МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 136

А — с дугой прямого действия; б — с дугой косвенного действия; 1,5 — электроды; 2 — газовая камера; 3 – изоляционная прокладка; 4 — сопло; б — обрабатываемый материал; 7 — ис­точник питания

Электродные электродуговые плазмотроны

1 2 3 4 1 2 А

Рис. 65. Классификация электродуговых плазматронов:

1— газожидкостная стабилизация; 2— магнитная стабилизации 3 — стабилиза­ция дуги степкой; 4 — комбинированная стабилизация дуги

Энергия ох дуги к обрабатываемому материалу передается струей плазмы, нагреваемой столбом дуги. Такого типа плазматроны применяют для обработки неэлектропроводных материалов (напыление, нагрев, химический синтез). В пяазматронах с дугой прямого действия анодом является обрабатываемое изделие, имеющее достаточно большую элект­ропроводность.

Работа плазматронов характеризуется его мощностью, составом, температурой и скоростью плазменной струи, ра­бочим давлением, промышленным к. п.д. (отношение полной мощности струи ко всей потребляемой электрической мощнос­ти) и ресурсом работы. Эти показатели для дуговых плаз­матронов изменяются в следующих пределах: мощность до 20 МВт; температура струи 3000-50000 К; скорость струи на выходе из плазматрона I-IO4 м/с; диапазон рабочего давле­ния IO"3-10 атм, к. п.д. 75+90%; ресурс работы опреде­ляется, главным образом, эрозией электродов и достигает сотен часов. Эрозия электродов происходит из-за тепловых перегрузок и в ряде случаев в результате химического взаимодействия материала электродов с плазмаобразующим газом.

Плазменная технология находит широкое распространение в химии (получение оксида азота, ацетилена, цианистых и фтористых соединений, ционамида кальция, нитридов метал­лов, карбида кремния и др.), цветной и черной металлургии (получение чугуна и стали, переплав, обработка металлов, сварка, резка, наплав и напыление). В черной металлургии особо перспективным является прямое получение железа.

Типы агрегатов для осуществления восстановительных процессов

Плазменные восстановительные процессы и агрегаты для их осуществления должны удовлетворять следующим основным требованиям: высокая единичная мощность агрегата; непре­рывность процесса; возможность переработки как окускован – ного, так и пылевидного железорудного сырья — продукта обогащения; эффективная передача тепла от электрической дуги к перерабатываемому материалу; высокая эффективность использования восстановителя; эффективное разделение металла и шлака; минимальный унос перерабатываемого мате-

297

Риала; piauHOHaflbHoe использование отходящего тепла и вос­становленной способности газа.

Применение плазменной технологии для осуществления восстановительных процессов позволяет создавать легко управляемые агрегаты малых габаритов и металлоемкости и, следовательно, капиталоемкости, с высоким уровнем механи­зации и автоматизации. Благодаря миниатюризации агрегатов снижаются вредные экологические последствия: применение водородсодержащих газов, а в последующем водорода в ка­честве восстановителя снижает вредные выбросы в атмосфе­ру, существенно снижаются расход воды для охлаждения агрегатов. Плазменная технология позволяет создавать малостадийные и даже одностадийные металлургические про­цессы.

В настоящее время имеется много предложений по осу­ществлению плазменных восстановительных процессов. Однако все они находятся в стадии лабораторных или мелкомасштаб­ных полупромышленных исследований. Все агрегаты для вос­становительных процессов можно разделить на противоточные и прямоточные.

К противоточным можно отнести предложение по вдуванию в доменную печь горячего восстановительного газа, полу­чаемого в плазменных генераторах из природного или колош­никового, коксового газов и других видов топлива. Горячий восстановительный газ в этом случае вдувается в доменную печь через сопла типовых устройств для подачи дутья (рис. 66). Плазменный генератор устанавливается на прили-.

Рис. 66. Установка плазменного генератора на сопле устройства для подвода дутья в доменную печь:

1 — плазменный генератор; 2 — воздушная фурма; 3 — футеровка; 4 — сопло

В сушилку для концентрата