалы болат пеші болат өндіру үшін пайдаланылады және отқа төзімді ыдыстан тұрады. Негізінен үш бөлімге бөлінген:

• Бүйір қабырғалары мен астыңғы болаттан тұратын қабықтостағандар.
• Отқа төзімді материалдан жасалған паллет.
• Төбесі. Ол ыстыққа төзімді төсеммен немесе сумен салқындатылған болуы мүмкін. Және де ол шар немесе кесілген конус (конустық қима) түрінде жасалады. Төбе сонымен қатар ортасында бір немесе бірнеше графит электродтары кіретін отқа төзімді үшбұрышты қолдайды.

Жеке элементтер

Ошағының пішіні жарты шар тәрізді болуы мүмкін және оның түбін түрту үшін эксцентрикті пеште қажет. Заманауи шеберханаларда доғалы болат пеші - EAF 5 - көбінесе бірінші қабаттан жоғары көтеріледі, осылайша шөміштер мен шлак құмыралары екі жағынан да оңай маневрлеуге болады. Құрылымнан электрод тірегі мен электр жүйесі, сондай-ақ аспап тұрған көлбеу платформа бөлек орналасқан.

Бірегей құрал

Типтік EAF 3 болат балқыту доғалы пеші үш фазалы көзден қуат алады, сондықтан үш электроды бар. Олардың дөңгелек бөлігі және әдетте бұрандалы қосылымдары бар сегменттері бар, сондықтан олар тозу кезінде жаңа элементтерді қосуға болады.

Доға зарядталған материал мен электрод арасында пайда болады. Заряд одан өтетін ток арқылы да, толқын шығаратын сәулелену энергиясымен де қызады. Температура шамамен 3000 °C (5000 °F) жетеді, бұл доғалы пеш жұмыс істеп тұрған кезде электродтардың төменгі бөліктері қыздыру шамдары сияқты жарқырайды.

Элементтер кез келген электр қуатын пайдалана алатын позициялау жүйесі арқылы автоматты түрде көтеріледі және түсіріледі.жүкшығыр, көтергіштер немесе гидравликалық цилиндрлер. Реттеу шамамен тұрақты токты сақтайды. Доғалық пештің тұтынатын қуаты қандай? Шихтаны балқыту кезінде ол тұрақты күйде сақталады, тіпті балқыған кезде сынықтар электродтардың астында қозғалуы мүмкін. Элементті ұстайтын діңгек гильзалары ауыр шиналарды (ол қысқыштарға ток беретін сумен салқындатылған қуыс мыс түтіктер болуы мүмкін) немесе үстіңгі жағы толығымен зарядты тасымалдайтын "ыстық жеңдерді" алып, тиімділікті арттырады.

Соңғы түрі мыс жалатылған болаттан немесе алюминийден жасалуы мүмкін. Үлкен сумен салқындатылған кабельдер шиналарды немесе кронштейндерді пештің жанында орналасқан трансформаторға қосады. Ұқсас құрал қоймаға орнатылып, сумен салқындатылады.

Түрту және басқа әрекеттер

EAF 50 болат доғалы пеші сұйық болатты тасымалдау үшін басқа контейнерге құюға болатын көлбеу платформаға салынған. Балқытылған болатты беру үшін еңкейту операциясы түрту деп аталады. Бастапқыда доғалы пештің барлық болат құйғыш қоймаларында отқа төзімді затпен жабылған төгетін шұңқыр болды, ол қисайған кезде жуылады.

Бірақ көбінесе заманауи жабдықта азот пен шлактың сұйық болатқа қосылуын азайту үшін эксцентрлік төменгі шығыс клапаны (EBT) болады. Бұл пештерде ошақ пен қабық арқылы тігінен өтетін саңылауы бар және орталықтан тыс жұмыртқа тәріздес тар «шұңқырда» орналасқан. Ол толтырылдыотқа төзімді құм.

Қазіргі зауыттарда олардың арасында өтетін бір электродтар жинағы бар екі қабық болуы мүмкін. Бірінші бөлігі сынықтарды қыздырады, ал екіншісі балқыту үшін қолданылады. Басқа тұрақты ток пештерінің орналасуы ұқсас, бірақ әрбір қабық үшін электродтар және электрониканың бір жиынтығы бар.

Оттегі элементтері

Айнымалы ток пештерінде әдетте электродтар арасында орналасқан ошақтың периметрі бойынша ыстық және суық дақтардың үлгісі болады. Заманауиларда бүйірлік қабырғаға оттегі оттықтары орнатылған. Олар минус аймақтарды химиялық энергиямен қамтамасыз ету үшін қолданылады, бұл болатты қыздыруды біркелкі етеді. Қосымша қуат пешке оттегі мен көміртекті беру арқылы қамтамасыз етіледі. Тарихта бұл қож есігіндегі найзалар (жұмсақ болат қуыс түтіктер) арқылы жасалды, енді ол негізінен оттегі оттықтары мен ауа беру жүйелерін бір ыдысқа біріктіретін қабырғаға орнатылған бүрку қондырғыларымен жасалады.

