Графитовый вкладыш защитит металл

Исключить электрическую дугу в зазоре между поверхностями металлического элеткрододержателя и графитового (графитированного) электрода и тем самым защитить металл от прогорания поможет вкладыш, изготовленный из того же материала, что и электрод. Эту идею технически обосновал начальник участка департамента по производству плавленого периклаза (ДППП) Валерий Мартынов.



Его проект «Модернизация контактной щеки электрододержателя на электродуговой печи ДППП» занял второе место в корпоративном конкурсе новаторов в разделе «Механический». Помимо увеличения срока службы электрододержателя, операционное улучшение может дать и ряд других преимуществ.


Электродуговые печи в ДППП предназначены для выплавки различных марок периклаза и алюмо-магниевой шпинели. Периклаз и шпинель плавятся в больших цилиндрических ваннах при температуре порядка 2800 градусов. Такой огромный жар, сопоставимый с температурой на поверхности Солнца, достигается за счёт электрической дуги, возникающей между тремя графитовыми электродами (диаметром 450 мм), на которые подаётся ток. Электрододержатель – это устройство (по сути, зажим), плотно обхватывающее электрод и удерживающее его во время процесса плавления, который длится 11 часов.


Конструкция электрододержателя состоит из токоведущего рукава, механизма зажима электрода и головки с контактной щекой. Для охлаждения контактной поверхности щеки используется медная плита, в теле которой при помощи глубокого сверления организован канал охлаждения. Прижим электрода осуществляется хомутом. Конструкция контактной щеки предусматривает совмещенный токоподвод и подвод охлаждающей воды.


– Недостатком существующей конструкции электрододержателя является нагрев контактной щеки под действием проходящих токов, ударных коротких замыканий и резонансных явлений, – поясняет Валерий Мартынов. – В результате происходит выгорание контактной медной поверхности электрододержателя, к которой прижимается графитовый электрод. Происходит это из-за того, что электроды, поставляемые нашей промышленностью, идут с плюсовым и минусовым отклонениями по диаметру (по ГОСТ 4426-80), что влечет за собой ситуации, при которых контактная поверхность электрод – щека электрододержателя недостаточна. При отклонении диаметра электрода в ту или иную сторону, что практически всегда имеет место, контакт между щекой и электродом недостаточен. Из-за этого в электроконтактном узле возникает высокое контактное сопротивление. Как следствие – вибрация конструкции и возникновение микро-дуги, выгорание контактной поверхности, что требует её зачистки шлифовальным инструментом. Результат – ещё большие отклонения контактных поверхностей.


Решение новатора состоит в изменении конструкции электрододержателя с тем, чтобы между щекой и электродом можно было вставить графитовый вкладыш, представляющий собой плоскую пластинку. В предлагаемой конструкции контакт электрод – щека электрододержателя разделяется на два контакта: щека – графитовый вкладыш; графитовый вкладыш – электрод. Электрический ток, пройдя по трубошинам, переходит на медную часть пластины и далее к плоскостному контакту щека – графитовый вкладыш. Последний прочно и плотно удерживается на медной части при помощи направляющих «ласточкин хвост», а его «сползание» вниз предотвращает нижняя стопорная пластина. Пройдя через графитовый вкладыш, ток подходит к контакту графитовый вкладыш – электрод, который тоже является плоскостным (согласно диаметру электрода по дуге), так как во время перепуска электрода вкладыш и электрод неизбежно «притрутся» друг к другу. Такая конструкция имеет высокую ремонтопригодность. Вместо замены всей контактной щеки достаточно будет заменить только графитовый вкладыш (он, в свою очередь, может быть легко изготовлен из электродного «боя», имеющегося на участке обжига). Сократится время ремонта, соответственно и время простоев электропечей.

Увеличивается эксплуатационная стойкость и надежность электрододержателя в целом.


С учётом затрат на изготовление электрододержателей новой конструкции для десяти печей экономия в первый год составит порядка 3,3 миллиона рублей, а в последующие годы – примерно 8, 7 миллиона. Также в будущем предполагается поставка электродов диаметром до 460 мм, что повлечет за собой изменение радиусной поверхности электрододержателя. Вкладыш поможет обойтись без изготовления новых электрододержателей и замены старых, что исключит дополнительные финансовые затраты.


Фото из архива редакции


Конкурс новаторов организован бюро патентоведения и рационализации Группы Магнезит и проводится в новом формате с 2017 года. Он направлен на раскрытие и развитие творческого потенциала работников, вовлечение персонала в реализацию мероприятий по совершенствованию процессов производства. Состязание проводится по шести разделам: горный, технологический, механический, информационных технологий и автоматизированных систем управления, энергетический, экология, охрана труда и промышленная безопасность. За время существования конкурса внедрено 26 из 54 операционных улучшений, поданных новаторами.