Oblúková oceľová pec: zariadenie, princíp činnosti, výkon, riadiaci systém

Oblúková oceľová pec (Drevotrieska) je zariadenie, ktoré ohrieva materiál elektrickým ohýbaním.

Priemyselné zariadenia sú umiestnené v rôznych veľkostiach od malých jednotiek, približne jednej tony energie (používané v zlievarenskej výrobe na výrobu liatinových výrobkov) do 400 jednotiek na tonu používaných na druhotné spracovanie ocele. Pece na výrobu oblúkovej ocele, drevotrieskové dosky, používané vo výskumných laboratóriách, môžu mať kapacitu len niekoľko desiatok gramov. Teplota priemyselných zariadení môže dosiahnuť 1800 °C (3272 °F), zatiaľ čo laboratórne zariadenia presahujú 3000 °C (5432 °F).

Pece na výrobu oblúkovej ocele (Drevotrieska) sa líšia od indukčných pecí tým, že zaťažený materiál je priamo vystavený elektrickému ohýbaniu a prúd na svorkách prechádza nabitým materiálom.

Konštrukcia

Oblúková oceľová pec sa používa na výrobu ocele a pozostáva zo žiaruvzdornej nádoby. V podstate rozdelené do troch častí:

• Plášť, ktorý sa skladá z bočných stien a spodnej oceľovej "misy".
• Paleta, ktorá pozostáva zo žiaruvzdorného materiálu.
• Strecha. Môže to byť tepelne odolná podšívka alebo vodou chladená. A tiež vyrobené vo forme gule alebo zrezaného kužeľa (Kužeľová časť). Strecha tiež podporuje žiaruvzdornú deltu vo svojom strede, cez ktorú vstupuje jedna alebo viac grafitových elektród.

Jednotlivé prvky

Ohnisko môže mať pologuľovitý tvar a je potrebné v excentrickej peci na poklepanie na dno. V moderných dielňach sa oblúková oceľová pec-Drevotrieska 5-často týči nad prízemím – takže vedrá a črepníky na trosku sa dajú ľahko manévrovať pod oboma koncami. Okrem konštrukcie je tu podpera elektród a elektrický systém, ako aj naklonená plošina, na ktorej stojí nástroj.

Jedinečný nástroj

Typická pec na výrobu oblúkovej ocele DSP 3 je napájaná trojfázovým zdrojom, a preto má tri elektródy. Majú kruhový prierez a spravidla segmenty so závitovými spojmi, takže pri opotrebovaní je možné pridať nové prvky.

Medzi nabitým materiálom a elektródou sa vytvorí oblúk. Náboj sa ohrieva tak prúdom, ktorý ním prechádza, ako aj vyžarovanou energiou uvoľnenou vlnou. Teplota dosahuje približne 3000 °C (5000°F), v dôsledku čoho spodné časti elektród žiaria žiarovkou svietidlá pri prevádzke oblúková oceľová pec.

Prvky sa automaticky zdvíhajú a spúšťajú polohovacím systémom, ktorý môže používať akýkoľvek elektrický navijak, kladkostroje alebo hydraulické valce. Regulácia udržuje približne konštantný prúd. A akú energiu spotrebuje oblúková oceľová pec? Počas tavenia Náboja sa udržiava konštantná, aj keď sa šrot môže počas tavenia pohybovať pod elektródami. Objímky stožiara, ktoré držia prvok, môžu niesť buď ťažké pneumatiky (čo môžu byť duté vodou chladené medené rúrky dodávajúce prúd do svoriek), alebo "horúce objímky", kde celá horná časť nesie náboj, čím sa zvyšuje účinnosť.

Druhý typ môže byť vyrobený z ocele alebo hliníka potiahnutej meďou. Veľké vodou chladené káble spájajú prípojnice alebo konzoly s transformátorom umiestneným vedľa pece. Takýto nástroj je inštalovaný v sklade a chladený vodou.

Výčapné a iné operácie

Oblúková oceľová pec Drevotrieska 50 je postavená na šikmej plošine, takže tekutú oceľ je možné naliať do inej nádoby na prepravu. Operácia naklápania na prenos roztavenej ocele sa nazýva poklepanie. Spočiatku mali všetky oceľové oblúky oblúkovej pece výstupný žľab uzavretý žiaruvzdorným materiálom, ktorý sa pri naklonení vymyl.

Moderné vybavenie má však často Excentrický Dolný výfukový ventil (EBT) na zníženie zahrnutia dusíka a trosky do tekutej ocele. V týchto peciach je otvor, ktorý prechádza vertikálne cez ohnisko a škrupinu a je odsadený od stredu v úzkom "výtoku" v tvare vajíčka. Je naplnený žiaruvzdorným pieskom.

Moderné rastliny môžu mať dve škrupiny s jednou sadou elektród, ktoré sa medzi nimi prenášajú. Prvá časť ohrieva šrot a druhá sa používa na tavenie. Ostatné pece na báze jednosmerného prúdu majú podobné usporiadanie, ale majú elektródy pre každý plášť a jednu sadu elektroniky.

