Конструкции и проектирование электропечей
  1.3 Теплообмен в свободном пространстве ДСП

Кладка печи в зависимости от степени ее экранирования получает большую или меньшую долю мощности дуги и участвует в теплообмене между дугой и ванной.

Только в начале периода плавления, когда дуга полностью закрыта электродом и твердой шихтой и не излучает на кладку свода и стен, последняя не получает тепло от дуги, но отдает аккумулированное тепло холодной шихте.

Рассмотрим случай, когда дуга горит на жидком металле и экранируется только электродом и шлаком.

В зависимости от степени экранирования дуги возможны две принципиально различные схемы теплообмена дуга-кладка-ванна (см. рис. 1.5):

  1. При незначительном экранировании дуги (рис. 1.5.а), что выполняется при малом dэл/Uд или hш/lд т.е. тонком слое шлака, ванна нагревается частично теплом, поступающим в результате теплопроводности от горячих зон, но в основном от кладки, излучающей получаемое ею от дуги тепло на шлак, передающий тепло металлу. При такой схеме тепло-токов температура кладки должка быть выше темпе¬ратуры шлака, а температура шлака - выше температуры металла. Распределение тепловых потоков по данной схеме характерно для небольших печей с тонким слоем шлака. В крупных печах такая схема возможна, когда вследствие особенностей технологического процесса образуется тонкий слой шлака, т.к. именно шлак ограничивает тепловой поток между кладкой и металлом.
  2. При сильном экранировании дуги (большая величина dэл/Uд и hш/lд ), что имеет место при толстом слое шлака на крупных печах, металл нагревается, главным образом, в результате теплопроводности от горячих зон под дугами (см. рис. 1.5.б). Шлак, находящийся за пределами горячих зон, и кладка получают в этом случае наибольшую часть тепла от металла. В этом случае температура шлака на значительном расстоянии от дуги будет меньше температуры металла, а температура кладки меньше температуры и шлака и металла. На практике в различные периоды плавки тепловые потоки распределяются по схеме, промежуточной между схемами на рис. 1.5.а и 1.5.б.

Схема теплообмена в свободном пространстве ДСП

Рис. 1.5. Схема теплообмена в свободном пространстве ДСП

Сравнение этих двух схем позволяет сделать вывод о том, что схема, изображенная на рис. 1.5.а менее благоприятна для стойкости футеровки, но более благоприятна для ведения технологического процесса. В последнем случае шлак горячей металла на всей площади зеркала ванны. С другой стороны слишком низкая температура футеровки в конце энергетического периода заканчивает расплавление шихты на откосах.

Распределение тепловых потоков должно быть таким, чтобы температура футеровки в технологический период находилась в пределах, наиболее благоприятных для металлургического процесса.

Таким образом, верхний и нижний пределы температуры футеровки необходимо автоматически регулировать.

Процессы теплообмена в системе дуга-кладка-ванна весьма сложны и известные методы расчета позволяют только приближенно находить рациональные соотношения основных размеров рабочего пространства. Точный же теоретический расчет температурного и теплового режима внутренней поверхности в настоящее время невозможен, тем более, что процессы теплообмена осложняются факторами, не поддающимися вычислению: экранирующее действие твердой шихты, наличие дымовых газов, отклонения геометрических размеров и др.

  1.3 Теплообмен в свободном пространстве ДСП
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