Piec łukowy - budowa

Piec łukowy zbudowany jest z 3 podstawowych grup elementów

1. Kocioł z oprzyrządowaniem

2. Układ doprowadzania energii elektrycznej

3. Elementy pomocnicze mechaniczne, elektryczne i system sterowania

Kocioł z oprzyrządowaniem

Jest to podstawowy element pieca łukowego w którym odbywa się proces metalurgiczny, w przypadku małych, starych pieców kocioł wykonywany jest z tzw. pancerza z blachy stalowej w kształcie pionowego walca z kulisto zakończonym dnem. Wewnątrz wykonane jest wyłożenie z materiałów ogniotrwałych. Wyłożenie w dolnej części tzw. trzonie składa się z 3 warstw materiału:

• Warstwy izolacyjnej ułożonej bezpośrednio na pancerzu pieca, wykonanej z mat „twardych” na bazie Al₂O₃ o grubości 2-5 cm

• Warstwy podstawowej wykonanej z materiałów magnetytowych tzw. kształtek o grubości 30-50 cm

• Warstwy roboczej (mającej bezpośredni kontakt z metalem) wykonanej z drobno zmielonego magnetytu metodą ubijania, o grubości 30-50 cm

Taki sposób wykonania trzonu gwarantuje długotrwałą pracę w sposób bezpieczny, trzon pracuje około pół roku pomiędzy remontami wykonując kilka tysięcy wytopów. W górnej części trzonu wykonane są 2 otwory, jeden na tzw. okno robocze (służy do operacji technologicznych: pomiar temperatury, wprowadzanie tlenu, drobnych materiałów żużlotwórczych, obserwacji procesu itd. wymiar około 1m²), po przeciwnej stronie jest otwór tzw. spustowy w którym wylewa się ciekły metal po wykonaniu wytopu (przekrój okrągły o średnicy 50-60cm) na zewnątrz tego otworu wykonuje się tzw. rynnę spustową, którą płynie ciekły metal (do kadzi podstawionej pod piecem). Ściany pieca wykonywane są z kształtek magnetytowych lub chromo magnetytowych w postaci muru wzdłuż pancerza o grubości ok. 50cm. W nowoczesnych konstrukcjach w bardziej narażonych na wysoką temperaturę miejscach w zewnętrznej części wstawiane są tzw. chłodnice wodne, celem zwiększenia trwałości ścian.

W przypadku nowoczesnych, dużych pieców kocioł składa się zazwyczaj z dwóch oddzielnych elementów:

• Dolnego – część trzonowa

• Górnego – ścian

Część dolna wykonana jest podobnie jak poprzednio z wyjątkiem kształtu (poza częścią czaszy mieliśmy tzw. balkon w którym w dnie wykonany jest otwór spustowy. Piece takie nazywane są EBT (eccentric bottom topping)

Ściany wykonywane są jako elementy chłodzone wodą, najczęściej w postaci systemu rur stalowych, z przepływającą wewnątrz wodą chłodzącą. Stosuje się 3 systemy chłodzenia:

• Zimne

• Gorące

• Wyparkowe

Sklepienie

Elementem przykrywającym kocioł od góry jest tzw. sklepienie (rodzaj pokrywki) które zamyka kocioł od góry wykonane jest dla małych pieców z pierścienia stalowego na którym układa się kształtki ogniotrwałe w kształcie czaszki (na bazie Al₂O₃)

Nowoczesne, duże piece mają sklepienie wykonane z elementów chłodzonych wodą, podobnie jak ściany. W sklepieniu wykonane są 3 otwory, do wykonania elektrod grafitowych oraz czwarty otwór do odciągu gazów

Układ zasilania energii elektrycznej

Obejmuje:

1. Sieć zasilającą (wysokiego napięcia)

2. Wyłącznik i odłącznik pieca

3. Transformator piecowy (transformacja prądu sieci zasilającej na parametry łuku)

4. Tor wielkoprądowy (element doprowadzający energię od transformatora do elektrod w taki sposób aby umożliwić połączenie nieruchomego transformatora z ruchomymi elektrodami gdzie płynący prąd jest rzędu kilkadziesiąt kA, składa się z 3 elementów: przewodów szynowych stanowiących końcówkę uzwojeń transformatora, przewodów giętkich w kształcie litery U oraz przewodów rurowych umieszczonych nad sklepieniem na specjalnych uchwytach (ramionach nośnych) zakończonych uchwytami elektrod grafitowych

Urządzenia pomocnicze

1. Manipulator – jest to ramię usadowione przed oknem roboczym pieca z uchwyconymi w nim lancami. Lance są to rury stalowe mające możliwość poruszania się w taki sposób aby ich końce sięgały do wnętrze pieca, mając możliwość penetrowania w dowolne miejsce. Służą one do wdmuchiwania: tlenu gazowego lub materiałów nawęglających lub spieniających (nawet 50m³ tlenu na tonę stali)

2. Palniki gazowo-tlenowe – celem intensyfikacji procesu roztapiania złomu w ścianach pieca umieszcza się palniki gazowo tlenowe, w których spalanych jest gaz (najczęściej ziemny, czasami olej opałowy) a powstała energia cieplna kierowana jest w tzw. zimne strefy pieca. Stosuje się różne układy palników:

   1. 1 umieszczony w oknie roboczym z możliwością jego sterowania tak aby płomień dosięgał w dowolne miejsce objętości pieca

   2. 3 palniki umieszczone na stałe w ścianach po obwodzie pomiędzy elektrodami

   3. Często umieszcza się palnik w rejonie otworu spustowego