Електродугова піч постійного струму

Реферат: Електродугова піч постійного струму містить основу, на якій встановлений сталевий кожух, футерівка якого формує плавильну ємність печі, в якій розміщені два електроди, оснащені електродотримачами, розміщене на кожусі футероване склепіння, оснащене механізмом підйому та повороту, і механізм нахилу печі. Електроди виконані склепінчастими та оснащені механізмами переміщення. Кожух має форму прямого кругового циліндра та розміщений на додатковій платформі, днище якої виконане з можливістю забезпечення нахилу печі. UA 73840 U (12) UA 73840 U UA 73840 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до металургії, а саме до конструкції електродугових печей постійного струму, і може бути використана для виробництва різних видів сплавів, переважно, феросплавів, зокрема, з використанням відходів. Відома електродугова піч (див. патент України на корисну модель № 57760, заявл. 8 25.08.2010 р., опубл. 10.03.2011 p., МПК F27B 3/06), яка містить платформу, виконану з можливістю її хитання, та яка опирається на основу за допомогою вертикальних сегментних опор, із установленими на платформі корпусом печі, містить також склепіння печі з електродами, електродотримачами і їхніми піднімальними пристроями, при цьому корпус печі має діаметрально розташовані зливальні отвори для шлаку і металу та оснащений засобами для його переміщення по напрямних на платформі уздовж її довжини. Відома піч оснащена платформою, яка виконана складеною із двох платформ, виконаних з можливістю нахилу кожної з них тільки в одну сторону, які опираються на встановлену між ними раму і оснащені індивідуальними приводами для їхнього хитання, при цьому напрямок вертикальних сегментних опор і розташування зливальних отворів у корпусі печі орієнтовані уздовж напрямних на платформах, а електродотримачі встановлені перпендикулярно цьому напрямку. Однак складність конструкції платформи відомого пристрою ускладнює експлуатацію печі. Відома піч має недостатню продуктивність. При цьому через наявність трьох електродів піч має високі витрати електроенергії, а також недостатню продуктивність. Найбільш близьким до пристрою, що заявляється, за технічною суттю та результатом, що досягається, є електродугова піч постійного струму (див. патент Російської Федерації на винахід 8 № 2349850, заявл. 14.02.2007 р., опубл. 20.03.2009 p., МПК F27B 3/08), що містить основу, на якій встановлений сталевий кожух, футерівка якого формує плавильну ємність печі, в якій розміщені два електроди, оснащені електродотримачами, розміщене на кожусі футероване склепіння, оснащене механізмом підйому та повороту, і механізм нахилу печі. Відома електродугова піч постійного струму оснащена подовим електродом, напруга на який подається за допомогою затискача від короткої мережі, і склепінчастим електродом, на який напруга подається через гнучкі струмоводи також від короткої мережі електропечі. Крім того, відома електродугова піч постійного струму оснащена кільцевим порталом, механізмами його підйому, зміщеними від осі печі для врівноважування центра маси, та зонтом газовідсмоктувача. При цьому механізм переміщення склепінчастого електрода та зонт газовідсмоктувача встановлені на кільцевому порталі, який виконаний з можливістю забезпечення його підйому разом із склепінням. Механізм переміщення електрода розміщений на кільцевому порталі позаду або збоку печі за склепінчастим кільцем. При повному опусканні кільцевого порталу склепіння вільно лежить на футерованому кожусі ванни печі. Механізми підйому кільцевого порталу можуть бути зміщені від осі печі у бік розміщення механізму переміщення електрода. Механізми підйому кільцевого порталу та нахилу ванни печі можуть бути виконані механічними або гідравлічними. Кожух відомої електродугової печі має конусоподібну форму, що створює незручності при розміщенні футерівки та при експлуатації печі призводить до зниження терміну служби футерівки і отже до низької продуктивності печі. Крім того, подовий електрод виконується водоохолоджуючим, що приводить до остигання продуктів плавки та додаткових витрат електроенергії. При цьому виникає більша ймовірність зношування футерівки в місці стикування електрода та футерівки. Крім того, ускладнюється