Дуговая печь (ДСП) – принцип работы, устройство, конструкция, производство стали – вакуумная сталеплавильная, электрическая постоянного тока, прямого действия
Установки используют для термообработки материалов – окисления, дегазации, цементации и прочих производственных процессов. Также они предназначены для обработки различных металлов, а именно – для плавления. Поэтому его наиболее широко используют в производстве металлических сплавов различного качества и с разной плотностью их структуры. Дуговые печи имеют различные модификации. В зависимости от этого изменяются их эксплуатационные и технические характеристики. Стоит учесть, что не все виды такого оборудования предназначены для выполнения различных процессов. Некоторые модели используют только плавки, другие – для закалки и прочих видов термообработки.
Содержание:
- Дуговые печи – принцип работы, устройство
- Электрическая дуговая печь постоянного тока
- Вакуумные дуговые печи
- Дуговые печи прямого действия
- Производство стали в дуговых печах
Дуговые печи – принцип работы, устройство
Действие установок основано на их конструкционных особенностях. Оборудование представляет собой кожух (корпус), внутренние стенки которого футерованы специальными изоляционными материалами. Он оснащен сводом. Внутри него имеются отверстия, в которых находятся держатели с электродами. Последние элементы и обеспечивают выполнение качественного плавления. Сам технологический процесс протекает в хорошо прогретом рабочем пространстве. Оптимальный температурный режим создают с помощью тепла от электродов, которое образует дуги. Именно по этой причине печи назвали дуговыми.
Дуговые печи – принцип работы, устройство
Слив полученного металла выполняют через сливное отверстие. Шлак выкачивают посредством рабочего окна, которое предусмотрено в корпусе. Оборудование работает от трехфазной электрической сети. Чтобы обеспечить стабильную подачу энергии, установки оснащают трансформаторами и выпрямителями. Мощность напряжения можно регулировать в зависимости от типа выполняемого техпроцесса. От этого изменяется интенсивность процесса плавления.
Дуговая сталеплавильная печь бывает следующих типов (по принципу прогрева рабочей камеры и атмосферы, создаваемой в ней):
- Установка косвенного действия;
- Печи прямого действия;
- Вакуумные дуговые печи;
- Плазменно-дуговые печи;
- Печи сопротивления;
Установки используют не только для плавки металла. Они востребованы и в других отраслях промышленности. Например, для дегазации или отпуска, спекания или цементации.
Электрическая дуговая печь постоянного тока
Оборудование работает от подачи электрической энергии. Его используют для плавки легированной, низкоуглеродистой и конструкционной стали. Например, чугуна. Также в нем плавят медь, алюминий, драгоценные металлы, получают ферросплавы, выполняют другие виды процессов.
Электрическая дуговая печь постоянного тока
Общая конструкция (схема) дуговой печи постоянного тока:
- Корпус из металла (кожух) с футерованными стенками;
- Свод корпуса;
- Рабочее окно для загрузки шихты;
- Устройства для слива сплава и откачивания шлаков;
- Рабочее пространство (плавильная ванна);
- Регулятор мощности дуги;
- Специализированная арматура;
- Электроды, монтированные на специальных держателях.
Стабильная работа установки обеспечивается с помощью трансформатора. А охлаждение рабочего корпуса – охладительной системы.
Примечание. Как правило, все модели печей постоянного тока являются одноэлектродными. В них размещен электрод, который называется анодом.
Неоспоримые достоинства промышленных дуговых печей постоянного тока:
- Качественное плавление металлической шихты;
- Высокая скорость выполнения техпроцесса;
- Есть возможность регулировать мощность электрической дуги в зависимости от вида обрабатываемого металла;
- Непрерывный процесс плавления (работу установок останавливают только на ремонт или регулярное обслуживание);
- Оборудование работает с длинными дугами, что позволяет модернизировать его модификацию (увеличивать рабочее пространство для переплавки большего количества шихты).
