Электр доғалы пеш — өнеркәсіптік пеш; онда электр доғасының қызуы металдарды және басқа материалдарды қорытуға пайдаланылады. Онда температураны 2500°с-қа дейін көтеруге болады. Болат цилиндр тәрізді пешінің астары отқа төзімді кірпіштен қаланған. Корпус қабырғасында шихта салатын терезе мен дайын болат ағатын науа бар. Төбесіндегі күмбез тесігінен графиттелген электродтар өтеді. Механизм жәрдемімен шихта материалдарын салу және дайын болған сұйық болат пен қожды құйып алу үшін еңкейтіледі. Диаметрі 350….500 мм электродтар мен шахта арасында пайда болатын электр доғасы жылу көзі болып табылады. Электродтарға берілетін тоқ кернеуі 200-600 В, күші 1-10 кА. Электр доғалы пештердің сыйымдылығы 0,5-300 т аралығында.
Пешті жалпы сипаттау
Біздің елдегі айнымалы тоқтағы доғалы пештері сыйымдылықтың белгіленген типтік қатарына сәйкес салынады: 0,5; 1,5; 3; 6; 12; 25; 50; 100; 150 және 200 т.
Доғалы электр пеш (1.1-сурет) электродтары мен тоқ жеткізгіштері бар жұмыстық кеңістіктен (пештің өзі) және пештің еңкейуін, электродтарды ұстап тұру мен оның ауысуын және шихтаның тиелуін жүргізетін механизмдерден тұрады:
Болатты балқытуды жұмыс кеңістігінде жүргізеді; көптеген пештерде оның отқатөзімді материалдардан жасалынған тоғыспасы және қабырғалары болады. Осындай жұмыстық кеңістігінің сорабы 1.2-суретте көрсетілген. Ол үстіңгі жағынан күмбез сияқты тоғыспамен-1, астыңғы жағынан табанмен -6 және бүйірінен қабырғалармен -2 жабылған. Табан мен қабырғалардың қалауы металл қаптамаға отырғызылған. Алмалы-салмалы тоғысқа тірек сақинаға отырғызылған оттөзімді кірпіштерден өрілген. Жұмыс кеңістікке төбесінде симметриялы орналасқан үш тесік арқылы ток беретін, арнайы механизмнің көмегімен жоғары және төмен жылжи алатын электродтар -9 кіргізілген.
Болатты балқытуды жұмыс кеңістігінде жүргізеді; көптеген пештерде оның отқатөзімді материалдардан жасалынған тоғыспасы және қабырғалары болады. Осындай жұмыстық кеңістігінің сорабы 1.2-суретте көрсетілген. Ол үстіңгі жағынан күмбез сияқты тоғыспамен-1, астыңғы жағынан табанмен -6 және бүйірінен қабырғалармен -2 жабылған. Табан мен қабырғалардың қалауы металл қаптамаға отырғызылған. Алмалы-салмалы тоғысқа тірек сақинаға отырғызылған оттөзімді кірпіштерден өрілген. Жұмыс кеңістікке төбесінде симметриялы орналасқан үш тесік арқылы ток беретін, арнайы механизмнің көмегімен жоғары және төмен жылжи алатын электродтар -9 кіргізілген.
Шихталық материалдарды пештің табанының үстіне тиейді, олар балқығаннан кейін пеште металл мен шлак қабаты түзіледі (1.2-сурет). Балқу және қызу электродтар мен сұйық металдың немесе металл шихтаның арасында пайда болатын электр доғаларының-5 жылу есебімен жүзеге асырылады.
Дайын болған болат пен шлакты ағызып алуды (шығарып алуды) жұмыстық кеңістікті еңкейту жолымен болат шығарылатын тесік-4 және науа-3 арқылы жүзеге асырады. Жапқышпен-8 жабылатын жұмыстық терезе (ойық) балқыманың жүрісін бақылауға, табанды жөндеуге және материалдарды тиеуге арналған.
Қазіргі жаңа пештерде шихтаны ашылатын жұмыстық кеңістігіне түбі ашылмалы себет (қауға) көмегімен үстінен тиейді; тек қана кейбір бұрын салынған, сыйымдылығы кіші (˂40 т) пештерде шихтаны жұмыс кеңістігіне терезе арқылы мульдалармен тиеу сақталып қалынды.
