Оказание внешней и внутренней части электродуговой печи.
Электродуговая печь Ark представляет собой печь, которая нагревает заряженный материал с помощью электрической дуги. Промышленные дуговые печи имеют размеры, достигающие от небольших единиц грузоподъемностью около одной тонны (используемых в литейных цехах для производства чугунных изделий) до примерно 400 тонн единиц, используемых для вторичной металлургической промышленности.
Дуговые печи, используются в исследовательских лабораториях и стоматологии. Такие агрегаты могут иметь емкость всего в несколько десятков граммов. Промышленная температура электрической дуговой печи может составлять до 1800 ° C (3,272 ° С), в то время как лабораторные агрегаты могут превысить температуру 3000 ° C (5 432 ° С). Дуговые печи отличаются от индукционных печей тем, что зарядный материал непосредственно подвергается воздействию электрической дуги, а ток в выводах печи проходит через заряженный материал.
Ark промышленная печь
В XIX веке многие люди активно использовали электрическую дугу для расплавления железа. Сэр Хэмфри Дэви провел собственный эксперимент в 1810 году; сварка была исследована Пеписом в 1815 году; Пинчон пытался создать электротермическую печь в 1853 году; и в 1878-79 годах сэр Уильям Сименс получил патент на электрические печи дугового типа. Первая успешная и операционная печь была изобретена Джеймсом Берджессом Читаем в Эдинбурге, Шотландии в 1888 году и запатентована в 1889 году.
Другие электродуговые печи были разработаны Полом Эролом (Франция) в коммерческом заводе, созданным в Соединенных Штатах в 1907 году. Братья Сандерсон создали промышленные печи, соответствующие международным стандартам. Схематическое поперечное сечение дуговой печи — это электрод, поднятый и опускаемый зубчатой рейкой R и S. Внутри выложены огнеупорный кирпич H, а K обозначает нижнюю облицовку. Дверь в А позволяет получить доступ к внутренней части. Раковина печи опирается на качалки, чтобы она была наклонена для нарезания резьбы.
Первоначально «электрическая сталь» была представлена специальным продуктом для таких применений, как станки и пружинная сталь. Дуговые печи также использовались для получения карбида кальция, а также для использования в карбидных лампах. Электрическая печь представляет собой печь типа дуги, которая обычно вращается для смешивания ванны.
Изначально промышленные печи широко использовались во Второй мировой войне для производства легированных сталей, только позже стало расширяться производство электротехнической стали. Низкие капитальные затраты на промышленную печь в размере 140-200 долл. США за тонну годовой установленной мощности по сравнению с 1000 долл. США за тонну годовой установленной мощности для интегрированных сталелитейных заводов, которые можно быстро установить в разрушенной войной Европе, а также позволили им успешно конкурировать с крупными сталелитейными компаниями. В этот перид существовали дополнительные комплектующие за недорогие «долговечные» углеродистой стали (конструкционная сталь, стержень и стержень, проволока и крепеж). В основном такая продукция была представлена на американском рынке.
Когда Нукор — теперь один из крупнейших производителей стали в США — решил выйти на рынокпо изготовлению качественной продукции в 1969 году, он решили запустить мини-мельницу в качестве сталеплавильной печи. Важно отметить, что вскоре после этого следуют другие производители , В то время как Nucor быстро расширился в Восточной части США.
Ark survival evolved промышленная печь
Компании, которые последовали за конкурентом, сосредоточились на местных рынках для изготовления массовой продукции, где применение ДСП позволило заводам изменить производство в соответствии с местным спросом. Эта модель также выполнялась в глобальном масштабе, причем производство стали из ЭДП производилось в основном для длинных изделий, а интегрированные мельницы с использованием доменных печей и базовых кислородных печей загнали рынки для «плоских изделий» — листовой стали и более тяжелой стальной плиты. В 1987 году Nucor принял решение о расширении рынка плоских продуктов. На данном этапе все еще используется метод производства ЭДП.
Электрическая дуговая печь используется для производства стали и состоит из огнеупорной футеровки, обычно водяного охлаждения в больших размерах, покрытой раздвижной крышей, и через которую один или несколько графитовых электродов ввести в печь. Печь в основном разделена на три секции:
- оболочка, состоящая из боковых стенок и нижней стальной «чаши»;
- очаг, который состоит из огнеупора, который вытягивает нижнюю чашу;
- крыша, которые могут быть с огнеупорной футеровкой или водяным охлаждением, и может быть выполнена в виде секции шара, или в виде усеченного конуса (коническая секция). Крыша также поддерживает огнеупорную дельта в своем центре, через которую входят один или несколько графитовых электродов.
