Lysbue stål ovn

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 15. april 2020; checks kræver 15 redigeringer .

En lysbueovn  er en elektrisk smelteovn , der bruger den termiske effekt af en lysbue til at smelte metaller og andre materialer.


Generel beskrivelse af lysbueovnen

Betegnelsen for en lysbuestålsmelteovn indeholder som regel dens kapacitet i tons (for eksempel DSP-12). Udvalget af ovne varierer fra 1 til 400 tons . Temperaturen i spånpladen kan nå 1800 °C . Hovedelementerne i en lysbuestålsmelteovn (EAF) er: et arbejdsrum, inklusive et bad og et øvre rum over badet, en mekanisme til at flytte elektroder med elektrodeholdere, elektrisk udstyr og et system til regulering af elektriske tilstande. Arbejdsrummet er dannet af en ildfast foring lavet af murværk og hæle. Foringen kan være sur, basisk, neutral. Det er opdelt i tre dele: hvælving, vægge og under. Badet er den del af arbejdsområdet, der indeholder flydende stål og slagger. Det øverste rum over badet er en del af arbejdsrummet, som er designet til at rumme det indledende volumen af ​​fast (klumpet) ladning og til at flytte ovntaget væk fra badet og lysbuer. Elektrodeholdere er en del af designet af elektrodebevægelsesmekanismen, designet til at klemme og holde elektroderne. De kan være tangformede eller kileformede. Det elektriske udstyr i en lysbuestålsmelteovn inkluderer udstyr til en ovntransformatorstation, der leverer strøm til ovnene, og udstyr, der leverer energi til ovnens teknologiske mekanismer: flytning af elektroderne, åbning og lukning af taget, vipning af ovnen, etc.

Systemet til regulering af elektriske tilstande inkluderer et sæt værktøjer, der opretholder de nødvendige værdier af strøm, spænding, effekt. Grundlaget for dette system er den elektriske lysbuestrømregulator. Strømmen af ​​lysbuen styres af en software-adaptiv controller, som flytter elektroderne i et lodret plan ved hjælp af et drev . Der kendes elektriske lysbueregulatorer med elektromekanisk drev, som på grund af deres inerti ikke har fået stor udbredelse og nu næsten fuldstændigt erstattes af elektrohydrauliske drevregulatorer. Bevægelse af elektroden op eller ned ændrer lysbuens længde og størrelsen af ​​de elektriske egenskaber: Bevægelse af elektroden opad øger lysbuens længde, hvilket fører til en stigning i spænding og et fald i strøm; når elektroden flyttes ned, falder lysbuens længde, hvilket fører til en stigning i strøm og et fald i spænding. Når elektroden rører en fast ladning, opstår der en kortslutning.

Princippet for effektregulering er at regulere lysbuens længde ved transformatorens valgte spændingsniveau. Omskiftningen af ​​transformatorens spændingstrin udføres fra et centraliseret punkt. Det praktiseres også at bruge differentialeffektregulatorer, der bruger tyristorer i deres struktur. De implementerer en effektstyringsmetode baseret på at opretholde et konstant forhold mellem spænding og strømstyrke og bruger feedback på rotationshastigheden af ​​elektrodedrivmotoren [1] .

Som regel har spånplader en individuel strømforsyning gennem den såkaldte "ovn" transformer forbundet til en højspændingsledning. Transformatorens effekt kan nå 300MVA. Dens sekundære spænding varierer fra 50 til 300 V (i moderne ovne op til 1200 V), og dens primære spænding er fra 6 til 35 kV (for højeffektovne op til 110 kV). Den sekundære spænding reguleres ved hjælp af en trinkontakt, som forbliver i drift selv i smeltetilstand.

Smeltning af stål udføres i ovnens arbejdsrum, som er begrænset fra oven af ​​en kuppelformet hvælving, henholdsvis nedefra og fra siderne af en kugleformet ildsted og vægge, hvis kappe er foret med ildfast materiale materiale indefra. Det aftagelige tag kan være lavet af ildfaste mursten understøttet af en støttering, eller kan ligesom ovnens vægge være lavet af vandkølede paneler. Ledende grafitelektroder indføres i arbejdsrummet gennem tre huller symmetrisk placeret i buen, som kan bevæge sig op og ned ved hjælp af specielle mekanismer. Ovnen drives normalt af trefaset elektrisk strøm, DC-ovne findes også. En moderne kraftig lysbueovn bruges hovedsageligt som en enhed til at smelte ladningen og opnå et flydende halvfabrikat, som bringes til den nødvendige kemiske sammensætning ved yderligere forarbejdning.

Smeltning omfatter flere trin: smeltning, oxidationsperiode, reduktionsperiode. Hver af tilstandene kræver løsningen af ​​spørgsmålet om den rationelle magtfordeling over faserne af processen, som danner direktivets smelteplaner. I det indledende øjeblik for smeltning af den faste ladning påføres den maksimale effekt ikke for at forhindre termisk slid på foringen, da elektroderne er åbne. Som et resultat af dannelsen af ​​en elektrisk lysbue i den faste ladning begynder indtrængning af brønde. Elektroderne, der falder ned i brøndene, er afskærmet fra foringen af ​​blandingen, hvilket gør det muligt at skifte til den maksimale effekttilstand. Efter fuldstændig smeltning af ladningen åbner elektroderne igen, og for at forhindre termisk slid af foringen reduceres indgangseffekten igen. Søgen efter optimale direktivplaner for smeltning er en af ​​de vigtigste opgaver, da den har til formål at reducere omkostningerne til proceselektricitet.