обслуговування відомої електродугової печі у зв'язку з виникаючими прогарами футерівки, в результаті чого утворюються аварійні ситуації із псуванням дорогого устаткування. Все це призводить до підвищення витрат теплової та електричної енергії, низької продуктивності відомої електродугової печі постійного струму, виникають ситуації, пов'язані зі складністю її обслуговування. В основу технічного рішення поставлена задача удосконалення електродугової печі постійного струму, в якій заявлена сукупність елементів пристрою, нове виконання конструктивних елементів дозволяють оптимізувати тепловий режим та умови експлуатації електродугової печі постійного струму і за рахунок цього забезпечити зниження витрат електроенергії та підвищення продуктивності печі. Поставлена задача вирішується тим, що у відомій електродуговій печі постійного струму, що містить основу, на якій встановлений сталевий кожух, футерівка якого формує плавильну ємність печі, в якій розміщені два електроди, оснащені електродотримачами, розміщене на кожусі футероване склепіння, оснащене механізмом підйому та повороту, і механізм нахилу печі, новим, відповідно до технічного рішення, є те, що обидва електроди виконані 1 UA 73840 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 склепінчастими та оснащені механізмами переміщення, кожух має форму прямого кругового циліндра та розміщений на додатковій платформі, днище якої виконане з можливістю забезпечення нахилу печі. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак пристрою та технічним результатом, що досягається, полягає в тому, що заявлена сукупність ознак, а саме: - виконання обох електродів склепінчастими та їх оснащення механізмами переміщення; - виконання кожуха у формі прямого кругового циліндра; - розміщення кожуха на додатковій платформі, днище якої виконане з можливістю забезпечення нахилу печі, в сукупності з відомими ознаками забезпечують оптимізацію теплового режиму та умов експлуатації печі, зниження витрат електроенергії та підвищення продуктивності печі. Це пояснюється наступним. Одночасне виконання двох електродів склепінчастими з механізмами переміщення, виконання кожуха печі у формі прямого кругового циліндра та розміщення його на додатковій платформі, днище якої виконане з можливістю забезпечення нахилу печі, дозволяє оптимізувати тепловий режим і умови експлуатації печі, а також знизити витрати електроенергії і підвищити продуктивність пристрою, який заявляється. Виконання електродів склепінчастими та кожуха у формі прямого кругового циліндра дозволяє оптимізувати умови теплообміну за весь період плавки та забезпечити рівномірне теплове навантаження на футерівку по всьому периметру печі. Таке поєднання форми корпусу та розташування електродів саме на склепінні забезпечує рівномірні теплові навантаження на внутрішню порожнину печі і відповідає умовам рівномірності теплового навантаження на футерівку. Оскільки стінки корпусу печі піддаються однаковому тепловому впливу, це сприяє рівномірному їх нагріванню, зменшенню теплових втрат та, відповідно, зниженню енергетичних витрат. При цьому форма корпусу, що заявляється, дозволяє краще розмістити футерівку, забезпечити її якісне укладання, що призводить до збільшення терміну служби та за рахунок цього забезпечує підвищення продуктивності печі. Футерівка електродугової печі постійного струму, яка заявляється, може бути виконана з кислого або основного вогнетривкого матеріалу. Вибір вогнетривких матеріалів для футерівки печі визначається технологією виплавки сплаву, складом шихти та сплаву. Футерівка печі забезпечує значну теплову інерцію та надійно захищає піч від руйнування, що сприяє підвищенню продуктивності печі, забезпечує зручність її експлуатації. Крім того, експлуатація електродугової печі з використанням не струмопровідної футерівки дозволяє розширити номенклатуру відходів, що переробляють, і виплавлюваних сплавів. При цьому як кислий вогнетривкий матеріал може бути використана динасова цегла марки ЕД з вмістом SiO2 не менше 96 %, а як основний матеріал - периклазова цегла П91 з вмістом MgO не менше 91 %. Крім того, за весь період плавки процес теплообміну визначається положенням дуг, що виникають між електродом і шихтою в робочому просторі, а