Очаг может быть полусферическим по форме или в эксцентричной печи для нарезания донного основания. Важно отметить, что очаг имеет яйцеобразную форму. В современных плавильных цехах печь часто поднимается с первого этажа, так что ковш и шлаковые горшки легко можно маневрировать под любым концом печи. Отдельно от конструкции печи находится электродная опора и электрическая система, а наклонная платформа, на которой установлена печь. Возможны две конфигурации: опоры электродов и наклон крыши с помощью печи или закреплены на поднятой платформе.
Типичная печь переменного тока питается от трехфазного электропитания и поэтому имеет три электрода. Электроды круглые и обычно предоставляются в сегментах с резьбовыми муфтами. Так что, поскольку электроды изнашиваются, они могут быть образовать новые сегменты. Дуга образуется между заряженным материалом и электродом, заряд нагревается как потоком, проходящим через заряд, так и лучистой энергией, выделяемой дугой. Температура электрической дуги достигает около 3000 ° C (5000 ° F), что приводит к тому, что нижние секции электродов накаляются во время работы.
Электроды автоматически поднимаются и опускаются с помощью системы позиционирования, которая может использовать электрические лебедки или гидравлические цилиндры. Регулирующая система поддерживает приблизительно постоянный ток и мощность при плавлении заряда, даже если лом может двигаться под электродами по мере его плавления.
Рукавицы, удерживающие электроды, могут либо переносить тяжелые сборные шины (которые могут представлять собой полые медные трубы с водяным охлаждением, переносящие ток на электродные зажимы), либо быть «горячими рукавами», где вся «рука» несет ток, увеличивая эффективность. Горячие рукава могут быть изготовлены из оцинкованной меди или алюминия. Большие кабели с водяным охлаждением соединяют шины или кронштейны шины с трансформатором, расположенным рядом с печью. Трансформатор установлен в хранилище и имеет водяное охлаждение.
Арк сурвайвал эволв промышленная печь
Печь построена на наклоняющейся платформе, так что жидкая сталь может быть вылита в другой сосуд для транспортировки. Операция наклона печи для заливки расплавленной стали называется «постукиванием». Первоначально на всех сталеплавильных печах был нагнетательный носик, закрытый огнеупорным материалом, который смывался, когда печь была наклонена. Но часто современные печи имеют эксцентричный нижний кран, чтобы уменьшить процесс перемещения азота и шлака в жидкую сталь.
Эти печи имеют отверстие, которое проходит вертикально через очаг и раковину, и отходит от центра в узком «носу» яйцевидного очага. Он заполнен огнеупорным песком, таким как оливин, когда он закрыт. Современные конструкции имеют две оболочки с одним набором электродов, которые могут быть перенесены между ними. Одна оболочка предварительно нагревает лом, а другая оболочка используется для расплавления. Другие печи на основе постоянного тока имеют аналогичную конструкцию, к тому же они имеют электроды для каждой оболочки и один комплект электроники.
В печах переменного тока обычно наблюдается узор горячих и холодных пятен вокруг периметра очага, причем холодные пятна расположены между электродами. Современные печи монтируют кислородно-топливные горелки в боковине и используют их для обеспечения химической энергии холодными пятнами, делая нагрев стали более однородным. Дополнительная химическая энергия обеспечивается впрыском кислорода и углерода в печь. Раннее на практике это было сделано через фурмы (полые трубы из мягкой стали в шлаковой двери, теперь это в основном осуществляется через настенные инжекционные установки, которые объединяют кислородно-топливные горелки и системы впрыска кислорода или углерода в одну единицу.
Современная сталеплавильная печь среднего размера имела бы трансформатор мощностью 60 000 000 вольт-ампер (60 МВА) с вторичным напряжением от 400 до 900 вольт и вторичным током свыше 44 000 ампер. В современном магазине представлена печь, которая произведет 80 млн. тонн жидкой стали примерно через 50 минут после зарядки холодным ломом до нагнетания печи. Для сравнения, базовые кислородные печи могут иметь мощность 150-300 тонн за партию или «тепло» и могут вырабатывать тепло через
30-40 минут.
Как поставить промышленную печь в арк
Огромные изменения произошли после производства новых деталей конструкции и эксплуатации печи, в зависимости от конечного продукта и местных условий, а также текущих исследований для повышения эффективности печи. Самая крупная печь для металлолома (с точки зрения веса отбраковки и трансформатора) — это печь постоянного тока, работающая от Tokyo Steel в Японии, с массой отвода 420 метрических тонн и подаваемая восемью трансформаторами 32MVA для общей мощности 256MVA.
