Другие механизмы доменной печи. Электрофильтры

Для выдавливания леточной массы из леток используется электропушка поршневого типа. Здесь применяются асинхронные электродвигатели 72 кВт для выдавливания и 25 кВт для механизма прижима.

Для вскрытия чугунных леток используют сверлильные машины. В этих машинах как для сверления, так и для подачи сверла используются асинхронные двигатели мощностью

5 –6 кВт.

Для привода поворота выпускных желобов используется асинхронный короткозамкнутый двигатель мощностью 11 кВт.

Для передвижения чугуновозов или шлаковозов используется тележечный толкатель, оборудованный асинхронным двигателем мощностью 7,5 кВт. Для опрокидывания чаши шлаковозов так же используется асинхронный двигатель мощностью до 20 – 25 кВт.

Привод кантовательной лебедки, используемой для наклона ковша при разливе чугуна должен обеспечивать плавное изменение скорости в большом диапазоне (1:26). Поэтому здесь применяют привод постоянного тока по системе 2-Д или ТП-Д.

Электрофильтры широко используются в металлургии для очистки доменных и других газов. Наряду с очисткой газа, фильтры значительно уменьшают загрязнение воздушного бассейна. Принцип очистки состоит в том, что твердые частицы электризуются и оседают на электродах, подключенных к высоковольтному выпрямителю.

Электрофильтр состоит из осадительных камер, устройства питания электродов высоким постоянным напряжением, механизма встряхивания электродов и устройства удаления из бункеров уловленной пыли. Электроды представляют собой осадительную трубу, внутри которой расположен коронирующий электрод. Осадительная труба соединена с положительным полюсом выпрямителя и заземлена; коронирующий электрод соединен с отрицательным полюсом и изолирован от земли.

Между электродами возникает коронный разряд, при котором происходит интенсивная ионизация газа. Напряженность электрического поля, при которой происходит коронный разряд, зависит от состава газа, его давления и температуры. Удаление пыли осуществляется встряхиванием электродов или смыванием водой.

Рис. 5.3. Схема питания электрофильтра.

На рис. 5.3 представлена электрическая схема фильтра. Здесь: СТ – феррорезонансный стабилизатор напряжения; ТРН – тиристорный регулятор напряжения; АУ – аппаратура управления регулятором напряжения; Т – повышающий трансформатор; ВВ – высоковольтный выпрямитель; L - сглаживающий реактор; КЭ – коронирующий электрод; ОЭ – осадительный электрод.

Первичное напряжение питания 380 В, 50 Гц; амплитуда выпрямленного напряжения до 80 кВ; номинальная мощность до 160 кВ×А. При помощи схемы управления АУ поддерживается выходное напряжение на грани пробоя газа. Критерием регулирования является частота пробоев: если она достигает определенного значения, то дается сигнал на уменьшение входного напряжения. Этим обеспечивается устойчивый коронный разряд. Буферный резистор R предупреждает короткое замыкание по высокой стороне при случайном возникновении дугового разряда.

Электрооборудование сталелитейных цехов.

Общие сведения.

Современный сталелитейный цех состоит из миксерного отделения, конверторного отделения, отделения машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), кислородный, дымососной, вентиляционной станций и др.

В технологическом процессе выплавки стали участвует целый ряд механизмов. Жидкий чугун миксера заливается в чугуновозный ковш, из чугуновозного ковша чугун заливается в конвертер с помощью мощного заливочного крана. Готовая сталь из конвертера сливается в сталеразливочный ковш, установленный на сталевозе, а шлак – в ковш, установленный на шлаковозе. Сталевоз передает ковш с жидкой сталью в отделение непрерывной разливки, где сталеразливочной кран поднимает его на стенд МНЛЗ для заливки.

Достоинствами кислородно-конвертерного способа производства стали являются высокая интенсивность процесса, сравнительно небольшие капитальные затраты и эксплуатационные расходы; хорошая управляемость процессом, сравнительно легкое сочетание с процессом непрерывной разливки стали, возможность использования для оптимизации процесса плавки ЭВМ. Цикл работы конвертора (загрузка, плавка, введение добавок, слив стали и шлака) составляет примерно 35 мин.

Мартеновский процесс производства стали считается неэффективным и на новых заводах не применяется.

В сталелитейных цехах находится в работе большое количество механизмов с электроприводом. Электрооборудование работает в тяжелых условиях окружающей среды по запыленности, загазованности и температуре. Неисправность электрооборудования может привести к выплеску жидкого металла и другим авариям. Поэтому надежность и бесперебойность работы являются основными требованиями к электрооборудованию. Двигатели имеют металлургическое исполнение с теплостойкой изоляцией и повышенной механической и электрической прочностью. Всю аппаратуру управления монтируют в плотно закрытых шкафах. Число контактных элементов стараются свести к минимуму.