значить, положенням склепінчастих електродів, і умовами теплової взаємодії між дугами та завантаженою в піч шихтою або рідким металом. Оскільки ці умови протягом плавки міняються, то виконання електродів склепінчастими та оснащення їх механізмами переміщення дозволяє регулювати положення електродів і отже оптимізувати тепловий режим плавки, знизити витрати електроенергії. При цьому в електродуговій печі постійного струму, що заявляється, ефективно використовується теплова енергія, тому що вона концентрується так, щоб плавильні тиглі, які утворюються під кожним електродом, з'єдналися між собою, що також забезпечує зниження витрат електроенергії. Розміщення кожуха печі на додатковій платформі, днище якої виконане з можливістю забезпечення нахилу печі, дозволяє здійснювати експлуатацію печі, маючи два випускних отвори. Це сприяє тому, що електропіч, яка заявляється, має поверхню, мінімальну за величиною тепловіддачі, що дозволяє ефективно використати тепло і, в результаті, знизити витрати електроенергії в електропечі, що заявляється. При цьому забезпечується нахил печі у бік випускного отвору для зливу металу та у бік випускного отвору для скачування шлаків, що забезпечує зручність експлуатації та підвищення продуктивності печі. Таким чином, при експлуатації електродугової печі постійного струму, що заявляється, оптимізується тепловий режим і умови її експлуатації, що дозволяє знизити витрати електроенергії при виплавці сплавів та підвищити продуктивність печі. Суть пристрою, що заявляється, пояснюється кресленням, на якому схематично зображена електродугова піч постійного струму. 2 UA 73840 U 5 10 15 20 Електродугова піч постійного струму містить кожух 1, оснащений футерівкою 2. Кожух 1 розміщений на платформі 3, яка встановлена на основі 4. На кожусі 1 розміщене футероване склепіння 5, оснащене механізмом підйому та повороту (на кресленні не показаний). Піч оснащена двома склепінчастими електродами 6 з механізмами 7 переміщення. Платформа 3 з'єднана з механізмом 8 нахилу печі. У кожусі 1 печі діаметрально розміщені зливальні отвори 9 і 10 для зливання металу та шлаків відповідно. Електродугова піч постійного струму працює таким чином. Завантаження шихти до електропечі проводиться при відкритому склепінні 5, яке переміщають за допомогою механізму підйому та повороту, або через завантажувальні лійки у склепінні (на кресленні не показані). Шихта попадає в плавильну ємність печі, утворену футерівкою 2 кожуха 1. Кожух 1 печі виготовлений з листової сталі, має форму прямого кругового циліндра та оснащений поясами жорсткості. За допомогою механізмів 7 переміщення склепінчасті електроди 6 опускають в плавильну ємність, де виникає електрична дуга. Шихта нагрівається струмом, який проходить через неї, і відбувається процес плавки. Потім піч нахиляють за допомогою механізму 8 нахилу печі, з'єднаного із платформою 3, розміщеною на основі 4. Нахил печі здійснюють у бік зливального отвору 10 на 15° відносно вертикальної осі для скачування шлаків та в бік зливального отвору 9 на 10-40° для зливу металу. Промислова придатність корисної моделі, що заявляється, підтверджується можливістю виготовлення електродугової печі постійного струму з відомих матеріалів на відомому устаткуванні. Таким чином, електродугова піч постійного струму, що заявляється, в процесі експлуатації дозволяє досягти оптимальних теплового режиму та умов експлуатації і забезпечити зниження витрат електроенергії на 100-200 кВт на 1 т залежно від використаних шихтових матеріалів та підвищення продуктивності печі на 10-15 %. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Електродугова піч постійного струму, що містить основу, на якій встановлений сталевий кожух, футерівка якого формує плавильну ємність печі, в якій розміщені два електроди, оснащені електродотримачами, розміщене на кожусі футероване склепіння, оснащене механізмом підйому та повороту, і механізм нахилу печі, яка відрізняється тим, що обидва електроди виконані склепінчастими та оснащені механізмами переміщення, кожух має форму прямого кругового циліндра та розміщений на додатковій платформі, днище якої виконане з можливістю забезпечення нахилу печі. 3 UA 73840 U Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4