Для производства тонны стали в электродуговой печи требуется приблизительно 400 киловатт-часов на короткую тонну или около 440 кВтч на метрическую тонну; теоретический минимальный объем энергии, необходимый для расплавления тонны металлолома, составляет 300 кВтч (температура плавления 1520 ° C / 2768 ° F). Поэтому 300-тонная, 300 МВА EAF потребует приблизительно 132 МВт-ч энергии для расплавления стали и «времени включения питания» (время, когда сталь расплавляется дугой), приблизительно 37 минут.
Производство электродуговой стали экономично только в тех случаях, когда имеется много электроэнергии, с хорошо развитой электрической сетью. Во многих местах мельницы работают в непиковые часы, когда коммунальные предприятия имеют избыточную мощность, а цена на электроэнергию меньше.
Дуговая печь выливает сталь в маленький ковш через трансформирующее хранилище. В первую очередь необходимо обратить внимание на положение оператора на платформе в левом верхнем углу. Подобная печь была выпущена в 1941 году, и поэтому у нее нет обширной системы сбора пыли, которую бы установила современная установка, и оператор не носит каску или пылезащитную маску. Металлолом поставляется в отсек для отходов, расположенный рядом с талой сетью. Лом обычно поставляется в двух основных классах:
- измельчение (белые изделия, автомобили и другие предметы из подобной светло-калибровочной стали) и тяжелый расплав (большие плиты и балки),
- а также некоторое количество восстановленного железа или чугуна для химического баланса.
Некоторые печи плавят почти 100% материала.
Лом загружается в большие ковши, называемые корзинами, с дверями «раскладушки» для основания. Уход за слоем лома в корзине для обеспечения хорошей работы печи; тяжелый расплав помещается поверх легкого слоя защитного слоя, поверх которого помещается больше материала. Эти слои должны присутствовать в печи после осуществления зарядки. После загрузки корзина может перейти на предварительный нагреватель лома, который использует горячие отходящие газы печи для нагрева лома и восстановления энергии, что повышает эффективность установки.
Затем корзину лома поступает в магазин расплава, крыша отводится от печи, а устройство загружается с помощью лома из корзины. Зарядка является одной из наиболее опасных операций для некоторых приложений. Из-за тонны падающего металла выделяется много потенциальной энергии. Любой жидкий металл в печи часто смещается вверх и наружу твердым ломом, а смазка и пыль на ломе зажигаются, если печь горячая, что приводит к извержению огненного шара.
В некоторых двухтрубных печах лом загружается во вторую оболочку, а первый расплавляется и предварительно нагревается отходящим газом из активной оболочки. Другими операциями являются непрерывный лоток для предварительного нагрева на конвейерной ленте, который затем выгружает металлолом в собственно печь или заряжает лом из вала, установленного над печью, с отходящими газами, направленными через вал. Другие печи могут загружаться горячим (расплавленным) металлом из других операций.
После зарядки крыша откидывается назад на печь и начинается расплавление. Электроды опускают на лом, дугу ударяют, а затем электроды устанавливают на слой в верхней части печи. Нижние напряжения выбраны для этой первой части операции для защиты крыши и стен от чрезмерного нагрева и повреждения от дуг.
Как только электроды достигли тяжелого расплава в основании печи, а дуги экранированы ломом, напряжение может быть увеличено, а электроды слегка подняты, удлиняя дуги и увеличивая мощность до расплава. Это позволяет расплавленному бассейну формироваться быстрее, уменьшая время отвода к крану. Кислород вдувается в лом, сжигается или режет сталь, а дополнительное химическое тепло обеспечивается настенными кислородно-топливными горелками. Оба процесса ускоряют распад металлолома. Сверхзвуковые сопла позволяют кислородным струям проникать в вспениваемый шлак и достигать жидкой ванны.