Заманауи орташа өлшемді болат пештің трансформаторы шамамен 60 000 000 вольт-ампер (60 МВА), қайталама кернеуі 400-ден 900-ге дейін және ток 44 000-нан асатын. Заманауи цехта мұндай пеш суық сынықтарды тиеуден бастап бұрғылауға дейін шамамен 50 минут ішінде 80 метрикалық тонна сұйық болат шығарады деп күтілуде.

Салыстыратын болсақ, негізгі оттегі пештерінің өнімділігі бір партияға 150-300 тонна немесе «қызу» және 30-40 минут бойы жылу шығаруы мүмкін. Пештің дизайны мен жұмысының егжей-тегжейінде үлкен айырмашылықтар бар,түпкілікті өнімге және жергілікті жағдайларға, сондай-ақ зауыттың тиімділігін арттыру бойынша жүргізіліп жатқан зерттеулерге байланысты.

Тек қана ең үлкен сынықтар (кран салмағы және трансформатордың рейтингі бойынша) – Жапониядан экспортталған, кран салмағы 420 метрикалық тонна және жалпы қуаты 256 МВА болатын сегіз 32 МВА трансформатормен қоректенетін тұрақты ток құрылғысы.

Электр доғалық пеште бір тонна болат өндіру үшін шамамен 400 киловатт-сағат немесе метрикаға шамамен 440 кВт/сағ қажет. Болат сынықтарын балқыту үшін қажетті теориялық минималды энергия 300 кВт/сағ (балқу температурасы 1520 °C / 2768 °F) құрайды. Демек, қуаты 300 МВА болатын 300 тонналық EAF шамамен 132 МВт/сағ энергияны қажет етеді, ал қосу уақыты шамамен 37 минутты құрайды.

Электр доғасын қолданатын болат өндірісі жақсы дамыған желімен жеткілікті электр қуаты болған жағдайда ғана экономикалық тиімді болады. Көптеген жерлерде диірмендер коммуналдық қызметтерде артық өндірістік қуат болған кезде және бір метрдің бағасы төмен болған кезде жұмыс істейтін жұмыс уақыты жоқ.

Операция

Доғалы болат пеші болатты шағын шөміш машинасына құяды. Металл сынықтары балқыту зауытының жанында орналасқан ойыққа жеткізіледі. Сынықтар екі негізгі түрде келеді: сынықтар (ақ бұйымдар, автомобильдер және ұқсас заттардан жасалған басқа да заттар)жеңіл болат) және ауыр балқыма (үлкен плиталар мен арқалықтар), сондай-ақ химиялық баланс үшін кейбір тікелей қалпына келтірілген темір (DRI) немесе шойын. Жеке пештер 100% дерлік DRI ерітеді.

Келесі қадам

Сынықтар себеттер деп аталатын, негізге арналған қақпақшалы есіктері бар үлкен шелектерге салынады. Пештің жақсы жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін сынықтың себетке салынуын қамтамасыз ету керек. Үстіне күшті балқыма қорғаныш үгіндісінің жеңіл қабаты қойылады, оның үстіне басқа бөлігі жатыр. Олардың барлығы жүктегеннен кейін пеште болуы керек. Бұл кезде кәрзеңке алдын ала қыздырғышқа ауыса алады, ол қуатты қалпына келтіру үшін балқыту зауытының ыстық газдарын пайдаланады және тиімділікті арттырады.

Толып кету

Сосын ыдысты балқыту цехына апарып, пештің төбесін ашып, оған материалды тиейді. Аудару операторлар үшін ең қауіпті операциялардың бірі болып табылады. Көптеген потенциалдық энергия тонналап құлаған металдан бөлінеді. Пештегі кез келген сұйық зат қатты сынықтар мен маймен жиі жоғары және сыртқа итеріледі. Пеш қызып тұрса, металдың шаңы тұтанып, от шарының атқылауына әкеледі.

Кейбір екі қабатты құрылғыларда сынықтар біріншісі балқыған кезде екіншісіне жүктеледі және белсенді бөліктен шығатын газбен алдын ала қыздырылады. Басқа операциялар: үздіксіз тиеу және конвейер лентасында температурамен жұмыс істеу, содан кейін металды пештің өзіне түсіреді. Басқа құрылғылар жүктеле аладыбасқа операциялардан алынған ыстық зат.

Кернеу

Зарядтаудан кейін төбе пештің үстіне еңкейіп, балқу басталады. Электродтар металл сынықтарына түсіріліп, доға жасалады, содан кейін олар құрылғының жоғарғы жағындағы үгінді қабатында таралатын етіп орнатылады. Төмен кернеулер шатырды және қабырғаларды шамадан тыс қызудан және доғаның зақымдануынан қорғау үшін таңдалады.