Имеет дуговая сталеплавильная печь устройство слоя футеровки, которое позволяет равномерно распределять тепловую нагрузку на стенки основного корпуса. С уверенностью можно сказать, что оборудование не перегревается. Но это при условии его правильной эксплуатации и выполнения регулярного технического обслуживания.
Также стоит отметить такие эксплуатационные характеристики печей, как долговечность и надежность. В их рабочем пространстве образуется минимальное процент газового выделения и пыли, что положительно сказывается на качестве получаемого сплава.
Одной из представителей электродуговых установок промышленного назначения является доменная печь или домна. Она работает постоянно.
Вакуумные дуговые печи
Это промышленные установки, которые предназначены для плавки металла в вакуумной среде под воздействием высокого температурного режима, создаваемого электрической дугой. Вакуумные дуговые печи имеют определенные конструкционные особенности.
Вакуумные дуговые печи
Их корпус охлаждается водой. Между его стенками, которые выполнены из нержавеющей стали, пропускают воду.
Примечание. Благодаря отличному теплообмену в рабочем пространстве вакуум печей удается достичь максимальных температур (до +2000 градусов).
В результате этого металлический сплав не содержит неметаллических включений. Он однороден по составу и структуре. Также повышаются его эксплуатационные характеристики.
Установки в зависимости от вида электрода в их рабочем пространстве классифицируют на такие виды:
- с расходуемым электродом;
- с не расходуемым электродом.
Печи с расходуемым электродом оснащены прочным корпусом. В нем находится рабочее пространство. В качестве него выступает тигель. Также в конструкции присутствуют поддон, изложница, соленоид, расходуемый электрод на специальном держателе. В корпусе предусмотрены отверстия для выкачивания шлаков и продуктов горения, окна для слива полученного сплава.
Вакуумно-дуговые печи с не расходуемым электродом востребованы в лабораторной деятельности. Сам электрод изготовлен их графита или вольфрама. Есть возможность регулировать мощность дуги, чтобы обеспечить качественное плавление шихты, подаваемой в рабочее пространство оборудования.
Уровни вакуума, который могут создавать в рабочей камере печей:
- Низкий;
- Средний;
- Высокий.
В некоторых случаях в технологических процессах нужно создать предварительное разряжение. Тогда к оборудованию подключают дополнительный насосный агрегат. С его помощью удается стабилизировать вакуум, тем самым улучшив качество выполнения производственного процесса.
Дуговые печи прямого действия
Установки используют для литья слитков и фасонных изделий. Конструкция печи представлена корпусом цилиндрической формы. Его внутренние стенки футерованы специальными изоляционными материалами. Корпус ограничен сводом, в котором монтированы электроды в специальных держателях.
Дуговые печи прямого действия
Чтобы зажечь электрическую дугу, эти электроды на первоначальном этапе работы опускают до их соприкосновения с поверхностью обрабатываемого материала. Как только появляется дуга, их поднимают на определенный уровень. Она напрямую воздействует на шихту, тем самым расплавляя ее до нужной консистенции.
Полученный сплав сливают посредством специальных отверстий. То есть, рабочее пространство установки полностью герметичное. Загрузку шихты выполняют через окна. В некоторых случаях загрузку производят через свод, который оснащен механизмом подъема. В этом случае металл помещают в специальную емкость. В качестве нее может выступать тигель или муфель. В зависимости от этого установки классифицируют на муфельные и тигельные.
Производство стали в дуговых печах
Существует два метода:
- Плавка на углеродистой шихте;
- На шихте из легированных отходов.
Производство стали в дуговых печах
Первый способ подразумевает процесс окисления примесей, второй – переплав металла.
Технология плавки на углеродистой шихте востребована в производстве конструкционных сталей. Железо окисляется воздухом, оксидами плавящейся шихты. В результате удается добиться плотной структуры материала.
Технология плавки на шихте из легированных отходов не подразумевает наличие окисления примесей. Из плавящегося металла удаляют шлаки, серу. То есть, доводят сплав до нужных качественных показателей.