Пештің жұмыс кеңістігі
Жұмыс кеңістігінің формасы. Доғалы пеш көлденең қимасында дөңгелек болып келеді. Жұмыс кеңістігінің бойлық кесіндісіндегі (1.3-сурет) пішіні сфералық-конустық ваннамен, оның үстіндегі қабырғалармен және үстіңгі, тоғыспамен шектелген, сфералық бөліктен пайда болған. Сонымен барлық пештердің ваннасы мен үстіңгі сфералық бөлігінің формасы бірдей болып келеді, ал формасы қаптаманың пішінінің үйлесімімен тығыз байланыстағы қабырғаларының цилиндрлік (а), еңкіш (б) және цилиндрлі-конусты (в) болуы мүмкін. Қабырғаның құрылғысын таңдағанда қабырғалары цилиндрлі пештердің бірсыпыра артықшылығы бар: пештің габариттары, массасы мен сыртқы жылу беретін беті кіші және келте желінің ұзындығы қысқа болады. Қабырғалары цилиндрлі-конусты және еңкіш пештердің басты артықшылықтары қабырғалардың инішінің жоғары температуралық электр доғадан алыстау себебінде олардың тұрақтылығының жоғары болуы. Осы себепке байланысты соңғы жылдары отандық зауыттарда салынған электр пештерінің денінің жұмыстық кеңістігі цилиндрлік-конусты қабырғалы болып келеді.
а - қабырғалары цилиндр тәрізді қаптама; б - еңкіш қабырғалы; в - қабырғалары цилиндрлі-конусты;1 - қаптама; 2 - құламалар; 3 - қаптаманың ажыратылатын жері; 4 - иніш; 5 - айналма (сақиналы) науа;6 - тоғыспалық сақина; 7 - электродтарға арналған тесік; 8 - жұмыстық терезе
1.2-сурет - Электр пештерінің жұмыстық кеңістігі мен қаптамасының формасы
Жұмыстық кеңістіктің габариттерін анықтайтын басты өлшемдер - бұл жұмыстық терезенің табалдырық деңгейіндегі ваннаның тереңдігі мен диаметрі (Нв және Dв) табалдырық деңгейінен қабырғалардың үстіне дейінгі жұмыстық кеңістіктің биіктігі - Нж (1.2-сурет). Сфералы-конусты ваннаның өлшемдерін Dв/Нв қатынасын мөлшерін беріп және ол шлак пен металды сыйдыруға тиісті дегенге сүйеніп Нсф=0,2Нв деп алып есептеп анықтайды (~металл көлемінен 15%). Сонымен жұмыстық терезенің табалдырығы, шлак көбіктенгенде терезе арқылы ағып шықпас үшін, оның деңгінен 20-40 мм биік болуға тиісті; одан басқа, жоғарыда айтылғандай, құламалардың үсті табалдырық деңгейінен 70-150 мм жоғары болу керек. Dв/Нв қатынасының мөлшерін келесі түсініктердің есебімен талғайды. Dв/Нв -ны Нв арттыру металл-шлактың беттік түйісін өсіреді және ваннаның тереңдігін төмендетеді, бұл металдың тазарту үдерісінің толықтығын көтереді және ваннаның биіктік бойында қызуын жеңілдетеді. Осы айтқандарды есептей отырып, жаңа пештерде Dв/Нв мөлшерін 4,5-5,5 аралығында алады, сонымен төменгішек және міндет жүктелген болатты балқытатын пештерге ұсынылады. Әдетте тотықсыздандырғыш кезеңсіз жеңілдетілген технология бойынша істейтін иніші қышқыл пештер үшін Dв/Нв мөлшері 3,5-4,5 аралығында ұсынылады.
