Файл: Сисоян, Г. А. Электрическая дуга в электрической печи.pdf

Следовательно, за рассматриваемый период печь должна была работать исключительно по принципу печи сопротивления. Действи­ тельно, как видно из осциллограмм, кривые силы тока и напряже­ ния — чистые синусоиды без искажений. Через 8 мин после пуска сила тока достигает 18 кА, а мощность — 4300 кВт.

Несмотря на то что электроды оставались неподвижными благо­ даря разогреву шихты и повышению электропроводности последней, сила тока и мощность печи продолжали нарастать.

Через 10 мин после пуска сила тока достигла 20—21 кА при мощ­ ности 5000 кВт.

Следующая осциллограмма (рис. 138, е) записана спустя 13 мин от начала пуска печи при силе тока 24 кА, мощности 5300 кВт и фазовых напряжениях 80—70— 85 В.

Кривые силы тока и напряжения и при этом режиме весьма близки к синусоиде, хотя у кривой напряжения в периоды пиков уже заме­ чалось некоторое искажение.

С течением времени нарастание тока продолжалось. Спустя 25 мин после пуска печи сила тока повысилась до 28 кА при мощности 6200 и напряжениях фаз 80— 73—88 В.

Из осциллограммы, снятой в этот момент, т. е. после увеличения силы тока (/') и заглубления электродов в шихту и'ф (рис. 138, ж), видно, что кривые силы тока и напряжения остаются почти синусо­ идальными.

Во время горячего простоя печи, как указано выше, шихта обычно остывает и прилипает («примерзает») к телу электрода, вследствие чего увеличивается сила трения электрода о шихту. Поэтому после горячего простоя, в первый период пуска, во избежание излишних механических напряжений в теле электрода и возможных его по­ ломок, печь обычно работает при неподвижных электродах.

После того как ванна достаточно разогреется и шихта вокруг электродов достаточно оплавится и освободит электрод, последний без опасности его повреждения может быть смещен вверх или вниз.

Весьма важную роль в этом вопросе играет и температурный режим. В период разогрева неравномерность температуры как в осе­ вом, так и в радиальном направлениях тела электрода, обусловли­ вает в последнем дополнительные механические перенапряжения, вызывающие иногда трещины в нем и его поломки.

Это хорошо известно обслуживающему персоналу из практики эксплуатации, поэтому при пуске печи обычно в течение более.или менее длительного периода электроды оставляют неподвижными.

Как было отмечено, этот период в описываемом случае длился 25 мин. По истечении этого времени персонал начал регулировать печь опусканием электрода. Мощность печи была доведена до 7300 кВт при силе тока 35 кА и фазовых напряжениях 80— 65— 82 В.

При увеличении посадки электрода и повышении мощности печи

с6200 до 7300 кВт несомненно в тигле должна была возникнуть дуга.

Вэтом случае существенно важно было^зафиксировать момент возникновения этой дуги, поэтому на той же осциллограмме были

189

зафиксированы ток i' и фазовое напряжение «ф сейчас же после посадки электродов.

В кривой силы тока появились едва заметные следы искажения. Через 42 мин после пуска печи и через 17 мин после начала регу­ лирования электродов были снова записаны значения силы тока и напряжения (рис. 138, з). В момент записи мощность печи составляла

Из дальнейшего будет видно, что искажения силы тока могут быть значительно больше. Это объясняется следующим обстоятельством. Во всех снятых осциллограммах был зафиксирован не ток дуги,

