Проект цеху по виробництву металевого марганцю потужністю 25 тис. тон в рік

1) надійність в роботі, зручність  при ремонті і нагляд;

2) забезпечення роботи без поломок  електродів при упорі в шихту  при ручному управлінні і в  не струмопровідний скрап при  автоматичному управлінні;

3) гарантування неможливості самовільного  опускання електродів під дією  власної ваги;

4) мінімальне і, у всякому разі, стабільне тертя у всіх елементах системи;

5) максимально жорстка кінематична  зв'язок двигуна з електродом, що виключає вплив еластичності  ланок на якість процесу регулювання; 

6) максимально можливий ККД та  мінімальне розходження в статичних моментах навантаження при підйомі та спуску електродів, що дозволяє знизити потужність регульованого двигуна і істотно поліпшити динамічні властивості системи регулювання;

7) швидкі розгін і гальмування  механізмів;

8) максимально можлива (при дотриманні стійкості регулювання) швидкість підйому електродів при автоматичному, а також при ручному управлінні.

Можливо, більш швидкий підйом електродів бажаний для швидкої ліквідації поштовхів струму в період розплавлення, що полегшує роботу електричної  апаратури, а також знижує непродуктивні втрати електричної потужності, що вводиться в електропіч.

Існують два основні види механізму  для переміщення електродів:

1. Каретка переміщається по нерухомій  стійці.

2. Рукав-каретка кріпиться до  стійки, утворюючи Г-подібну конструкцію, що переміщається вгору і вниз всередині нерухомої частини стійки (телескопічна стійка) між напрямними роликами.

Як каретку, так і стійки виконують  з товстостінних труб. Між 
стійкою і рукавом-кареткою є електроізоляція. Струм від пакета короткої мережі подається за гнучким кабелем і далі по водоохолоджуваним трубах. Вода на цій ділянці подається по резиновим шлангам. Для зниження потужності приводу переміщення електродів система електродотримач-стійка врівноважується двома противовагами.

Механізм переміщення електродів виконують двох видів:

1) електромеханічний, в якому  підйом і опускання електродів  здійснюється за допомогою електромотора  і відповідного механічного приводу.

2) гідравлічний, в якому підйом  електродів здійснюють за допомогою гідравлічного підйомника, а опускається електрод під дією власної ваги стійки, каретки і електрода.

У першому випадку зусилля від  електродвигуна передається через  редуктор і далі тросом або за допомогою  зубчастого колеса і рейки. Остання  система більш поширена, тому що дає менший сумарний приведений момент інерції всього механізму, а значить, дає можливість більш точно регулювати електричний режим печі.

Дипломним проектом пропонується гідравлічна  система механізму переміщення  електродів, яка має такі переваги:

1. Простота і надійність в  роботі.

2. Мала інерція, так як тиск  через рідину передається практично  миттєво, що забезпечує підвищену  точність регулювання електричного  режиму і підвищення коефіцієнта  використання трансформатора.

3. Швидке гальмування внаслідок попередження занурення електродів в шлак і тим більше в сплав.

4. Невеликі габарити і маса.

5. Плавність і стійкість руху.

Швидкість переміщення електродів на діючих електропечах становить 0,6-3 м / хв. Використання гідроприводу дозволило спростити кінематику механізму переміщення електродів, зменшити габарити шахт за рахунок відсутності противаг, поліпшити керованість печей. Виконавчий механізм став більш швидкодіючим, гнучким, високоточним. У зв'язку з цим відкрилися нові можливості поліпшення якості регулювання електричного режиму та основних техніко-економічних показників роботи печей.

Рис.1.6 - Схема гідравлічного механізму переміщення електродів:

1 – маслобак; 2 – рейка; 3 – насос; 4 – циліндри; 5 – золотник; 6 – акумулятор; 7 – шток; 8 – гідроциліндр; 9 - рухома колона; 10 – золотник.

Рис.1.7 -  Принципова схема регулятора з гідравлічним приводом:

1- трансформатор струму; 2- датчик; 3- розподільний трансформатор4- двигун з порожнистим ротором; 5- розділовий трансформатор; 6- обмотки збудження та управління двигуном; 7- конденсатор; 8- колесо; 9- рейка; 10 - керуючий золотник гідро підсилювача; 11 – гідроциліндр; 12 – демпфер; 13 – дросель.