Миксеры.

Миксер служит для хранения и усреднения жидкого чугуна. Он представляет собой футерованный сосуд емкостью 1300-2500 т. Миксер может поворачиваться вокруг горизонтальной оси. Ось вращения миксера несколько смещена вверх и в сторону от его геометрической оси. Благодаря этому устойчивым положениям миксера является вертикальное; наклоненный миксер всегда стремится вернуться в исходное вертикальное положение. Предельные углы поворота стационарного миксера от +5 до – 48° относительно вертикального положения. Крайние положения миксера ограничиваются контактами командоаппаратов.

К электроприводу механизма поворота миксера предъявляют определенные требования. Для регулирования струи выдаваемого чугуна и точного дозирования его количества в чугуновозном ковше привод должен обеспечивать плавное регулирование скорости в широких пределах, а также быструю и точную остановку, иметь большой момент при трогании, быть надежным. При исчезновении напряжения и прекращении управления миксер должен автоматически возвращаться в исходное положение.

Диапазон регулирования скорости поворота миксера составляет 100 : 1. Предъявляемым требованиям наиболее полно удовлетворяет электропривод постоянного тока.

На миксерах вместимостью 1300 т механизм поворота имеет электропривод постоянного тока с сериесным двигателем и реостатным управлением. На миксерах вместимостью 2500 т имеет привод постоянного тока по системе ТП-Д.

Механизмы поворота миксеров оборудуются двухдвигательными электроприводами постоянного тока; один из которых – рабочий, другой – резервный. На миксерах вместимостью 1300 т установлены двигатели постоянного тока краново-металлургической серии мощностью 50 кВт каждый; на миксерах вместимостью 2500 т – двигатели мощностью 95 кВт.

Рис. 6.1. Электропривод поворота миксера.

На рис. 6.1 приведена схема тиристорного электропривода механизма поворота миксера 2500 т. Эта система ТП-Д с подчиненным регулированием параметров содержит регулятор скорости и регулятор тока. Условные обозначения в схеме: Т – силовой трансформатор; QF – автомат; UZ – тиристорный преобразователь; QS – переключатель «основной – резервный»; КМ1, КМ2 – контакторы; RДТ – реостат динамического торможения; М – двигатель; ДП – дополнительные полюса; ОВМ – обмотка возбуждения двигателя; RB – реостат возбуждения; BR – тахогенератор; SKAP – сельсинный командоаппарат; ЗИ – задатчик интенсивности; РС – регулятор скорости, РТ – регулятор тока; СИФУ – система импульсно-фазового управления.

Каждый двигатель питается от отдельного преобразователя и имеет полный комплект аппаратуры управления. Затормаживание миксера осуществляется двумя электромагнитными колодочными тормозами и ручным тормозным механизмом.

Скачивание шлака происходит при возвратно-поступательном движении скребка, имеющего привод от асинхронного электродвигателя с фазным ротором мощностью 5 кВт.

Сталевозы и шлаковозы.

На металлургических заводах широко используют транспортные устройства для жидкого металла и шлака: чугуновозы, сталевозы и шлаковозы. Чугуновозы транспортируют жидкий чугун от доменной печи к миксеру, а также от миксера к конвейеру. На некоторых заводах взамен стационарных миксеров используют специальные чугуновозы с ковшом миксерного типа.

Сталевозы доставляют жидкую сталь от конвертора к машинам непрерывного литья заготовок либо в отделение разливки стали в изложницы.

Шлаковозы транспортируют жидкий шлак от конверторов к агрегатам грануляции шлака в пролет перестановки шлаковых ковшей. Шлаковозы используются также для транспортировки коробов с боем огнеупоров, для чистки путей под конвертором.

Чугуновозы могут быть самоходными и несамоходными. Самоходный чугуновоз емкостью 350 т имеет два механизма передвижения с двигателями по 38 кВт.

Конструкция приводов передвижения сталевозов и шлаковозов аналогичны. К ним предъявляются следующие требования: высокая плавность пуска и торможения, исключающая выплеск металла и шлака; диапазон регулирования скорости не менее 1:5; понижение скорости при маневрах для повышения точности остановки; высокая надежность. Задержка и отказы привода не допускаются. Даже небольшая задержка слива стали из конвертора приводит к ее охлаждению и непрерывная разливка на МНЛЗ становится невозможной.

