Дуговые печи нового поколения ( статья )

Металлургия в машиностроении России характеризуется значительным отставанием от требований современных технологий, экологов, экономически расточительно, не соответствует по качеству выпускаемой продукции международным стандартам. Это объясняется многими технико-экономическими причинами, важнейшими из которых является длительное отсутствие серьезных капитальных вложений в данную область, изменением структуры литейного производства и потребности в литье, возросших стоимостей сырьевых и энергетических ресурсов, затрат на охрану окружающей среды. В России в настоящее время еще эксплуатируются мартеновские печи, коксовые вагранки, дуговые печи переменного тока с источниками питания малой мощности без систем пылегазоочистки и компенсации реактивной мощности, экономические и экологические характеристики которых требуют их срочной замены. Не останавливаясь на анализе явно устаревшего оборудования, в котором плавление ведется методом сжигания органического топлива, проанализируем электрические плавильные печи, основными из которых являются индукционные – канальные и тигельные, а также дуговые печи переменного тока, которыми оснащено большинство литейных производств. В литейных цехах работает большое количество индукционно-тигельных печей малой емкости 0,1-0,25 т разной частоты, к основным недостаткам которых следует отнести принципиальную взрывоопасность и технологическую пассивность. Небольшой объем производства позволяет подбирать высококачественную шихту, обеспечивая высокое качество отливок и допустимое воздействие на окружающую среду. Другая ситуация складывается при эксплуатации печей большей емкости, в которых для нагрева металла и его миксирования используют токи промышленной и средней частоты. Плавка, при которой вокруг или под металлом расположены водоохлаждаемые элементы, изолированные от расплава тонким слоем футеровки является принципиально взрывоопасной при любой, даже очень сложной защите. С ростом емкости печей тяжесть последствий аварий возрастает. Индукционные печи технологически пассивны, поэтому качественный металл можно получить только из высококачественной шихты. Освоение индукционных печей средней частоты не устраняет главных недостатков индукционного нагрева. На определенном этапе развития металлургии индукционным печам не было альтернативы, чем можно было оправдать их создание. При появлении альтернативного оборудования применение индукционных печей особенно большой емкости с точки зрения промышленной безопасности и технологической перспективности является следствием инерционности мышления и привыкания к опасной среде обитания, усиленных развернутым их производством во многих странах мира и широкой рекламы. Дуговые печи переменного тока (ДСП) не имеют главных недостатков индукционных печей. Они взрывобезопасны и технологически активны. Однако их эксплуатация сопровождается наличием очень серьезных негативных факторов, в том числе, послужившим причиной развития индукционных плавильных печей. К ним относятся: высокий угар металла, обильные пылегазовыбросы, практическое отсутствие перемешивания расплава, большой угар дорогостоящих графитированных электродов, значительные локальные перегревы расплава, его науглераживание от электродов, интенсивный шум, резкопеременный характер нагрузок на системы электроснабжения, высокий расход электроэнергии, наличие вредных составляющих в отходящих газах. Сумма недостатков ДСП определяет их низкую рентабельность, себестоимость металлургического передела в ДСП резко возрастает после выполнения требований экологов и питающих энергосистем. Установка мощных систем пылегазоочистки, шумозащиты, фильтрокомпенсирующих устройств, статических тиристорных компенсаторов для устранения фликера сопровождается значительным увеличением стоимости основных фондов и последующих затрат на эксплуатацию оборудования, которые никаким образом не компенсируются экономически. В тоже время ДСП являются практически единственным оборудованием для производства высококачественного металла из шихты любого качества и для многих сплавов незаменимы. С целью улучшения параметров дугового нагрева в мире стали широко внедрять дуговые печи постоянного тока. Они широко применяются в металлургическом производстве за рубежом, не проявляя значительных преимуществ перед дуговыми печами переменного тока. Это совершенно объективный факт, поскольку, кроме применения дуги постоянного тока, другие изменения в печи не введены. Дуговые печи постоянного тока нового поколения (ДППТНП) разработаны специалистами Научно-технической фирмы "ЭКТА" в содружестве с рядом ведущих организаций России. Новые печи, электротехнологические процессы в них запатентованы и не имеют мировых аналогов по технико-экономическим и экологическим параметрам при производстве стали, чугуна, сплавов на основе алюминия, никеля, кобальта, меди. Анализ качества металла выплавляемого на всех ДППТНП, введенных в промышленное производство, указывает на очень высокий уровень показателей даже при использовании шихты невысокого качества. Этому способствует возможность проведения на ДППТНП при расплавлении шихты, нагреве расплава и его рафинировании практически всех металлургических операций известных из теории металлургических процессов и малоизвестных, связанных со специально организованным взаимодействием электрической дуги и переплавляемым металлом.