Важной частью сталеплавильного производства является образование шлака, который плавает на поверхности расплавленной стали. Шлак обычно состоит из окислов металлов, а также действует в качестве места для окисленных примесей, как термоодеяла (остановка чрезмерных потерь тепла), а также помогает снизить эрозию огнеупорной футеровки. Для печи с основными огнеупорами, которая включает в себя большинство углеродистых сталеплавильных печей, обычными шлаковыми формообразователями являются оксид кальция (CaO, в виде обожженной извести) и оксид магния (MgO, в виде доломита и магнезита). Эти шлакообразователи либо загружаются с помощью лома, либо вдуваются в печь во время расплавления. Другим важным компонентом шлака ЭДП является оксид железа из стали, сжигаемой с закачиваемым кислородом. Позже в тепле в этот шлаковый слой вводят углерод (в виде кокса или угля), взаимодействуя с оксидом железа с образованием металлического железа и газообразного монооксида углерода, что затем приводит к образованию плуга шлака, что обеспечивает большую термическую эффективность и лучшая стабильность дуги и электрический КПД. Ограждение шлака также покрывает дуги, предотвращая повреждение кровли печи и боковых стенок от лучистого тепла.
Как только лом полностью расплавится и плоская ванна будет достигнута, в печь может быть загружено еще одно ведро скрапа и расплавлено, хотя разработка ЭДП продвигается к однозарядным конструкциям. После того, как второй заряд полностью расплавлен, выполняются операции по очистке для проверки и исправления химического состава стали и перегрева расплава выше его температуры замерзания при подготовке к постукиванию. Вводят больше шлаковых формеров, и в ванну вдувается больше кислорода, выжигающих примеси, такие как кремний, сера, фосфор, алюминий, марганец и кальций, и удаление их оксидов в шлак.
Удаление углерода происходит после того, как эти элементы сожгли сначала, так как они имеют большее сродство к кислороду. Металлы, которые имеют более низкое сродство к кислороду, чем железо, такие как никель и медь, не могут быть удалены путем окисления и должны контролироваться только с помощью химического остатка, например, введения ранее восстановленного железа железа и чугуна. Вспененный шлак поддерживается повсюду и часто переполняет печь, чтобы вылить из шлаковой двери в шлаковую шахту.
Температурный отбор проб и химический отбор проб осуществляются через автоматические копья. Кислород и углерод могут автоматически измеряться с помощью специальных зондов, которые погружаются в сталь, но для всех других элементов анализируется «холодный» образец — небольшой затвердевший образец стали — на дуговом эмиссионном спектрометре.
Как только температура повышается, сталь выталкивается в предварительно разогретый ковш, наклоняя печь. Для стальных печей с обычным углеродом, как только шлак обнаруживается во время нагнетания, печь быстро наклоняется назад к стороне отложения, сводя к минимуму перенос шлака в ковш. Для некоторых специальных марок стали, включая нержавеющую сталь, шлак выливают в ковш, а также обрабатывают в печи ковша для извлечения ценных легирующих элементов.
Во время нарезания резьбы в поток металла вводят некоторые добавки из сплава, и к верхней части ковша добавляется больше извести, чтобы начать строительство нового слоя шлака. Зачастую несколько тонн жидкой стали и шлака оставляют в печи, чтобы сформировать «горячую пятку», что помогает предварительно разогревать следующий заряд лома и ускорить его расплавление. Во время и после постукивания печь «поворачивается»: шлаковая дверь очищается от затвердевшего шлака, проверяются видимые огнеупоры, а компоненты с водяным охлаждением проверяются на утечки, а электроды проверяются на повреждение или удлиняются за счет добавления новых сегментов ; заполненный песком по завершении нарезания резьбы. Для 90-тонной печи средней мощности весь процесс, как правило, занимает около 60-70 минут от нагнетания одного тепла до выстукивания следующего (время отвода кран).
Печь полностью опорожнена из стали и шлака на регулярной основе, чтобы можно было провести осмотр огнеупоров и, при необходимости, провести капитальный ремонт. Поскольку огнеупоры часто изготавливаются из кальцинированных карбонатов, они чрезвычайно восприимчивы к гидратации из воды, поэтому любые подозрительные утечки из компонентов с водяным охлаждением обрабатываются чрезвычайно серьезно, что выходит за пределы непосредственной опасности потенциальных взрывов пара. Избыточный тугоплавкий износ может привести к прорыву, когда жидкий металл и шлак проникают в огнеупорный материал и оболочку печи и выходят в окружающие районы.
Преимущества для производства стали
- Использование упругого материала позволяет изготавливать сталь из 100% сырья для металлолома. Это значительно уменьшает энергию, необходимую для производства стали по сравнению с первичной выплавкой стали из руд.
- Другим преимуществом является гибкость: в то время как доменные печи не могут значительно изменять свое производство и могут оставаться в эксплуатации в течение многих лет, можно быстро запустить и остановить ЭДП, что позволяет металлургическому заводу изменять производство по требованию.