Рис. 6.2. Схема электропривода сталевоза.

На рис. 6.2 представлена схема электропривода сталевоза с ковшом 350 т. Привод тиристорный с системой подчиненного регулирования.

Четыре двигателя М1 – М4 подключены последовательно – параллельно к реверсивному тиристорному преобразователю UZ1. Система регулирования – двухконтурная с обратными связями по напряжению и току наиболее загруженной пары двигателей. Выходное напряжение фазовыпрямительного устройства ФВУ с определенной полярностью поступает на вход задатчика интенсивности ЗИ. Сигнал с выхода задатчика интенсивности поступает на вход регулятора скорости (ЭДС) РС. На другой вход поступает сигнал, пропорциональный напряжению якорной цепи – от датчика напряжения UV. Выходное напряжение с регулятора скорости РС поступает на один вход регулятора тока РТ, на другой вход регулятора тока поступает сигнал, пропорциональный току двигателя – от датчика тока UA. Выход регулятора тока соединен со входом системы импульсно-фазового управления СИФУ.

Контактор МТ обеспечивает режим динамического торможения. Преобразователь UZ2 - резервный; выбор преобразователя осуществляется переключателем QS.

В приводе сталевоза вместимостью 350 т используются и электродвигатели постоянного тока типа ДП-52 (4х38 кВт, 220 В).

Управление сталевозом и шлаковозом дистанционное с трех постов управления. Схема обеспечивает автоматическую и ручную передачу управления с поста на пост, автоматическую остановку сталевоза у машин непрерывного литья (с предварительным переводом на пониженную скорость), световую сигнализацию положения сталевоза и шлаковоза на постах управления. Так как сталевоз и шлаковоз каждого конвертора перемещается по общему пути, предусмотрена блокировка, исключающая их столкновение. Работа обеих машин разрешается в любом месте пути при расстоянии между ними 15 м, равном длине одной нейтральной зоны.

На сталевозе установлены два вспомогательных электропривода: подъема скребка с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором (1,5 кВт, 380 В) и дистанционного расцепления автосцепки с электромагнитом.

В последнее время на новых заводах устанавливают системы непрерывного электромагнитного транспортирования жидкого металла – магнитогидродинамические насосы. В МГД-насосе электрическая энергия непосредственно преобразуется в энергию движения токопроводящей жидкости. Работа МГД-насоса основана на взаимодействии магнитных полей индуктора и токов, индуктируемых в жидком металле. Одновременно вихревые токи нагревают транспортируемый металл, предотвращая его остывание в насосе. МГД-насос производительностью 200 т/ч при скорости движения металла 2 м/с имеет активную мощность индуктора 380 кВт при фазовом токе 4150 А и фазовом напряжении 220 В.

Конверторы

Конвертор является основным технологическим агрегатом современного сталеплавильного производства. Он предназначен для переработки (конвертирования) жидкого чугуна в сталь заданного химического состава путем продувки чугуна кислородом. В соответствии с ГОСТ установлен следующий ряд конверторов вместимостью (по массе жидкой стали): 50, 100, 130, 160, 200, 250, 300, 350 и 400 т.

Конвертор представляет собой грушевидный стальной сосуд, футерованный внутри огнеупорным кирпичом. В средней части опоясан массивным кольцом с цапфами. Вверху имеется горловина, через которую заливают чугун, подают скрап и различные добавки, а также сливают сталь и шлак. Через горловину с помощью фурмы подается в конвертор кислородное дутье. Центр тяжести и ось вращения взаимно расположены так, что при аварийном прекращении управления наклоном, конвертор возвращается в вертикальное положение.

Основными механизмами конвертора являются механизм поворота, а также механизм подъема и перемещения кислородной фурмы.

Конверторы до 130 т оборудуются односторонним механизмом поворота (за одну цапфу), а более емкие конверторы – двухсторонним (за обе цапфы). Поворот конвертора происходит часто – до 20 раз за цикл работы. Углы поворота могут меняться от 15 до 180 ° в обе стороны.

Особенностью привода механизма поворота является то, что поворот конвертора изменяется в широких пределах от 1 об/мин до 0,04 об/мин. Точность регулирования скорости при сливе металла и шлака должна быть не хуже 2 %. Очень жесткие требования предъявляются к плавности хода, т. е. ограничению ускорения при разгоне и замедлении.

В механизмах поворота конверторов применяют в основном многодвигательные приводы навесного типа. Каждый редуктор приводится двумя фланцевыми двигателями постоянного тока. Все элементы привода навешены на цапфу конвертора. Навесной привод не критичен к перекосу цапф, компактен, но требует равномерное распределение нагрузки между двигателями, что усложняет схему управления по сравнению со стационарным приводом.