Historie

For første gang i verden blev muligheden for at bruge en bue til at smelte metaller vist af V.V. Petrov i 1803. Petrov viste, at ved hjælp af en sådan bue er det muligt ikke kun at smelte metaller, men også at genoprette dem fra oxider ved at opvarme dem i nærvær af kulholdige reduktionsmidler. Derudover lykkedes det ham at få svejsning af metaller i en lysbue.

I 1810 gennemførte Humphry Davy en eksperimentel demonstration af buebrænding. I 1853 forsøgte Pichon at bygge en elektrotermisk ovn. I 1878-79 fik Wilhelm Siemens patent på en lysbueovn. I 1899 blev den første direktevirkende lysbuestålovn bygget af Héru .

Selvom spånplader blev brugt under Anden Verdenskrig til at fremstille stållegeringer, blev det først udbredt efter dets afslutning.

Smelteproces

Smeltning i EAF, efter inspektion af ovnen og reparation af de berørte sektioner af foringen (fyldning), begynder med påfyldning af ladningen . I moderne ovne læsses ladningen ovenfra ved hjælp af en læssespand (kurv). For at beskytte ildstedet mod stød med store stykker af ladningen, fyldes små skrot på bunden af ​​karret. Til tidlig slaggedannelse indføres kalk i fyldet i en mængde på 2-3 vægt% af metalladningen. Efter at påfyldningen er afsluttet, sænkes elektroderne ned i ovnen, højspændingskontakten tændes, og smelteperioden begynder. På dette stadium kan elektroderne knække (hvis der er dårlig ledningsevne mellem elektroden og ladningen, forsvinder lysbuen, og elektroden hviler mod et ikke-ledende stykke af ladningen). Reguleringen af ​​udgangseffekten udføres ved at ændre elektrodernes position (længden af ​​den elektriske lysbue ) eller spændingen på elektroderne. Efter en nedsmeltningsperiode dannes der et lag af metal og slagger i ovnen . Slaggen downloades gennem slaggehanehullet (arbejdsvinduet), idet der konstant tilsættes slaggedannende midler under hele smelteperioden, for at fjerne fosfor fra smelten. Slaggen er opskummet med kulstofholdige materialer for at lukke lysbuerne, for bedre downloadbarhed og for at reducere metalspild.

Frigivelsen af ​​færdigt stål og slagger i stålskålen udføres gennem et ståludløb og en sliske ved at vippe arbejdsrummet (eller, hvis ovnen er udstyret med et bundudløb i stedet for en sliske, så gennem det). Arbejdsvinduet, lukket af et spjæld, er designet til at styre smeltningens fremskridt (måling af metallets temperatur og prøvetagning af metallets kemiske sammensætning). Arbejdsvinduet kan også bruges til at levere slaggedannende og legeringsmaterialer (i små ovne). På moderne kraftige ovne udføres tilførslen af ​​slaggedannende materialer under smeltning gennem et specielt hul i taget ved hjælp af transportbånd. Kulholdige materialer til slaggeskumning føres ind i ovnen enten i portioner gennem taget eller injiceres af injektionsbrændere med en stråle af trykluft. Før og under tapning tilsættes legerings- og deoxidationsmidler til øsen, og slaggedannende materialer tilsættes også, når ovnslagge afskæres.

Fordele ved spånplader

Brugen af ​​elektrisk energi (elektrisk strøm), evnen til at smelte ladning (skrot) af næsten enhver sammensætning, præcis styring af metallets temperatur og dets kemiske sammensætning pressede industrien til at bruge spånplader under Anden Verdenskrig til produktionen af legeret stål, støbning af høj kvalitet og som følge heraf våbendele og ammunition . I dag producerer lysbuestålsmelteovne forskellige kvaliteter af stål og støbejern og kan også være en kilde til råmaterialer (halvfabrikata) til ACP og CCM .

Ulemper

Høj lokal overophedning under elektroderne; vanskeligheden ved at blande og beregne et gennemsnit af stålets kemiske sammensætning; en betydelig mængde forbrændingsprodukter og støj under drift.

Automatisering af stålsmeltning i EAF

Hovedopgaverne for automatiseret kontrol af smelteprocessen er:

  1. Centraliseret kontrol af den teknologiske proces og drift af ovnen med udstedelse af information om registrering og signalering af afvigelser fra de indstillede værdier.
  2. Proces kontrol.
  3. Energistyring for at sikre maksimal udnyttelse af ovnens effekt.
  4. Støtte driftsledelse.
  5. Indsamling og udvælgelse af oplysninger med udstedelse af den nødvendige dokumentation.
  6. Kontrol over driften af ​​udstyr med alarm og fejlregistrering [2] .

Moderne syn på spørgsmålene om automatiseret kontrol af elektriske lysbuesmelteprocesser er baseret på behovet for at løse to problemer: skabelsen af ​​en optimal struktur af lysbueovne som elektroteknologiske komplekser og syntesen af ​​optimal kontrol af fysiske og kemiske processer, der forekommer i system "smelte - foring - slagge - atmosfære".

Se også

Noter

  1. ↑ Demin D. A. Syntese af kontrolsystemer til teknologiske processer ved elektrisk lysbuesmeltning af støbejern [Tekst] / D. A. Demin // Eastern European Journal of Advanced Technologies. - 2/10 (56) 2012. - s. 4-9. Adgangstilstand: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/3881 Arkiveret 28. januar 2021 på Wayback Machine
  2. ↑ Glinkov G.M., Makovsky V.A. APCS i jernmetallurgi. - 2. - M . : Metallurgi, 1999. - S. 251-263. - 310 sek. — ISBN 5-229-01251-X .

Litteratur