- Сталеплавильные дуговые печи обычно используют металлолом в качестве основного сырья, если экономичный металл горячего металла из доменной печи или железа с прямым восстановлением можно использовать в качестве подачи печи.
- Поскольку конструкции требуют поставления больших объемов электроэнергии, многие компании планируют свою работу, чтобы воспользоваться преимуществами ценообразования на пике.
Типичная сталеплавильная дуговая печь является источником стали для мини-мельницы, которая может изготавливать бруски или полосовой продукт. Мини-мельницы могут располагаться относительно близко к рынкам стальных изделий, а требования к транспорту меньше, чем для интегрированной мельницы, которая обычно размещается вблизи гавани для доступа к отгрузке.
Экологические проблемы
Важно отметить, что современная электродуговая печь представляет собой высокоэффективный ресайклер стального лома, работа цеха дуговой печи может иметь неблагоприятные экологические последствия. Большая часть капитальных затрат на новую установку будет посвящена системам, предназначенным для снижения этих эффектов, которые включают:
- Корпуса для снижения высоких уровней шума
- Пылесборник для печного отходящего газа
- Производство шлака
- Потребность в охлаждающей воде
- Тяжелый грузовик для лома, обработки материалов и продукта
- Экологические последствия выработки электроэнергии
Из-за очень динамичного качества загрузки дуговой печи энергосистемы могут потребовать технических мер для поддержания качества электроэнергии для других клиентов; мерцание и гармонические искажения являются общими побочными эффектами работы дуговой печи на энергосистеме. По этой причине электростанция должна располагаться как можно ближе к промышленной печи. Вакуумная дуговая переплавка является вторичным процессом переплавки для вакуумной очистки и изготовления слитков с улучшенной химической и механической однородностью.
В военных и коммерческих аэрокосмических применениях, инженеры по материалам обычно устанавливают стали VIM-VAR. VIM означает, что вакуумная индукция расплавлена и VAR означает, что вакуумная дуга переплавлена. Стали VIM-VAR становятся подшипниками для реактивных двигателей, роторных валов для военных вертолетов, приводов клапанов для истребителей, передач в реактивных или вертолетных передачах, креплениях или креплениях для реактивных двигателей, хвостовых крюков и других требовательных применений.
Большинство марок стали расплавляются один раз, а затем лить или тереть в твердой форме до обширной ковки или прокатки в металлургически здоровой форме. Напротив, стали VIM-VAR проходят через еще два высокоочищающихся расплава под вакуумом. После плавления в электродуговой печи и легирования в сосуде обезглавливания аргоном стали, предназначенные для вакуумного переплава, отливают в литейные формы. Затем затвердевшие слитки направляются в вакуумную индукционную плавильную печь.
Этот процесс вакуумного переплава удаляет сталь включений и нежелательных газов при оптимизации химического состава. Операция VIM возвращает эти твердые слитки в расплавленное состояние в пустоте вакуума, свободной от загрязнений. Этот плотно контролируемый расплав часто требует до 24 часов. Горячий металл, все еще окутанный вакуумом, течет из тигля VIM в гигантские электродные формы. Типичный электрод имеет высоту около 15 футов (5 м) и будет иметь различные диаметры. Электроды затвердевают под вакуумом.
Для сталей VIM-VAR поверхность охлаждаемых электродов должна быть измельчена для удаления неровностей поверхности и примесей перед следующим вакуумным переплавом. Затем заземляющий электрод помещают в печь VAR. В печи VAR сталь постепенно плавится по капле в вакуумно-герметичной камере. Вакуумная дуговая переплавка дополнительно удаляет задерживающие включения для обеспечения превосходной чистоты стали и дальнейшего удаления газов, таких как кислород, азот и водород. Контроль скорости, с которой эти капли образуют и затвердевают, обеспечивает согласованность химии и микроструктуры во всем слитке VIM-VAR. Это, в свою очередь, делает сталь более устойчивой к разрушению или усталости. Этот процесс уточнения имеет важное значение для удовлетворения эксплуатационных характеристик деталей, таких как вал ротора вертолета, привод заслонки на военном судне или подшипник в реактивном двигателе.
Для некоторых коммерческих или военных применений стальные сплавы могут проходить только через один вакуумный переплав, а именно в VAR. Например, стали для твердых ракетных корпусов, шасси или торсионных балок для боевых машин обычно включают один вакуумный переплав. Вакуумная дуговая переплавка также используется в производстве титана и других металлов, которые являются реактивными или в которых требуется высокая чистота.