Конструктивно печь выполнена наклоняющейся для выпуска металла и скачивания шлака и с подъемом и поворотом свода в сторону разливочного пролета для механизированной загрузки ванны через верх.

Загрузка скрапа в электропечь производится краном через раскрытый верх ванны специальной загрузочной корзиной.

Платформа наклоняющаяся обеспечивает наклон электропечи на слив металла и скачивание шлака посредством двух гидроцилиндров на угол 20 и 12 соответственно. Платформа наклоняющаяся установлена на фундаментальных балках, закрепленных фундаментными болтами к фундаменту. Платформа наклоняющаяся является основной несущей конструкцией, на которой собираются составные части электропечи и представляет сварную листовую конструкцию. Секторы платформы соединяются между собой поперечными балками. Секторы платформы перекатываются при наклоне по фундаментальным балкам. Сдвиг секторов при наклоне предотвращается шипами, приваренными к опорным поверхностям дуг секторов и входящими в отверстия в фундаментальных балках. Со стороны скачивания шлака на платформе установлены два штыря для фиксации на ней кожуха электропечи.

Корпус (кожух) электропечи служит основой для футеровки, образующей ванну плавильного пространства. Его изготавливают из листовой стали толщиной 10…40 мм в зависимости от вместимости. Конструктивно кожух представляет собой сварную конструкцию, имеющую горизонтальный разъем, расположенный выше уровня порога, обусловленный условиями эксплуатации. Днище кожуха имеет сферическую или плоско-коническую форму. Для выполнения футеровки днище сферической формы более предпочтительно.

Верхняя часть кожуха представляет собой цилиндрический трубчатый каркас с двумя горизонтальными кольцами и вертикальными стойками. Горизонтальные кольца используются в качестве коллекторов системы охлаждения кожуха: нижний - напорный, верхний - сливной. Вертикальные стойки не водоохлаждаемые. Для подвода воды и её отвода на коллекторах имеется по одному патрубку. В верхней части кожуха с внутренней стороны по всему периметру крепятся водоохлаждаемые панели и два медных холодильника.

Панели служат для образования гарнисажной футеровки стен рабочего пространства электропечи и выполнены в виде трубчатых змеевиков.

Нижняя секция кожуха сварена из листового проката. Она может выполняться цилиндрической, затем переходить в коническую с небольшим уширением кверху; при этом уменьшается тепловая нагрузка на стены.

Эркерная часть нижней секции кожуха сварена сверху закрывается стальным водоохлаждаемым трубчатым змеевиком.

Для обслуживания плавильного пространства в зоне, примыкающей к выпускному отверстию, в змеевике имеется специальное окно, закрываемое во время плавки стальной листовой водоохлаждаемой панелью.

Отверстие для донного слива металла выполнено в днище кожуха и смещено по продольной оси в его эркерную часть.

По продольной оси кожуха на стороне скачивания шлака выполнен проем для установки рамы рабочего окна с водоохлаждаемой аркой и порога печи. Рабочее окно служит для скачивания шлака, отбора проб, замера температуры жидкого металла, заправки и ремонта подины, наблюдения за ходом плавки, введения легирующих и шлакообразующих материалов в процессе плавки. Рабочее окно плотно закрывается водоохлаждаемой заслонкой, приводимой в движение с пульта управления механизмами печи

Кожух крепится к платформе наклоняющейся клиновым креплением.

Футеровка кожуха образует плавильное пространство, в котором происходит плавка металла. От стойкости применяемых для изготовления футеровки огнеупорных материалов, особенно в части выпускного отверстия, зависит и стойкость подины.

Свод печи закрывает плавильное пространство, образуемое футеровкой ванны. Металлическое кольцо огнеупорного свода устанавливают на кольцевой короб, приваренный по периметру кожуха так, чтобы нож сводового кольца оказался в центре короба, в который засыпан песок (песочный затвор). Это обеспечивает герметичность стыка свода и кожуха. Конструкцией предусмотрено водяное охлаждение опорного кольца свода. Свод набирают на специальном стенде, имеющем форму выпуклой сферы с установленными шаблонами электродов печи, поэтому набранный огнеупорным кирпичом свод в центральной части имеет три отверстия, расположенные по вершинам правильного треугольника. Чтобы электроды свободно проходили в отверстиях свода, их диаметр должен быть несколько больше диаметра электродов. Необходимо исключить выход пламени и раскаленных газов в зазоры между электродами и сводом печи, чтобы избежать потерь тепла, дополнительного расхода электродов и излишнего нагрева головок электродержателей. Для уплотнения зазоров между электродом и сводом вокруг каждого электрода устанавливают водоохлаждаемые устройства, называемые экономайзерами или уплотняющими кольцами.

Кроме отверстий для прохода электродов в своде имеется одно отверстие для отвода газов и ещё одно для прохода кислородной фурмы.

