Конструкции и проектирование электропечей
  1.6.3 Энергетический режим технологического периода

Технологический период плавки состоит из ряда последовательных интервалов, характеризуемых различной длительностью, определенным физико-химическим состоянием металла и шлака, тепловым состоянием футеровки, т.е. разным энергопотреблением и соответствующими ступенями мощности.

В окислительный период происходит:

  1. нагрев и расплавление шлакообразующих материалов в количестве Кшл=20-40 кг на тонну стали;
  2. подогрев жидкого металла на Т 100-150К;
  3. протекание химических реакций, сопровождающееся выделением или поглощением тепла;
  4. компенсация тепловых потерь.

При значительном выделении тепла реакций трансформатор временно отключают. Всего в окислительный период используют 1-2 ступени мощности. Технологические интервалы восстановительного периода различны по энергопотреблению, что делает необходимым иметь 3-4 ступени мощности. Для наведения шлака требуется значительные энергозатраты, которые могут быть частично компенсированы отбором тепла у перегретого металла после окислительного периода. Нагрев шлакообразующих материалов происходит теплопроводностью от жидкого металла, а также излучением от нагретой футеровки, особенно на периферии ванны. Электрический режим этой ступени должен обеспечить тепловые потоки от дуг, соответствующие тепловоспринимающей способности футеровки. После наведения шлака достаточной толщины условия тепловой работы футеровки становятся более благоприятными.

При легировании и раскислении металла возможно как поглощение, так и выделение тепла.

Процесс раскисления и легирования стали ферротитаном, 65 и 75% ферросилицием, а также алюминием является экзотермическим, другие ферросплавы усваиваются ванной с поглощением тепла.

С развитием внепечных способов получения стали легирование может быть перенесено в агрегаты типа "ковш-печь", оборудованные дуговым, плазменным или индукционным обогревом.

Для технологического интервала выдержки металла перед выпуском из печи энергозатраты необходимы практически только на компенсацию тепловых потерь для сохранения заданной температуры металла (Smin).

Уровень тепловых потерь через футеровку в восстановительный период повышается на 20-35%, так как футеровка имеет наиболее высокую температуру (выше температуры металла на 100-200 К).

В результате определения энергетического режима получает несколько значений мощности, необходимых для проведения плавки по данной технологии. Объединив близкие по величине значения получают 5-8 ступеней мощности (или напряжения). Соотношение Sном/Smin называют глубиной регулирования мощности, которая колеблется от 3 до 10. Для крупных печей эта величина больше для улучшения теплового КПД.

На рис.1.8 приведен примерный график энергетиче-ского режима плавки в ДСП.

Изменение условий тепловой работы ДСП в различные периоды и этапы плавки

Рис.1.8 Изменение условий тепловой работы ДСП в различные периоды и этапы плавки: I - подготовка печи, ІІ - плавление, ІІІ - окислительный период, IV - восстанови-тельный период

Для определения глубины регулирования мощности необходимо знать максимальное и минимальное вторичное напряжение (высшую и низшую ступени). Автоматический регулятор подбирает необходимую ступень напряжения согласно графика плавки.

Низшая ступень напряжения U2лн используется в конце восстановительного периода плавки, когда в печь вводится минимальная часть мощности трансформатора Smin необходимая лишь для компенсации тепловых потерь. Мощность тепловых потерь можно приближенно оценить по формуле:

Тогда значение минимальной мощности трансформатора определится:

При соотношении Sном/Smin (на мощных печах) высшая ступень напряжения должна быть приблизительно в 3 раза больше низшей.

При выборе вторичных напряжений следует учитывать не только чисто электро- и теплотехнические требования, но и требования технологического процесса выплавки, в особенности – относящиеся к периоду выдержки жидкого металла.

Поскольку от величины тока зависит интенсивность перемешивания ванны, в период выдержки металла есть смысл понижать, напряжение и увеличивать силу тока (короткая дуга). Однако, при этом возможно науглероживание металла и такой прием нельзя использовать при выплавке малоуглеродистых сталей.

  1.6.3 Энергетический режим технологического периода
РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