Згідно зі схемою (рисунок 1.7), сигнал, пропорційний силі струму дуги, через трансформатор струму 1, датчик 2, розподільний трансформатор 3 подається на обмотки збудження та управління двигуна з порожнистим ротором 4. Сигнал фазової напруги дуги подається від розділового трансформатора 5 на обмотки збудження та управління двигуном 6. Конденсатор 7 забезпечує зсув фаз між струмами порушення та управління, необхідних для появи обертаючого моменту. При заданому режимі розвиваються двигунами моменти рівні і, так як вони направлені в різні боки, система нерухома. В разі розбалансу момент одного з двигунів стає більше і система повертається. При цьому зубчасте колесо 8 яке сидить на валу , зчеплене з рейкою 9, забезпечує установку керуючого золотника гідро підсилювача 10. Останній викликає відповідне переміщення поршня силового гідроциліндра 11. Демпфер 12 є фільтром, не дозволяє системі реагувати на короткочасні обурення в печі. Гідро підсилювачі управляються від допоміжних насосів, розвиваючих тиск до 130 Н/см² (13 кгс/см²). Енергія для переміщення електродів подається від насосно-акумуляторної станції. Максимальна швидкість переміщення електродів при автоматичному регулюванні задається дроселем 13.

1.4 Вибір типу футерування

 

Висока температура в реакційних «тиглях» ванни феросплавної печі (близько 2300-2500^оС) визначає особливо високі вимоги до вогнетривкості футеровки та її хімічної стійкості до дії розплаву, особливо шлаку.

Іншою особливістю футеровки печей  для виплавки феросплавів є велика товщина подини (до 2,5 м) і хороша теплова ізоляція. Великий тепловий опір сприяє зниженню теплових втрат  і створення необхідної високої температури в робочому просторі ванни. Значна маса футеровки, що володіє великою тепловою інерцією, сприяє збереженню стійкої температури при короткочасних простоях (випуск сплаву, перепуск електродів).Тому вогнетривкі матеріали які застосовуються для футеровки феросплавної печі повинні мати такі властивості:

1) високу вогнетривкість;

2) достатню міцність при робочих  температурах;

3) високу термічну стійкість,  тобто здатність витримувати  без руйнування різкі коливання  температури;

4) високу хімічну стійкість, тобто високу стійкість проти дії розплавлених металів і шлаку і атмосфери печі;

5) стабільність обсягу;

6) малу теплоємність і теплопровідність;

7) необхідну електропровідність.

Дипломним проектом пропонується використовувати  для футеровки печі при виробництві ФМн95 наступні матеріали:

1. Периклазова цегла по ГОСТ 4689-94 марок П-91-3, П-91-1 розміром 300x115x65 мм. 230x115x65 мм.

2. Шамотна цегла марки ША-5, що  відповідає технічним умовам  ГОСТ 390-96. За формою і розмірами  - ГОСТ 8691-73 або ГОСТ 6024-75.

3. Периклазовий порошок, марки  ППЕ-87, 88 відповідає вимогам ГОСТ 24862-81. пропущений через сито з  вічком 0.8-1.2 мм.

4. Граншлак від виробництва марганцевих  сплавів по ТУ 14-146-141-95.

5. Мелена периклазова цегла фракції  5-10 мм.

Периклазові вогнетривкі матеріали, вироби і порошок, виготовляють із природного магнезиту (МgС0₃). Під час випалу МgСО₃ розкладається на оксид магнію МgО і вуглекислий газ СО₂. Обпалений при 1650 °С магнезит називається спечений. Периклазовий порошок, який представляє собою спечений обпалений магнезит, містить 85-90% МgО і невелика кількість різних домішок (СаО, SiO₂); вогнетривкість магнезитового порошку більше 2000 °С. Периклазовиі вироби (цегла та ін) виготовляють з обпаленого периклазового порошку різних фракцій. Вироби пресують під великим тиском, потім сушать і обпалюють при 1650 °С. Периклазові вироби містять не менше 91% МgО і не більше 4% СаО; вогнетривкість становить не менше 2000 °С. Механічна міцність периклазової цегли при низьких температурах 40-50 МПа, але при нагріванні його міцність знижується при температурі нижчій, ніж вогнетривкість. Температура початку деформації під навантаженням 0,2 МПа не менше 1500 °С .

Периклазові вогнетриви добре протистоять  діям основних шлаків, але роз'їдаються кислими шлаками.

Шамотні вогнетриви мають високу термічну стійкість і шлакостійкості, малу електропровідність і теплопровідність. Всі вогнетривкі матеріали для  футеровки печі повинні бути сухими. Цегла з кутами, відбитими більше 10 мм в кладку робочої частини футеровки не допускається і може бути використаний тільки в районах кладки кожуха печі. Кладка кожного ряду футеровки повинна проводитися з цегли однакових розмірів.

Рис.1.8 - Ескіз футеровки.

 

Футеровка подини:

1. На 50-60 мм. шарі порошку викладається один ряд шамотної цегли "на плашку". Решта ряди подини викладається периклазовою цеглою "на ребро".

