Руднотермические электропечи малой емкости для производства теплоизоляционных материалов и ферросплавов

Канд. техн. наук И.М. Бершицкий, А.А. Скочилов,
канд. техн. наук Н.П. Белякова, В.М. Коровина,
Р.Р. Аведин, С.Б. Мирский
ООО НПО «ЭЛОТЕРМ», ОАО ВОСТИО,
фирма «Эмерол ЛТД» (Ирландия)

Приведено описание конструкции, технических и эксплуатационных характеристик разработанной серии руднотермических печей мощностью 250-500 кВА, предназначенных для производства базальтового волокна и ферросплавов.

Постоянное повышение цен на энергоносители стимулирует рост потребности в эффективных огнеупорных и теплоизоляционных материалах, к которым, в частности, относятся материалы на основе базальтового волокна. Они значительно превосходят по своим свойствам теплоизоляционные материалы из минеральной ваты и стекловолокна, которые не отвечают современным требованиям по экологии, гигроскопичности и сроку службы.

ОАО «ВОСТИО» разработан одностадийный высокопроизводительный способ получения штапельного базальтового волокна с использованием электродуговых печей. В настоящее время спроектированы и построены технологические линии по производству базальтовых волокнистых материалов.

Установка по производству базальтоволокнистых материалов представляет собой непрерывную поточную линию и включает электродуговую печь, встроенное в нее устройство для выпуска расплава в виде водоохлаждаемой летки, волокнообразующее устройство, состыкованный с ним диффузор, горизонтально расположенную камеру волокноосаждения с сетчатым конвейером, узел резки и рулонирования.

В ООО НПО «ЭЛОТЕРМ» по техническим требованиям ВОСТИО была разработана серия руднотермических печей мощностью 250-500 кВА, предназначенных для установок по получению супертонкого базальтового волокна.

Преимущество электропечей малой емкости для плавки базальтового сырья по сравнению с крупными печами аналогичного назначения обусловлено следующими факторами:

-          возможность электропитания от энергосети с линейным напряжением 380 В или от газогенератора, не требующих сооружения мощных печных подстанций, а также применения дорогостоящих печных трансформаторов с масляным охлаждением и сопутствующего высоковольтного оборудования;

-          значительно меньшее потребление охлаждающей воды;

-          возможность размещения оборудования печи на малых производственных площадях в зданиях с относительно низкой высотой подкрановых путей;

-          не требуются дорогостоящие мощные вентиляторы и пылегазоочистные сооружения, характерные для предприятий, эксплуатирующих мощные рудовосстановительные печи;

-          незначительная продолжительность простоев, связанных с остановкой работы печи для проведения текущего или аварийного ремонта;

-          меньшая численность обслуживающего персонала.

Исходя из вышесказанного следует, что применение электропечей малой емкости особенно эффективно в регионах с относительно низким энергообеспечением; на предприятиях, использующих теплоизоляционные и огнеупорные материалы для собственного (внутреннего) потребления, и на малых предприятиях, обеспечивающих локальных потребителей данной продукции.

Основные технические характеристики разработанной серии печей приведены в таблице 1.

Плавильная емкость всех этих электропечей представляет собой футерованный изнутри стальной каркас, выполненный из сваренных между собой прямоугольных панелей. В однофазной двухэлектродной электропечи РПО-0,25 плавильная емкость имеет в поперечном сечении прямоугольную форму, а в трехфазных электропечах РПО-0,25И2 и РПО-0,5 - гексагональную.

На наружной поверхности боковых панелей каркаса печи расположены каналы водяного охлаждения, образованные приваренными к панелям стандартными стальными уголками.

В отличие от открытых печей РПО-0,25 и РПО-0,25И2 периодического действия плавильная емкость печи РПЗ-0,5 имеет водоохлаждаемую крышку с песочным затвором, тремя электродными отверстиями и загрузочным патрубком для ввода в рабочее пространство печи шихтовых материалов. Для выпуска расплава базальта во всех печах предусмотрены летки.

Таблица 1- Техническая характеристика электропечей для плавления базальта

Плавильные емкости печей РПО-0,25 и РПО-0,25И2 оснащены пневматическими механизмами наклона для периодического слива вязкого остатка расплава в сторону, противоположную рабочей летке.

Графитированные электроды закреплены в электродержателях посредством пружинно-пневматических механизмов. Механизмы перемещения электродов всех электропечей имеют одинаковую конструкцию, состоящую из каретки, перемещаемой вдоль вертикальной колонны посредством редукторов и двигателей переменного тока с фазоимпульсным управлением по заданному напряжению или импедансу. Крайние (верхние и нижние) положения каждой каретки фиксируются конечными выключателями.

Силовое питание электропечей обеспечивается посредством малогабаритных однофазных трансформаторов с естественным воздушным охлаждением. Дистанционное включение требуемой ступени напряжения осуществляется с помощью специальной контакторной схемы.

Короткая сеть электропечей, служащая для передачи тока от печных трансформаторов к электродам, состоит из медных шин, гибких водоохлаждаемых кабелей, водоохлаждаемых медных труб и контактных губок электродержателей.

Подача сжатого воздуха в пневмоцилиндры электродержателей осуществляется посредством пневмораспределителей с ручным управлением, установленных в пневмощите, снабженном системой подготовки сжатого воздуха.

Каждая печь оборудована пультом водяного охлаждения, на котором установлены напорные и сливные трубы и краны для регулирования расхода охлаждающей воды. Для контроля параметров водяного охлаждения сливные коллектора системы водяного охлаждения печей оснащены реле потока и термометрами сопротивления. На входном коллекторе каждой печи установлены термометр сопротивления и манометр.

Футеровка печей разработана ОАО «ВОСТИО».

В настоящее время электропечь РПО-0,25 успешно работает в Туркменистане в линии по производству супертонкого базальтового волокна.

В качестве сырья используется горная порода Красноводского месторождения с корректирующей добавкой известняка. Усредненный химический состав базальтового сырья приведен в таблице 2.

Таблица 2 - Химический состав базальтового сырья

Эксплуатационные показатели работы печи РПО-0,25 достигнуты следующие:

Трехэлектродная электропечь РПО-0,25И2 будет пущена в эксплуатацию в конце 2006 г. на заводе фирмы НПО «Базальт» в г. Нижняя Тура.

Пуск закрытой трехэлектродной электропечи РПЗ-0,5 ожидается в конце 2007 г.

Опыт эксплуатации опытно-промышленной печи (500 кВА), разработанной и изготовленной ООО НПО «ЭЛОТЕРМ» в 2002 г., показал, что установки, подобные электропечам РПО-0,25; РПО-0,25И2 и РПЗ-0,5, являются многофункциональными и могут быть использованы не только для плавки минерального сырья, например базальта, а также огнеупорных материалов типа бакора, но и для производства карбида кальция и различного типа ферросплавов. В последнем случае рабочий слой футеровки печи должен быть выполнен из угольных блоков.

Ниже приведены основные технические данные этой электропечи, а в таблице 3 характеристики выплавляемых в ней сплавов.

Техническая характеристика опытно-промышленной печи для производства ферросплавов

Таблица 3 - Эксплуатационные показатели опытно-промышленной печи при работе на мощности 250 кВА (объем ванны 0,75 м³)

Заключение

1. Разработана серия руднотермических электропечей малой емкости мощностью 250-500 кВА для применения в производстве базальтового волокна. Печи являются многофункциональными и могут быть использованы не только для плавки минерального сырья, в частности базальта, но и для плавки огнеупорных материалов, например корунда и бакора, а также для производства ферросплавов.

2. Показано, что в зависимости от требуемого объема производства продукции, условий эксплуатации и энергоснабжения электропечи малой емкости могут иметь экономическое преимущество по сравнению с крупными печами аналогичного производства.

Сведения об авторах