Kyslíkové prvky

AC pece majú zvyčajne vzor horúcich a studených miest po obvode ohniska, ktorý sa nachádza medzi elektródami. V moderných sú v bočnej stene inštalované horáky na kyslík a palivo. Používajú sa dodávať chemická energia do negatívnych zón, vďaka čomu je ohrev ocele rovnomernejší. Dodatočný výkon je zabezpečený dodávaním kyslíka a uhlíka do pece. Historicky sa to robilo pomocou kópií (dutých rúrok z mäkkej ocele) vo dverách trosky, teraz sa to robí hlavne pomocou nástenných vstrekovacích jednotiek, ktoré kombinujú horáky na kyslík a palivo a systémy prívodu vzduchu do jednej nádoby.

Moderná stredne veľká oceľová pec má transformátor s menovitým výkonom asi 60 000 000 voltampérov (60 MVA), so sekundárnym napätím od 400 do 900 a prúdom presahujúcim 44 000. Očakáva sa, že v modernej dielni bude takáto pec vyrábať 80 metrických ton tekutej ocele asi za 50 minút od naloženia studeného šrotu po uvoľnenie.

Pre porovnanie, hlavné kyslíkové pece môžu mať kapacitu 150-300 ton na dávku alebo sa "zahrievajú" a generujú teplo 30-40 minút. Existujú obrovské rozdiely v detailoch konštrukcie a prevádzky pece v závislosti od konečného produktu a miestnych podmienok, ako aj od prebiehajúceho výskumu na zlepšenie účinnosti inštalácie.

Najväčší, určený iba na šrot (z hľadiska hmotnosti vetvy a menovitého výkonu transformátora), je jednosmerné zariadenie vyvážané z Japonska s hmotnosťou kohútika 420 metrických ton a poháňané ôsmimi transformátormi 32 MVA s celkovou kapacitou 256 MVA.

Na výrobu tony ocele v elektrickej oblúkovej peci je potrebných približne 400 kilowatthodín na krátku hodnotu alebo asi 440 kWh na metriku. Teoretické minimálne množstvo energie, vyžaduje sa pre tavenie oceľového šrotu je 300 kWh (teplota topenia 1520 °C / 2768 ° F). Preto 300-tonový 300 MVA EDP bude vyžadovať približne 132 MWh energie a čas zapnutia je približne 37 minút.

Výroba ocele pomocou elektrického oblúka je ekonomicky výhodná iba vtedy, ak je dostatok elektriny s dobre rozvinutou sieťou. Na mnohých miestach pracujú mlyny mimo špičiek, keď majú verejné služby nadmernú výrobnú kapacitu a cena merača je nižšia.

Operácia

Pec na výrobu oblúkovej ocele nalieva oceľ do malého vedra. Kovový šrot sa dodáva do vybrania umiestneného vedľa taviarne. Šrot sa spravidla dodáva v dvoch hlavných triedach :šrot( biela technika, autá a iné predmety vyrobené z podobnej ľahkej ocele) a ťažká tavenina (veľké dosky a trámy), ako aj niektoré železo s priamou redukciou (DRI) alebo liatina pre chemickú rovnováhu. Jednotlivé pece tavia takmer 100% DRI.

Ďalšia fáza

Šrot je naložený do veľkých vedier, nazývaných koše, so skladacími dverami pre základňu. Je potrebné zabezpečiť, aby bol šrot v koši, aby sa zabezpečila dobrá prevádzka pece. Na vrch sa položí silná tavenina s ľahkou vrstvou ochranného skartovania, na ktorej leží ďalšia časť. Všetky z nich musia byť prítomné v rúre po naplnení. V tomto okamihu môže kôš ísť do predhrievača šrotu, ktorý využíva horúce odpadové plyny zariadenia na tavenie a regeneráciu energie, čím sa zvyšuje účinnosť.

Pretečenie

Potom sa nádoba dodá do taviarne, strecha pece sa odhodí späť a materiál sa do nej naloží. Pretečenie je jednou z najnebezpečnejších operácií pre operátorov. Veľa potenciálnej energie sa uvoľňuje tonami padajúceho kovu. Akákoľvek tekutá látka v peci je často vytlačená pevným šrotom a mastnotou hore a von. Prach na kovu sa zapáli, ak je pec horúca, čo vedie k vypuknutiu ohnivej gule.

V niektorých zariadeniach s dvojitým plášťom sa šrot vkladá do druhého, zatiaľ čo prvý sa topí, a je predhriaty výfukovými plynmi z aktívnej časti. Ďalšie operácie sú: nepretržité nakladanie a práca s teplotou na dopravnom páse, ktorý potom vyloží kov do samotnej pece. Ďalšie zariadenia môžu byť naložené horúcou hmotou z iných operácií.

Napätie

Po nabití sa strecha sklopí nad pec a začne sa tavenie. Elektródy sa spustia na kovový šrot, dôjde k oblúku a potom sa nainštalujú tak, aby sa rozprestierali vo vrstve omrviniek v hornej časti zariadenia. Pre túto operáciu sa volí nízke napätie na ochranu strechy a stien pred nadmerným teplom a poškodením oblúkmi.

Akonáhle elektródy dosiahnu ťažkú taveninu na základni pece a vlny sú tienené páčidlom, napätie sa môže zvýšiť a elektródy mierne zdvihnúť, čím sa predĺži a zvýši výkon taveniny. To umožňuje rýchlejšie vytvorenie roztaveného kúpeľa, čím sa skracuje čas uvoľnenia kohútikov.

Kyslík sa vháňa do kovového šrotu, horí alebo reže oceľ a ďalšie chemické teplo poskytujú stenové horáky. Oba procesy urýchľujú tavenie látky. Nadzvukové dýzy umožňujú kyslíkovým tryskám preniknúť do peniacej trosky a dostať sa do tekutého kúpeľa.

Oxidácia nečistôt

Dôležitou súčasťou výroby ocele je tvorba trosky, ktorá pláva na povrchu roztavenej ocele. Zvyčajne pozostáva z oxidov kovov a tiež pôsobí ako miesto pre zbierajte oxidované nečistoty ako tepelnú prikrývku (zastavenie nadmerných tepelných strát) a tiež pomáha znižovať eróziu žiaruvzdorného obloženia.

Pre pec so základnými žiaruvzdornými materiálmi vyrábajúcimi uhlíkovú oceľ sú zvyčajnými činidlami tvoriacimi trosku oxid vápenatý (CaO vo forme páleného vápna) a horčík (MgO vo forme dolomitu a magnezitu.). Tieto látky sú buď naložené šrotom alebo fúkané do pece počas tavenia.

Ďalšou dôležitou zložkou je oxid železa, ktorý vzniká spaľovaním ocele vstrekovaným kyslíkom. Neskôr sa pri zahrievaní do tejto vrstvy vstrekuje uhlík (vo forme uhlia), ktorý reaguje s oxidom železa za vzniku kovu a oxidu uhoľnatého. To vedie k peneniu trosky, čo poskytuje vyššiu tepelnú účinnosť. Povlak zabraňuje poškodeniu strechy a bočných stien pece sálavým teplom.

Spaľovanie nečistôt

Po úplnom roztavení kovového šrotu a dosiahnutí plochej vane je možné do pece vložiť ďalšie vedro. Po úplnom roztavení druhého Náboja sa vykonávajú rafinačné operácie prihlásiť sa a upravte chemické zloženie ocele a prehriatie taveniny nad jej bod tuhnutia v rámci prípravy na uvoľnenie. Zavádza sa viac troskotvorných činidiel a do kúpeľa vstupuje veľa kyslíka, ktoré spaľuje nečistoty ako kremík, síra, fosfor, hliník, mangán a vápnik a odstraňuje ich oxidy do trosky.

Uhlík sa vyčistí po prvom vyhorení týchto prvkov, pretože majú väčšiu podobnosť s kyslíkom. Kovy, ktoré majú nižšiu afinitu ako železo, ako je nikel a meď, sa nedajú odstrániť oxidáciou a musia byť kontrolované iba chémiou. Ide napríklad o zavedenie priameho redukčného železa a liatiny, ktoré už bolo spomenuté.

Penová troska pretrváva všade a často preteká pec, aby vyliala z dverí do zamýšľanej jamy. Meranie teploty a odber vzoriek chemikálií sa vykonáva pomocou automatických kópií. Kyslík a uhlík je možné mechanicky merať špeciálnymi sondami, ktoré sú ponorené do ocele.

Výhody pre výrobu

Použitie riadiaceho systému pre pece na výrobu oblúkovej ocele umožňuje vyrábať oceľ zo 100% surovín - kovového šrotu. To výrazne znižuje energiu potrebnú na výrobu látky v porovnaní s prvovýrobou rúd.

Ďalšou výhodou je flexibilita: zatiaľ čo ako doménové mená pece nemôžu výrazne meniť svoju prácu a môžu pracovať niekoľko rokov, táto inštancia môže byť rýchlo spustená a zastavená. To umožňuje oceliarni meniť výrobu v závislosti od dopytu.

Typická pec na výrobu oblúkovej ocele je zdrojom ocele pre mini mlyn, ktorý dokáže vyrobiť tyčový alebo pásový Výrobok. Mini-továrne môžu byť umiestnené relatívne blízko trhov s kovovými výrobkami a prepravné požiadavky sú menšie ako pre integrovaný závod, ktorý sa zvyčajne nachádza v blízkosti pobrežia na prístup k zásielke.

Oblúková oceľová pec: zariadenie

Schematický prierez je elektróda, ktorá sa zdvíha a spúšťa pomocou ozubnicového pohonu. Povrch je obložený žiaruvzdornou tehlou a spodnou podšívkou. Dvierka umožňujú prístup do vnútra zariadenia. Teleso pece spočíva na vahadlách, takže ho možno nakloniť na poklepanie.