2. Кожен наступний ряд викладається  зі зміщенням осі кладки, щодо  попереднього ряду, на 45-90, так щоб  шви кладки не збігалися один  з одним. Кладка ведеться "на суху", шви між цеглою заповнюються периклазовим порошком фракції 0.2 мм. за допомогою електровібраторів або дерев'яних молотків. Зазори між цеглою повинні бути мінімальними - не більше 1 мм.

3. При футеровці подини і стін  між цегляною кладкою і кожухом печі 
залишається кільцевої зазор товщиною 150-20мм. для створення буферного шару. Цей шар необхідний для компенсації розширення вогнетривкої кладки при розігріві ванни електропечі  з метою попередження деформації і розриву кожуха. Після кладки кожного ряду футеровки проводиться заповнення компенсаційного (буферного) шару граншлаком, відсіяним від дрібниці.

4. Цегла чергового ряду виводиться  в летковий отвір до стінк  леткового лотка з напуском  на кожух лотка на 50 мм. Шви  між кожухом і кладкою по  периметру льоткових отворів ущільнюються сметанообразним розчином вогнетривкої глини. Температурний шов між кожухом і кладкою в районі льоток засипається магнезитової крупкою, інша частина по периметру ванни засипається граншлаком.

5. У районі льотки, починаючи  з висоти "кишені", вправо і вліво від її осі, на відстані 1.0 м цегла укладається впритул до кожуха. Зазначений район кожуха ванни попередньо обклеюється асбокартоном  на рідкому склі.

6. Резервну летку розміром 150x150x600 мм закладають на відстані 450 мм  від торцевого листа випускного лотка. З метою полегшення відкриття льотки, при розворотах печі в міру вигоряння футеровки, необхідно при футеровці подини залишати на місці майбутньої льотки канавку шириною 65мм і довжиною 300 мм, попередньо засипавши її периклазовим порошком.

7. З метою отримання підвищеної  щільності і жорсткості, в місцях  примикання до кожуха, крайні 2 цегли  кожного шару подини лягають  ребром.

Футеровка стін:

1. Після закінчення кладки подини  проводиться розмітка для кладки  стін на ширину пояса у подини - 1250 мм, а по верхньому обрізу кожуха - 230 мм. Кільцеву частину стін від подини печі викладають з нової цегли, кладка "на ребро".

2. Для поліпшення стійкості футеровки,  стінки викладаються "хрестом"  з чотирма замками в районі  опорних тумб печі.

3. Кладка льоткового ряду проводиться  маломірною цеглою марки П-91-1 на ребро.

4. Верхні кільця  футеровки лягають аналогічно  попереднім, з уступом на 40 - 60 мм.

5. З метою  економії нової периклазової  цегли кладка стін вище 5-го  ряду до замкових кілець ведеться периклазовою цеглою колишньому у вжитку або шамотною.

6. Замкові  кільця викладаються плашкою  з використанням клинів з периклазовою  цегли. Кількість кілець - не менше  двох.

7. Кожен ряд  стін пересипається периклазовим  порошком до повного, заповнення швів між цеглою.

Топографія  зносу футеровки печі та заходи щодо підвищення її стійкості.

Стійкість периклазової футеровки печей виплавляючих ФМн95 низька. Найбільше руйнуються стіни, руйнування подини значно нижче.

Це викликано  наступними факторами:

1. Взаємодія зі сплавом і шлаком.

2. Висока температура.

3. Опромінення  футеровки стін дугами.

4. Сколювання  і оплавлення футеровки.

Топографія зносу футеровки печей які виплавляють ФМн95 приведена на рисунку 1.9.

Рис.1.9 -  Топографія зношення футеровки печей виплавляючих ФМн 95.

 

Підвищити термін служби і стійкість футеровки можна наступними методами:

1. Застосуванням магнезитового цегли підвищеної щільності.

2. Створенням на подині постійного запобіжного шару сплаву (для цього обмежують кут нахилу печей).

3. Ретельною заправкою стін і подини.

4. Дотримання встановленого температурного режиму, не допускаючи підпалу подини електричної дугою.

Щоб уникнути прогару стін проводиться систематичний контроль стану стін за допомогою замірів. При аварійному становищі, що загрожує прогару стін, необхідно провести повний випуск металу з печі і провести заправку небезпечних місць периклазовою крупкою, відходами з подальшим ущільненням суміші за допомогою трамбовок. Контроль за станом подини здійснюється за допомогою замірів і спостережень. При розпалі футеровки приймається рішення про перехід на середню чи нижню льотку. При руйнуванні стін до мінімально допустимої товщини 300-250 мм піч повинна бути зупинена на ремонт.

1.5 Розрахунок необхідної кількості  печей

 

Необхідна кількість печей в проектованому феросплавному цеху з виробництва феромарганцю визначається заданим обсягом виробництва феросплавів та встановленою потужністю вибраної печі і розраховується за формулою: