Исследование работы погруженных в шлаковый расплав металлических электродов с целью создания нерасходуемого электрода для многошлаковых электропечей медноникелевого производства

• Автор: Боборин, Сергей Валентинович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 147 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ.

1.1. Электроды, применяемые на электропечах черной

и цветной металлургии.

1.1.1. Самоспскающисся электроды

1.1.2. Графитированные и угольные электроды

1.1.3. Другие разновидности электродов.

1.2. Расход электродов

1.3. Способы снижения расхода электродов.

1.3.1. Защитные покрытия.

1.3.2. Защита с помощью газа
1.3.3. Охлаждение электрода.
1.3.4. Другие способы снижения расхода электродов
1.4. Заключение к главе 1.
2. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДОВ ИЗ НЕУГЛЕРОДИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ НА УКРУПНЕННОЛАБОРАТОРНОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ
2.1. Задачи исследования
2.2. Характеристика электропечной установки.
2.2.1. Трехэлектродная электропечь.
2.2.2. Система подачи газов в электрод.
2.3. Методика проведения опытов.
2.3.1. Параметры исследуемых электродов
2.3.2. Исходные материалы
2.3.3. Проведение опытов.
2.3.4. Основные расчетные формулы
2.4. Результаты испытаний и их обсуждение
2.4.1. Опыты без подачи газового реагента
2.4.2. Опыты с продувкой нейтральными газами.
2.4.3. Исследование работы металлического электрода с продувкой через него восстановительных газов
2.5. Заключение к главе 2.
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ
НЕРАСХОДУЕМОГО ЭЛЕКТРОДА ДЛЯ ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
3.1. Постановка задачи
3.2. Связь геометрических параметров электрода с его
электрическими параметрами.
3.3. Расчет сопротивления шлаковой ванны.
3.4. Электросопротивление жидких шлаков медноникелевого производства
3.5. Влияние продувки газа через осевое отверстие
электрода на сопротивление шлаковой ванны
3.6. Порядок расчета электрода.
3.7. Разработка эскизного проекта опытнопромышленного
образца нсрасходуемого электрода для электропечи обеднения 2 Никелевого завода НГМК.
3.7.1. Назначение и область применения.
3.7.2. Описание конструкции
3.7.3. Схемы размещения электрода
3.7.4. Вариант конструкции и размещения
3.7. Заключение к главе 3.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В медно-никелевой промышленности руднотермические (РТП) и обеднительные (ОЭП) печи оборудованы самоспекающимися электродами диаметрами 0 и мм [,]. В Норвегии и Швеции в рудовосстановительных электропечах для выплавки чугуна используют самоспекающиеся электроды диаметром мм. Самоспекающиеся электроды в зависимости от диаметра могут пропускать ток большой силы, достигающий 0 кА. Основой для изготовления набивных электродных масс служит термоантрацит крупностью до мм ( - %); к нему добавляют литейный кокс, графитированный коксик, возврат электродного производства. Связующим служит каменноугольный пек, к которому иногда добавляют каменноугольную смолу. Для электродов штейновых и обеднительных электропечей никелевой промышленности, работающих при сравнительно низкой плотности тока, невысокой температуре шихты и шлака и большом расстоянии от контактных щек до поверхности расплава, необходима электродная масса с менее жидкотекучими связующими, более низкой температурой спекания, более высокими механической прочностью и электропроводностью спеченного керна. За лет применения в различных руднотермических установках конструкция самоспекающегося электрода мало изменилась и сохранила все основные особенности электрода конструкции Седерберга. В настоящее время максимальный диаметр самоспекающегося электрода Седерберга достигает мм []. Самоспекающийся электрод представляет собой кожух, заполняемый электродной массой. Загруженная в кожух кусковая электродная масса в области контактных щек размягчается и спекается благодаря джоулеву теплу и теплопередаче самого электрода, а затем (в нижней части электрода) коксуется, образуя электрод с достаточной механической прочностью, не изменяющийся даже после обгорания кожуха [, ]. По мере обгорания электрода его кожух наращивают в верхней части. Кожух собирают из отдельных секций, которые при наращивании электрода сваривают одну с другой. Расход стали для изготовления кожуха набивных электродов составляет 5,5 - 6 % по отношению к массе электрода [9]. На протяжении всего времени применения самоспекающихся электродов на металлургических электропечах предпринимались усилия но совершенствованию конструкции самоспекающихся электродов, направленные на повышение стойкости электрода в расплаве и в газах подсводового пространства, на упрощение конструкции, на снижение трудозатрат при обслуживании электродов. Фирма “Тальяферри” (Италия) предложила самоспекающийся электрод, состоящий из кожуха, заполненного сырой электродной массой, и внутренней конструкции, являющейся опорой для спеченного электрода (рис. Внутренняя конструкция не имеет жесткого соединения с кожухом электрода. Внутренняя конструкция переносит вес спеченного электрода и спекающейся электродной массы, находящейся выше спеченного участка, на механизм, обеспечивающий перемещение внутренней конструкции относительно внешнего кожуха. Внутренний корпус, расходуемый вместе с электродом, механически соединен с электродной подвеской при помощи электроизолирован-ной системы, имеющей переменную длину. Механизм соединения состоит из винтовой системы, позволяющей переносить вес электрода на подвеску, минуя кожух. Электрод движется внутри кожуха благодаря подвижной связи. Скорость опускания электрода может быть в 6 раз больше, чем у кожуха. Судя по отсутствию литературных данных по использованию данного электрода, широкого применения он не нашел, вероятно, ввиду значительного усложнения конструкции. Па заводе в Иорто-Маргера (Италия) в печи для выплавки металлического кремния применен электрод, изображенный на рисунке 1. Диаметр электрода мм. По мнению разработчиков, электрод должен продвигаться в кожухе 1, закрепленном в несущей конструкции 3, в принципе без его расходования. Однако в действительности его приходится опускать, и хотя этот расход в 6 раз меньше, чем при применении обычного самоспекающегося электрода, происходит загрязнение кремния железом кожуха. При сравнении эксплуатационных показателей этого электрода и угольного фабричного определено, что содержание железа в кремнии при использовании ССЭ 0,6 %, при использовании угольного электрода - 0,5 %. Рис. Рис.