а суммарный ток, состоящий из тока дуги и тока шихтовой прово­ димости. Из осциллограммы, показанной на рис. 138, ж, следует, что ток шихтовой проводимости при мощности 6200 кВт достиг 28 кА. Посадкой электрода ток печи был увеличен до 35 кА, т. е. на 25%. Несомненно, что при посадке электрода изменяется и ток шихтовой проводимости, но если даже пренебречь этим обстоятель­ ством и считать, что при посадке электрода ток растет исключительно вследствие появления дуги, то можно сделать вывод, что ток дуги составляет не более 25% общего тока, зарегистрированного на осциллограмме. Следовательно, если из кривой на осциллограмме вычесть синусоидальную составляющую с эффективным значением 28 кА, то получим ток дуговой проводимости. Естественно, что эта остаточная кривая будет искажена гораздо больше, чем кривая осциллограммы. Суммарная кривая около нулевых точек проходит весьма плавно и мало чем отличается от синусоиды, едва заметные же искажения наблюдаются на осциллограммах в средней части пе­ риода. Это и понятно. В начале появления дуги процесс имеет не­ устойчивый характер и, видимо, дуга горит прерывисто, поэтому она более или менее сильно влияет на кривую суммарного тока в сред­ ней части полупериода. В течение трех часов было сделано еще не­ сколько записей. Чтобы подробнее выявить ход изменения кривой силы тока, вместо вибратора напряжения подключили второй вибра­ тор тока и одновременно записывали ток как методом падения напря­

190

установился ровный температурный режим, обеспечивавший высо­ кую степень ионизации и диссоциации газовой сферы тигля. При таких благоприятных условиях ток в дуге непосредственно следует за ходом напряжения и кривая силы тока имеет такую же форму, как и кривая напряжения дуги. Для проверки результатов этой осциллограммы на той же бумаге была сделана повторная запись через 40 мин. Мощность, ток и рабочий режим печи в целом остались неизменными.

Как видно из осциллограммы, кривые тока Г и напряжения и'ф

ив данном случае оказались синусоидальными.

Вдальнейшем описывается другой вариант работы печи при ином составе шихты и сплава, чтобы показать, что при длительном рабочем режиме кривая силы тока печи может иметь и весьма иска­ женную форму.

4.: Дуга при выплавке силикомарганца

А. Специфические свойства плавки силикомарганца. Теперь рас­ смотрим дугу при выплавке силикомарганца, так как технологиче­ ский процесс производства этого сплава обладает рядом специфиче­ ских свойств, резко влияющих на характер горения дуги, которые описаны ниже.

Силикомарганец содержит ~ 65% марганца, 18— 20% кремния и 15— 17% железа [6].

Следовательно, основным компонентом сплава является марга­

Уже при 400— 500° С идет восстановление М п02 до Мп30 4, а так как температура такого порядка господствует в высоких зонах ванны,

191

Довольно далеко отстоящих от зоны дуги, то, следовательно, часть химических процессов протекает в самой толще шихты.

Вследствие этого на значительном расстоянии от газовой зоны тигля часть шихты плавится и в нижние зоны поступает уже расплав ленная масса.

Наконец, процесс получения силикомарганца характеризуется высокой скоростью схода шихты, достигающей для рассматриваемых печей 4— 5 т/ч.

Эти особенности влияют и на электрические характеристики печи как в период установившегося, так и в период неустановившегося режимов ее работы.

требуется большая длительность вскрытия летки.

Все эти обстоятельства приводят к тому, что температурный режим тигля при выплавке силикомарганца нарушается чаще и дуга горит при менее благоприятных условиях, чем при выплавке ферро­ силиция.

Еще резче меняются условия работы печи при простоях. Во время простоя силикомарганцевой печи жидкая и полужидкая магма с верх­ них горизонтов печи стекает вниз и начинает заполнять газовую

Если электроды оставить глубоко погруженными в ванну, то магма, пристав плотно к электродам, может создать настолько зна­ чительную проводимость от фазы к фазе, что режим работы печи приблизится к короткому замыканию.

Во избежание этого обычно при остановке печи электроды под­ нимают вверх и прикрывают колошник свежей шихтой.

Поэтому при включении после длительного простоя печь обычно забирает значительную мощность по шихтовой проводимости при неподвижных электродах. Но магма, окружающая электрод, на­ чинает быстро проплавляться и на торце электрода возникают пере­ мещающиеся дуги.

Таким образом, синусоидальная кривая силы тока, обуслов­ ленная шихтовой проводимостью, должна очень быстро иска­ зиться.

По мере проплавления магмы и образования тигля ток дуговой проводимости, конечно, нарастает, но все время остается искаженным. Для установления более или менее нормального электрического режима и образования нормального тигля требуется значительно больше времени, чем при выплавке ферросилиция.

192