Дуговые сталеплавильные печи и агрегаты печь-ковш

Компания "MAGMATEX" осуществляет проектирование и предоставляет широкий выбор современных дуговых печей (ДСП) емкостью от 3 до 100 тонн. Компания выполняет изготовление, поставку, монтаж оборудования, пусконаладочные работы и обучение персонала. 

В конструкции дуговых электропечей используются современные технические решения, позволяющие повысить скорость плавки за счет использования трансформаторов высокой мощности и систем интенсификации плавки, сократить удельный расход электроэнергии, повысить безопасность, увеличить качество получаемой продукции, сократить время простоев и эксплуатационные затраты. 

ДСП оснащаются современными системами автоматизированного управления АСУТП, которые обеспечивают: контроль параметров и управление электрическим режимом плавки; управление системой интенсификации плавки и вспенивания шлака, расчёт подачи кислорода и углеродсодержащих материалов; контроль параметров водоохлаждаемых элементов печи и т.д.

Для интенсификации плавок, экономии электроэнергии, увеличения срока службы футеровки дуговые печи оснащаются кислородными копьями, комбинированными фурмами и горелками, предназначенные для ускоренного расплавления лома, для быстрого обезуглероживания и увеличения интенсивности перемешивания, образования вспененного шлака, позволяющая значительно сократить время плавки.

Сравнение индукционных и дуговых печей, их плюсы и минусы

Индукционная сталеплавильная тигельная печь 

Преимущества индукционной плавки:

1.Низкий угар металлошихты (около 1-3%) и окисляющихся примесей (хром, ванадия, марганца, титана) в индукционных печи 

2.Отсутствие науглероживания металла от электродов и насыщение металла водородом и азотом за счет дуг в отличие от ДСП

3.Однородный металл по температуре и химическому составу

4.Выделение тепла непосредственно в металл

5.Незначительный уровень шума

6.Высокая интенсивность перемешивания (один из основных факторов привыплавки металла в плавильных печах)

7.Не требует высокого технологического навыка обслуживающего персонала

8.Низкий выброс отходящих газов (по сравнению с ДСП)

Недостатки :

1.Подготовка металлолома с низким содержанием серы, фосфора и других вредных примесей.

2.Небольшая горловина тигля, следовательно, лом необходимо дополнительно резать, что влечет дополнительные затраты.

3.Низкая активность печного шлака, следовательно, невозможно удалить вредные примеси.

4.Невозможность проведения окислительного периода (соответственно требуется в металле иметь строго заданное содержание углерода, как основного компонента стали).

5.Низкая стойкость футеровки (низкая стойкость тигля индукционной печи)

Дуговая сталеплавильная печь (ДСП)

Преимущества дуговых печей:

1.Возможность переработки практически любого лома (как по химическому составу, так и по фракционному)

2.Большая гибкость технологического процесса 

3.Проведение окислительного периода (соответственно возможность удаления фосфора, газов, а также можно регулировать содержание углерода в металле путем его окисления)

4.В восстановительный период можно удалять серу (при совмещении с агрегатом печь-ковш данная операция переносится на него)

5.Более четкое регулирование работы плавильного и разливочного участков

6.Регулирование температуры расплава

7.Высокая стойкость футеровки дуговых плавильных печей (в 3-4 и более раз выше, чем на ИСТ)

8.Различные конструктивные исполнения: с эркерным выпуском, со сталеразливочной леткой, с боковыми водоохлаждаемыми панелями или без них, с водоохлаждаемым сводом или с водоохлаждаемым сводовым кольцом и т.д.

Недостатки:

1.Большой угар металла в ДСП (около 4-8%)

2.Сложная система газоочистки

3.Перегрев металла в зоне горения дуг 

4.Насыщение газами

5.Науглероживание металла за счет графитовых электродов, что особенно сказывается, при выплавке ультранизкоуглеродистых марок сталей.

6.Высокий уровень шума

7.Более высокая стоимость ДСП (по сравнению с ИСТ)

8.Требуется большая площадь и строительная высота (по сравнению с ИСТ)

Сравнение дуговых печей постоянного и переменного тока 

Основываясь на личном опыте работы на дуговых печах переменного и постоянного тока, хочу Вас предостеречь от принятия, с нашей точки зрения неверного решения, относительно установки электропечи постоянного тока ДППТ. 

Есть, конечно, некоторые особенности применения постоянного тока для плавки стали, которые положительно влияют на технологический процесс. Например, перемешивание металла, отсутствие поверхностного эффекта, уменьшения гармоник, меньший угар металла, уровень шума, меньший расход электродов, количество отходящих газов по сравнению с ДСП вследствие наличия одного верхнего электрода. 

Однако некоторые разработчики ДППТ, рекламируя достоинства печей постоянного тока (которые крайне неочевидны), часто умалчивают об их очевидных недостатках: 

1. К числу недостатков работы ДППТ следует отнести усложнение электротехнического оборудования. 

- Короткая сеть ДППТ, по крайней мере, в два раза длиннее одной фазы ДСП, поэтому масса короткой сети ДППТ на 70-80% выше. 

- Наличие анода (подовых электродов) требует дополнительного обслуживания под печью (тут незабываем про ТБ. 

- Дополнительная установка тиристорного преобразователя с отдельным контуром водяного охлаждения увеличивает стоимость печи примерно на 30-50% (иногда и выше). 

- Усложняет систему водяного охлаждения из-за применения тиристорного преобразователя (требуется дистиллированная вода) и подовых электродов. 

2. Применение ДППТ взамен ДСП не обеспечивает повышение производительности печи, так как скорость расплавления и другие периоды по времени не изменяются. 

3. КПД дуги ДСП и ДППТ в зависимости от электрического и шлакового режима изменяется в пределах 0,55-0,85 и 0,40-0,75, соответственно, чем и объясняется больший в некоторых случаях, удельный расход электроэнергии в ДППТ. 

4. При эксплуатации ДППТ происходит отклонение дуги, вследствие чего происходит неравномерный износ футеровки стен и свода (перерасход огнеупоров). Например, у нас (ОАО «Новосибирский стрелочный завод») наблюдалась следующая стойкость  футеровки на ДСП-3 и ДППТ-3: 

Средняя стойкость свода: печь ДППТУ - 16 плавок.                 печь  ДСП   -  29 плавок. 

Средняя стойкость стен: печь ДППТУ -  45 плавок.                    печь  ДСП   -  50 плавок. 

Таким образом, расход огнеупоров на выпуск 1 плавки на печи типа ДППТУ – 3 возрос по сравнению с печью типа ДСП – 3 на 0,560 т. – 0,367 т. = 0,193 т. или на 53%. 

5. Как правило, в рабочее пространство ДСП вводят в 1,5-2 раза больше кислорода, чем в ДППТ, что связано со стойкостью подовых электродов. Например, у нас были случаи, когда при продолжительном окислительном периоде наблюдался размыв металлической подины, что требовало дополнительной ее наварки и спекания, как следствие потери времени и срыв производства. 

Также были случаи, когда при размыве подины происходило срабатывание блокировок (перегрев воды на подовых электродах), что приводило к остановке печи и сливу металла в аварийную яму. Сливать металл приходилось также из-за того, что если оставить его в печи и заморозить (пробовали и так), то происходило втягивание подовых электродов в металл в следствие его усадки при остывании, в дальнейшем приходилось полностью разбирать печь и удалять закозлившийся металл вместе с подовыми электродами. 

6. Еще один существенный минус ДППТ - это если между подовыми электродами и сводовым электродов попадет электронепроводящая прослойка, например, холодный слой шлака предыдущей плавки или добавочные материалы, такие как известь или известняк. В этом случае необходимо будет разбирать заваленный лом, а это приведет к существенному простою печи. 

7. Производители ДППТ часто указывают в достоинствах эффективное удаление неметаллических включений из расплава под действием сил электромагнитного перемешивания. Но ведь процесс многостадийного удаления неметаллических включений неплохо изучен, электромагнитное перемешивание ускоряет протекание лишь одной стадии, доставки включений на границу раздела фазы металл-шлак. Кроме того, при слишком сильном перемешивании наблюдается и обратный процесс увлечения включений вглубь ванны расплава. 

8. Усвоения легирующих элементов, под воздействием электромагнитного перемешивания. Ведь усвоение легирующих в первую очередь зависит от степени окисленности металла, состава и окисленности шлака, а также и от характера выпуска металла в ковш, (слив металла со шлаком или без него). Электромагнитное перемешивание может оказать некоторое влияние на растворение легирующих, но никак не влияет на окисленность шлака и металла. Поэтому при одношлаковом процессе плавки усвоение легирующих будет зависеть от состава и окисленности печного шлака и типа выпуска. 

Предлагаемые же конструкции ДСППТ могут обеспечивать только слив металла по желобу со шлаком, что не будет способствовать усвоению легирующих. Если же будет применяться двухшлаковый процесс, то усвоение легирующих будет выше, но не превысит показателей ДСП работающих по двухшлаковому процессу. 

9. Некоторыми сторонниками ДППТ утверждается, что в них вообще нет необходимости окислять углерод шихты, а если такая необходимость есть, то для этого нужно применять железнорудные материалы (руда, окатыши), чтобы провести рудное кипение ванны. Это якобы позволит обойтись без газоочистных устройств, для ДППТ любой емкости.С этим утверждением согласиться никак нельзя. 

Дело в том, что среднее содержание углерода в ломе составляет 0,35-0,55%. При выплавке конструкционных сталей большей части марок содержание углерода в расплаве к концу окислительного периода плавки необходимо снижать до 0,15-0,25%, чтобы иметь возможность использовать дешевые углеродистые ферросплавы для легирования и раскисления стали. 

Уменьшение отходящих газов на ДППТ по сравнению с ДСП, наблюдается только в период плавления, что связано с уменьшение зоны горения дуги, так как используется только один сводовый электрод и совершенно никак не будет влиять на образование угарного СО и углекислого газа СО2. 

Учитывая то, что СО необходимо дожигать, или разбавлять в отходящих на газоочистку печных газах, то мощность необходимой газоочистки приобретает вполне осязаемые промышленные масштабы, поэтому заявляемые «сверхэкологические» преимущества работы ДСППТ не являются верными, в сравнении с тем, как их обычно преподносят сторонники печей постоянного тока. 

Заключение: 

Вообще, если бы преимущества постоянного тока были столь очевидны, то мировая металлургия давно уже перешла бы на ДППТ. Ведь практически вся сталь в мире плавится на переменном токе с применением ДСП.Если у Вас небольшой литейных цех и вы плавите чугун или сталь, то определенно лучше поставить дуговую печь переменного тока литейного класса, или индукционную тигельную печь, а кто хочет поэкспериментировать, то пропиаренные печи постоянного тока с их немалой ценой и ждут Вас.