Электродтар пештің түбіндегі ауыр балқымаға жеткеннен кейін және толқындар ломмен қорғалған соң, кернеуді арттыруға және электродтарды сәл көтеруге, балқыма қуатын ұзартуға және арттыруға болады. Бұл балқытылған бассейннің тезірек қалыптасуына мүмкіндік береді және суды босату уақытын қысқартады.

Оттегі металл сынықтарына үрленеді, болат күйдіріледі немесе кесіледі және қосымша химиялық жылу қабырға оттықтары арқылы қамтамасыз етіледі. Екі процесс те заттың балқуын тездетеді. Дыбыстан жоғары саптамалар оттегі ағындарының көбік түзетін шлакқа еніп, сұйық ваннаға жетуіне мүмкіндік береді.

Қоспалардың тотығуы

Болат балқытудың маңызды бөлігі балқытылған болаттың бетінде қалқып жүретін шлактардың түзілуі болып табылады. Ол әдетте металл оксидтерінен тұрады және сонымен қатар тотыққан қоспаларды жинайтын орын, термиялық жамылғы (шамадан тыс жылу жоғалуын тоқтатады) ретінде әрекет етеді және сонымен қатар отқа төзімді төсемнің эрозиясын азайтуға көмектеседі.

Көміртекті болат өндіретін негізгі отқа төзімді пештер үшін қарапайым қож түзушілер кальций оксиді (кальциленген түрінде CaO) болып табылады.әк) және магний (доломит және магнезит түріндегі MgO.). Бұл заттар сынықтармен толтырылады немесе балқыту кезінде пешке үрленеді.

Тағы бір маңызды құрамдас темір оксиді болып табылады, ол оттегі енгізілгенде болат жанған кезде пайда болады. Кейін қыздырған кезде көміртегі (көмір түрінде) осы қабатқа айдалады, темір оксидімен әрекеттесіп, металл және көміртек оксиді пайда болады. Бұл қождың көбіктенуіне әкеледі, нәтижесінде термиялық тиімділік артады. Қаптама пештің төбесі мен бүйір қабырғаларының радиациялық жылу әсерінен зақымдануын болдырмайды.

Қоспалардың жануы

Металл сынықтары толығымен ерігеннен кейін және тегіс бассейнге жеткенде, пешке басқа шелек салуға болады. Екінші шихта толығымен ерігеннен кейін болаттың химиялық құрамын тексеру және түзету үшін тазарту операциялары жүргізіледі және балқыманы сығуға дайындау кезінде оның қату температурасынан жоғары қыздырады. Көбірек қож түзгіштер енгізіліп, ваннаға көп оттегі түсіп, кремний, күкірт, фосфор, алюминий, марганец және кальций сияқты қоспаларды жағып, олардың оксидтерін шлакқа айналдырады.

Көміртекті жою осы элементтер алдымен жанып кеткеннен кейін жүреді, өйткені олар оттегіге көбірек ұқсайды. Никель мен мыс сияқты темірге қарағанда жақындығы төмен металдарды тотығу арқылы жою мүмкін емес және тек химия арқылы бақылау керек. Бұл, мысалы, жоғарыда айтылған тікелей тотықсыздандырылған шойын мен шойынның енгізілуі.

Көбік шлакбойы сақталады және есіктен жоспарланған шұңқырға ағып кету үшін пешті жиі ағызып жібереді. Температураны өлшеу және химиялық таңдау автоматты найза көмегімен жүзеге асырылады. Оттегі мен көміртекті болатқа батырылған арнайы зондтармен механикалық түрде өлшеуге болады.

Өндірістің артықшылықтары

Болат балқытатын доғалық пештерді басқару жүйесін пайдалана отырып, 100% шикізаттан – металл сынықтарынан болат өндіруге болады. Бұл рудалардан бастапқы өндірумен салыстырғанда затты өндіруге қажетті энергияны айтарлықтай азайтады.

Тағы бір артықшылығы – икемділік: домна пештері айтарлықтай өзгермейді және жылдар бойы жұмыс істей алады, бірақ оны тез қосуға және өшіруге болады. Бұл болат диірменіне сұранысқа байланысты өндірісті өзгертуге мүмкіндік береді.

Типтік доғалы болат пеші штанга немесе таспа өнімдерін шығара алатын шағын диірмен үшін болат көзі болып табылады. Шағын балқыту зауыттары болат нарығына салыстырмалы түрде жақын орналасуы мүмкін және тасымалдауға қойылатын талаптар әдетте кеме қатынасы үшін жағаға жақын орналасқан біріктірілген зауытқа қарағанда азырақ.

Доғалы болат пеш құрылғысы

Сұлбалық көлденең қима – тірек пен тіс жетегі арқылы көтерілетін және түсірілетін электрод. Беті отқа төзімді кірпішпен қапталған және астыңғы қаптамамен қапталған. Есік интерьерге кіруге мүмкіндік бередіқұрылғының бөліктері. Тұмшапештің корпусы оны түрту үшін еңкейтуге болатындай етіп ілгектерге тіреледі.