Исследуемая дуговая сталеплавильная печь имеет водоохлаждаемый свод, у которого центральная часть собрана из огнеупорного кирпича, а внешняя из водоохлаждаемых металлических элементов, имеющих форму сегментов (панели). Поверхность сегментов имеет огнеупорную набивку. Водоохлаждаемая поверхность свода составляет 70…80 % всей его поверхности.

Механизм наклона печи. Механизм наклона печи предназначен для слива готовой плавки в разливочный ковш, скачивания шлака через порог печи в шлаковню, при заправке печи и аварийных ситуациях. Угол наклона печи при сливе металла обычно составляет 40, чтобы не оставался металл на подине после наклона печи до конца, а при скачивании шлака - 12…15. Механизм наклона печи должен обеспечивать плавное и регулируемое по скорости перемещение печи, надежное торможение в любой точке траектории печи. Конечные выключатели автоматически отключают привод в крайних положениях. При наклоне печь всегда должна быть отключена. На некоторых электропечах кроме электрической защиты (конечный выключатель) при наклоне печи в крайнее положение для слива металла предусматривается механическая защита в виде упорного устройства, обеспечивающая остановку печи в крайнем положении (на 2 позже, чем отрегулирован конечный выключатель). Перед наклоном печи для слива должен быть отключен печной трансформатор, приподняты электроды над металлом, чтобы при сливе металл их не захлестнул. Привод наклона дуговых сталеплавильных печей может быть электромеханический или гидравлический. Новая серия высокомощных печей оборудована гидравлическим приводом наклона печи. У этих печей на двух фундаментах установлены два гидроцилиндра передающие усилие опорным секторам наклона. Гидравлические насосы находятся в отдельном помещении. Гидропривод наклона имеет две скорости перемещения. Гидравлический привод механизма наклона более компактен, чем электромеханический. Гидропривод обеспечивает плавное (бесступенчатое) регулирование движения, но требует более тщательного ухода в процессе эксплуатации. В случае необходимости рабочий гидроцилиндр заменяют резервным. Возможны утечки рабочей жидкости под печь; применяемые в настоящее время рабочие жидкости в системе гидропривода обладают способностью воспламеняться.

Механизмы загрузки шихты. Загрузка шихты в дуговые сталеплавильные печи механизирована. Применяют два способа загрузки шихты: через рабочее окно мульдами и сверху загрузочной бадьей с раскрывающимся дном. Второй способ имеет следующие преимущества: значительно уменьшается продолжительность загрузки, что способствует увеличению производительности и снижению расхода электроэнергии.

Механизм подъема свода предназначен для подъема свода на высоту - 150-250 мм при выполнении операций выкатывания ванны печи или отворота свода перед загрузкой шихты в печь.

Механизм поворота свода предназначен для поворота свода перед загрузкой шихты в рабочее пространство печи.

Электрододержатели служат для закрепления графитированных электродов, их перепуска, подвода к электродам электрического тока, перемещения совместно с электродом по ходу плавки с заданными скоростями и необходимыми остановками.

Механизмы перемещения электродов выполняют с электромеханическим или гидравлическим приводами.

В гидравлическом механизме перемещения электрододержателя используется давление рабочей жидкости. В этом механизме плунжер шарнирно крепится к телескопической стойке, а другой стороной к неподвижной опоре. Если в плунжер под давлением подают рабочую жидкость, то электрододержатель с электродом поднимаются. Опускание производится под действием силы тяжести электрододержателя и электрода. В процессе плавки на дуговой сталеплавильной печи электрододержатель и электрод перемещаются непрерывно, поэтому механизмы перемещения электродов должны находиться в исправном состаянии. Появление зазоров в зацеплениях в кинематической схеме вследствие износа вызывает холостой ход. В период расплавления металлической шихты электрод перемещается на несколько миллиметров, но во время обвала шихты необходимо достаточно быстро поднять электрод на высоту 100-200 мм чтобы уменьшить продолжительность короткого замыкания электродов при обвале шихты. Система автоматического регулирования мощности настраивают на форсированный подъем при обвале шихты. Следовательно, в сочетании с автоматическим регулированием механизм перемещения электрододержателей и его привод должны обеспечивать достаточную скорость, точность выполнения задания, быстрое торможение при остановке. В электрической схеме предусмотрена возможность автоматического или ручного управления. Максимальная скорость перемещения электрододержателей на спуск составляет 1…1,5 м/мин, на подъем в два-три раза больше.

Кроме приведенных механизмов и устройств, печь оборудована установкой водоохлаждаемой кислородной фурмы для ввода кислорода в печь, системой очистки газов.

Установка для ввода кислорода (в случае если печь ею оснащена) предназначена для интенсификации сталеплавильных процессов путем ввода кислорода в расплавленный металл, состоит из водоохлаждаемой кислородной фурмы, механизма ее перемещения и системы труб и рукавов для подвода кислорода и охлаждающей воды к фурме. Фурма со всеми ее механизмами и системами располагается на специальной цеховой площадке и вводится в печь под наклоном через свод. Автоматическое регулирование расхода энергоносителей и отключение их подачи осуществляется специальной арматурой.

2.4 Технология плавки металла