Жұмыстық кеңістіктің габариттерін анықтайтын басты өлшемдер - бұл жұмыстық терезенің табалдырық деңгейіндегі ваннаның тереңдігі мен диаметрі (Нв және Dв) табалдырық деңгейінен қабырғалардың үстіне дейінгі жұмыстық кеңістіктің биіктігі - Нж (1.2-сурет). Сфералы-конусты ваннаның өлшемдерін Dв/Нв қатынасын мөлшерін беріп және ол шлак пен металды сыйдыруға тиісті дегенге сүйеніп Нсф=0,2Нв деп алып есептеп анықтайды (~металл көлемінен 15%). Сонымен жұмыстық терезенің табалдырығы, шлак көбіктенгенде терезе арқылы ағып шықпас үшін, оның деңгінен 20-40 мм биік болуға тиісті; одан басқа, жоғарыда айтылғандай, құламалардың үсті табалдырық деңгейінен 70-150 мм жоғары болу керек. Dв/Нв қатынасының мөлшерін келесі түсініктердің есебімен талғайды. Dв/Нв -ны Нв арттыру металл-шлактың беттік түйісін өсіреді және ваннаның тереңдігін төмендетеді, бұл металдың тазарту үдерісінің толықтығын көтереді және ваннаның биіктік бойында қызуын жеңілдетеді. Осы айтқандарды есептей отырып, жаңа пештерде Dв/Нв мөлшерін 4,5-5,5 аралығында алады, сонымен төменгішек және міндет жүктелген болатты балқытатын пештерге ұсынылады. Әдетте тотықсыздандырғыш кезеңсіз жеңілдетілген технология бойынша істейтін иніші қышқыл пештер үшін Dв/Нв мөлшері 3,5-4,5 аралығында ұсынылады.
Электродтық тесіктердің тығыздағышы
Тоғыспадағы электродтарға арналған тесіктердің диаметрін электродтардың диаметріне қарағанда 30- 50 мм үлкен жасайды. Олардың арасындағы саңылау тоғыспаны пайдаланғанда оның қызуы үстінде деформациялануынада электродтардың сынып кетуін жоюға қажет.
Электродтардың айналасындағы саңылауларды ыстық газдарды шығармау үшін тығыздайды, өйткені ол жылу жоғалымдарының және, демек, электр энергиясының шығынының өсуіне әкеліп соқтырады; электрод ұстағыштардың қатты қызып кетуін, әсіресе, электродтардың, осының себебінде олардың қар-қынды тотығуын тудырады. Тығыздағыштардың құрылымының көптеген түрлерін қолданады. Үлкен пештерде газдинамикалық тығыздағыш сақиналар өздерін жақсы жағынан көрсетті. Осындай тығыздағыштың біреуінің құрылымы 1.3,а-суретте көрсетілген. Оттөзімді бетоннан жасалынған сақинаға тангенциальді ауа берілетін қуыс металл сақина тіреледі. Электродтың айналасындағы ауа ағыны газдардың пештен жылуына жол бермейді. Кіші және орташа пештерде тоғыспадағы элетродтардың айналасына немесе тоғыспаға тереңдетіліп орналасқан, сумен салқындатылатын қуыс сақинаны-экономайзерді кеңінен қолданады. 1.6, б-суретте тереңдетіліп орналасқан, тығыздауды жақсарту үшін шлак мақтамен толтырылып, үстіңгі жағынан шеген жағамен жабдықталған экономайзердің құрылымының біреуі көрсетілген
1.3-сурет - Газодинамикалық тығыздағыш сақина (а) және экономайзер (б)
Қорытынды
Балқытудың басқа агрегаттарымен салыстырғанда, электр доғалы пештерінде балқытудың артықшылықтарына мыналар жатады:
Жылдам қызып, 2000˚C-қа дейін жылудың тұрақты болуы.
Тотықтанатын, бұрынғы қалпына келетін немесе бейтарап атмосфера және вакуум жасау мүмкіншілігі. Соның арқасында электр пештерінде мапасы жоғары және арнайы қасиеттері бар, зиянды қоспалары аз болаттар қорытуға болады.
Пайдалынылған әдебиеттер
1. http://lib.kstu.kz
2. kk.wikipedia.org
3. Ғазалиев А.М. Жалпы металлургия: оқулық. / ҰҒА академигі - А.М. Ғазалиев, В.В. Егоров. – Алматы: Білім, 2010. – 693 б.
