![]() |
![]() |
![]() |
1.2 Теплообмен в ванне ДСП |
Большой практический интерес представляет распределение интенсивности излучения дуги по поверхности ванны металла.
Для схемы, изображенной на рис. 1.4, интенсивность облучения поверхности ванны в функции расстояния от дуги может быть выражена формулой:
Анализ формулы 1.4 показывает, что примерно 90% всего первичного излучения дуги на ванну попадает на круг (горячую зону) диаметром:
Рис. 1.4. Излучение дуги на ванну
Эта формула близка к найденному проф. В.С. Кочо экспериментальному значению диаметра горячей зоны:dг.з.2dэл.
При наличии на поверхности ванны малотеплопроводного шлака размеры горячей зоны могут быть даже меньше.
Температура горячей зоны значительно выше остальной поверхности ванны и кладки, поэтому горячая зона может излучать на кладку заметное количество тепла.
При относительно малом расстоянии между электродами можно с известным приближением рассматривать круг, описанный вокруг электродов, как общую горячую зону. На рис. 1.4.6 последняя обозначена как dг.з..
Таким образом, ванна прогревается тремя (в общем случае несколькими) сосредоточенными источниками тепла.
В соответствии со схемой на рис. 1.4.а можно рассматривать часть объема ванны вокруг дуги как полушар диаметром dг.з. с внутренним источником нагрева, а весь объем ванны как шаровой слой с внутренней поверхностью dг.з и внешней поверхностью – подиной.
Таким образом, ванна прогревается тремя (в общем случае несколькими) сосредоточенными источниками тепла.
В соответствии со схемой на рис. 1.4.а можно рассматривать часть объема ванны вокруг дуги как полушар диаметром dг.з. с внутренним источником нагрева, а весь объем ванны как шаровой слой с внутренней поверхностью dг.з и внешней поверхностью – подиной.
Для шаровой стенки перепад температур при стационарном теплообмене выражается:
где Q - стационарный тепловой поток, Вт;
Dв, Dн - внутренний и наружный диаметры стенки, м;
э - эффективный коэффициент теплопроводности, Вт/м•град.
Из выражения (1.6) следует:
- при неизменной толщине элементарного шарового слоя его тепловое сопротивление уменьшается с удалением от центра примерно пропорционально D2;
- температурный градиент неравномерен: наибольший в зоне дуги и наименьший - у дна ванны.
Таким образом, тепловое поле в ванне (при отсутствии конвекции и э=const) - резко неравномерное даже при стационарном тепловом потоке.
Из формулы (1.6) следует, что возможны три способа уменьшения : увеличение
э, увеличение Dв (т.е. dг.з.) и уменьшение Q.
Величину увеличивают путем перемешивания металла, создающего конвективную теплопередачу. Перемешивание осуществляют различными средствами: вдуванием газа, механическим путем, электромагнитным путем.
В зоне дуги конвекция обусловлена током дуги и является его функцией, т.е. усиливается с увеличением силы тока. Эта конвекция значительно снижает градиент температур в области, близкой к дуге.
Увеличение dг.з. может быть получено увеличением силы тока дуги, а значит lд, а также увеличением диаметра электрода.
Уменьшение величины Q может быть достигнуто снижением мощности дуги или увеличением теплового сопротивления системы ванна-подина.
Однако уменьшать мощность нельзя т.к. это затягивает плавку и снижает производительность печи. Увеличение теплового сопротивления подины является малоэффективным.
Практически можно влиять на равномерность прогрева ванны только изменением э и увеличением dг.з..
![]() |
![]() |
![]() |
1.2 Теплообмен в ванне ДСП |