Оптимальным является четырехдвигательный привод, по два двигателя на одну цапфу. Для равномерного распределения моментов между двумя цапфами применяется последовательное включение двух двигателей, работающих на разные цапфы. Обычно мощность одного двигателя составляет 60 кВт. При разработке схемы управления электроприводом поворота конвейера реализуются сложные законы движения и обеспечиваются высокая точность и плавность движения. Это достигается за счет использования тиристорных преобразователей, систем подчиненного регулирования и цифровых следящих систем.

Рис. 6.3. Схема электропривода поворота конвертора.

На рис. 6.3 представлена схема электропривода механизма поворота конвертора для одной пары двигателей. В качестве задающего скорость аппарата используется сельсинный командоаппарат SKAP, позволяющий плавно задавать скорость поворота во всем диапазоне регулирования.

В связи с необходимостью стабилизации заданной скорости поворота конвертора при изменяющемся статическом моменте, в качестве основной обратной связи выбрана отрицательная обратная связь по скорости двигателей. Контур регулирования скорости реализуется тахогенератором BR, преобразователем UV2 и регулятором скорости РС. Контур регулирования тока образован сопротивлением шунта Rш, преобразователем, UV1 и регулятором тока РТ. Другие обозначения в схеме: QF - автомат; T – силовой трансформатор; QS - разъединитель; UZ – реверсивный тиристорный преобразователь; Lф – сглаживающий реактор; KM – контактор пуска; Rт - реостат динамического торможения; KV1, KV2 – реле напряжения (скорости), БК – блок ключей, определяющий реверс преобразователя; SИ – задатчик интенсивности, определяющий ускорение поворота; ФВУ – фазочувствительное выпрямительное устройство.

Управление приводом поворота конвертора может осуществляться из трех мест (пультов), сблокированных между собой. На центральном посту установлен избиратель поста управления. После выбора местного управления оператор на местном посту может взять управление на себя.

Скорость поворота задается оператором с помощью сельсинного командоаппарата SKAP. Задатчик интенсивности ЗИ формирует кривую тока и задает темп разгона.

Схема предусматривает различные виды защит и блокировок: исправность якорной цепи; наличие тока в обмотках возбуждения двигателей, контроль тока тормозных электромагнитов; нулевое положение командоаппарата; исправность тахогенератора; включение линейных контакторов двигателей; контроль скорости. Для аварийной остановки используется динамическое торможение с наложением механических тормозов при снижении скорости до 15 % от номинальной.

Кислородная фурма.

Фурма служит для подачи кислорода в конвертор в процессе плавки стали. Каждый конвертор оборудован двумя фурмами, одна из которых – рабочая, а другая – резервная. Для продувки фурма опускается в горловину конвертора и располагается на определенном расстоянии от зеркала металла. Фурма охлаждается проточной водой. Максимальная скорость перемещения фурмы 1 м/с. при подходе фурмы к зеркалу металла скорость снижается до 0,2 м/с. полный ход фурмы в конверторе 250 т составляет 14 м.

Требования к приводу фурмы: диапазон изменения скорости подъема и опускания 1:15, высокая точность останова фурмы, ограничение ускорений величиной 2 м/с². Таким требованиям удовлетворяет электропривод постоянного тока по системе ТП-Д с замкнутой системой регулирования скорости и обратной связью по ЭДС двигателя. К приводу предъявляют жесткие требования по надежности и многие элементы, в том числе силовые тиристорные преобразователи, дублируются.

Рис. 6.4. Схема электропривода перемещения фурмы.

Схема электропривода перемещения фурмы показана на рис. 6.4. Здесь: Т – силовой трансформатор; UZ – реверсивный тиристорный преобразователь; M – двигатель; СИФУ – система импульсно-фазового управления; РТ – регулятор тока; РЭ – регулятор скорости (ЭДС); ЗИ – задатчик интенсивности; ФВУ – фазовыпрямительное устройство; SKAP – сельсинный командоаппарат; БАУ – блок автоматического управления; L – сглаживающий дроссель; UA – датчик тока; UV – датчик напряжения; Ф – фильтр; КМ – линейный контактор.

Основным контуром регулирования является контур ЭДС (скорости), ему подчинен контур регулирования тока. В ручном режиме задание скорости осуществляется с поста управления сельсинным командоаппаратом. В автоматическом режиме сигнал управления формируется блоком БАУ, построенном с использованием цифровых элементов.