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

На рис. 172, б показан Другой образец полученных кривых. Для этого опыта были сохранены все параметры, которые были при­ няты в предыдущем случае, только зазор между электродами уве­ личен в три раза.

Как видно, кривая сопротивления трубок тока выпрямилась и на­ растание сопротивления от трубки к трубке идет почти прямоли­ нейно. Вследствие этого в кривой плотности тока исчезла верхняя выпуклость и она подчиняется гиперболическому закону.

Однако вся серия опытов показала, что скорость затухания плот­ ности тока зависит от параметров ванны. В одних случаях она больше, а в других меньше. Ток, стекающий по электроду по крайней трубке тока, не ниже 40—45% тока первой трубки, расположенной непо­ средственно у торца электрода.

Следовательно, передача тока происходит по всей длине электрода, погруженного в шихту, причем участие крайних слоев шихты при­

В каждом варианте после снятия кривых поля определяли влия­ ние размеров тигля на суммарный ток, стекающий с верхнего элек­ трода на подовый электрод. Сначала регистрировали ток, стекающий с электрода при его полном погружении в шихту. Затем, под торцом электрода делали выемку в шихте цилиндрической формы диаметром, равным диаметру электрода, и определяли ток, стекающий со всей боковой поверхности электрода. В дальнейшем под электродом рас­ ширяли зону тигля и измеряли ток при различных диаметрах элек­ трода. Так как с изменением D3 и dM.э изменяется форма тигля, нами приведено испытание при различных значениях этих параметров. Электроды брали диаметром 10; 20 и 30, зазор — 3; 6 и 9 см. С уве­ личением dMэ диаметр тигля уменьшается, а высота его свода уве­ личивается. Для создания единообразия при изменении формы тигля было принято, что при dMэ, равном 3; 6 и 9 см, высота свода h со­ ставляла соответственно 4; 7,5 и 11 см. Эти значения и h были сохра­ нены при всех диаметрах электродов.

На рис. 173, а—в приведены графики, построенные по резуль­ татам измерений. Для удобства сравнения ток, стекающий с боковой поверхности электрода при Д = 1 0 см и dM.э = 3 см, принят за 100% (см. рис. 173, а). Следует иметь в виду, что радиус ванны при всех вариантах остается постоянным.

В первом варианте толщина слоя шихты вдоль радиуса ванны составляла 18, во втором — 13, а в третьем — 8 см.

Как видно из кривых, во всех случаях с увеличением радиуса тигля ток шихты уменьшается. Однако тенденция изменения тока на различных участках различна. Если радиус тигля мал, то при его изменении ток изменяется мало; когда толщина проводящей шихты резко уменьшается, ток начинает сильно падать и в пределе приближается к нулю.

237

т

Чем больше диаметр электрода и, следовательно, меньше тол­ щина шихтового слоя, тем резче изменение диаметра тигля отражается

вызывает уменьшение тока на 8—9%.

В печи мощностью 10 MBA при диаметре электрода 385 см зазор между электродом и футеровкой составляет ~ 75 см. Поэтому в этих печах небольшие изменения радиуса тигля должны вызвать значи­ тельное изменение тока шихтовой проводимости.

Д. Зависимость полного тока и сопротивления ванны от зазора между электродом и подом

Эта зависимость весьма важна, так как позволяет выяснить, каково влияние смещения электрода на режим работы печи.

Чтобы исключить из рассмотрения ток, текущий с торца элек­ трода на под, во всех опытах под торцом делали цилиндрические вы­ емки и благодаря этому рассматривали ток, текущий только с боко­ вой поверхности электрода.

Была проведена серия опытов при различных положениях и раз­ личных диаметрах электрода.

Во всех вариантах с увеличением зазора dM.э ток уменьшается. На рис. 174, а представлены три кривые изменения силы тока в за­ висимости от зазора при трех различных диаметрах электрода (без учета деформации тигля).

Сравнение этих кривых показывает, что с увеличением диаметра электрода зависимость силы тока от величины зазора становится резче.

238

Значительно больший интерес представляет другая серия опытов (с учетом деформации тигля), результаты которых представлены на рис. 174, б.

С изменением посадки электрода меняются радиус и высота свода тигля. Поэтому при определении зависимости силы тока от величины зазора должны быть учтены и изменения размеров тигля. Эти изме­ нения учтены в последней серии опытов. Опыты проведены с электро­ дами тех же трех размеров. Для каждого значения зазора dMэ мы принимали определенную высоту погружения торца электрода в ти­ гель Дh и определенное значение разности между радиусами элек­ трода и тигля Аг1. Значения величин, при которых проводили опыты, следующие:

При выборе этих параметров исходили из тех соображений, что с увеличением зазора dM,э радиус тигля уменьшается, а длина уве­ личивается.

И эта серия опытов показала, что с увеличением зазора dMэ ток шихтовой проводимости уменьшается.

Однако сравнение кривых рис. 174, а и б показывает, что зави­ симость тока от зазора dM.э во втором варианте (с учетом деформации тигля) значительно меньше, чем в первом.

Это объясняется тем, что при углублении электрода в ванну зазор уменьшается и вместе с тем уменьшается высота свода тигля и длина трубок тока. В результате этого уменьшается суммарное сопротивле­ ние ванны и ток растет. С углублением электрода увеличивается радиус тигля, что в конечном счете приводит к уменьшению сечения проводящего слоя шихты, к увеличению сопротивления ванны и уменьшению тока. В зависимости от этих факторов ток либо умень­ шается, либо увеличивается. В результате уменьшения проводящего слоя шихты смягчается зависимость тока от зазоров.

D fW cri

зс Г

Е. Зависимость силы тока от диаметра электрода

Для определения этой зависимости был проведен ряд экспери­ ментов с электродами различных диаметров и различными зазорами при постоянном диаметре ванны.

Несмотря на широкий диапазон колебаний радиуса электрода, при заданном зазоре сила тока оставалась почти постоянной.

На рис. 174, а и б были приведены кривые зависимости силы тока от величины зазора. Эти же кривые по существу характеризуют зависимость силы тока от диаметра электрода. Из них видно, что если, например, при dM3 = 3 см диаметр электрода меняется от 10

Диаметр электрода печи выбирают, исходя не только из электри­ ческих, но и из технологических соображений. Резкое уменьшение диаметра электрода в мощной печи привело бы к расстройству ее хода. Поэтому на основании полученных результатов можно сделать весьма важный вывод. В пределах, допустимых по технологическим соображениям, изменение диаметра электрода почти не влияет на ток. Следует иметь в виду, что в трехфазных печах дело обстоит совершенно иначе.

4, Экспериментальн'ое исследование электрического поля трехфазной печи

А. Модель трехфазной печи

Электрическое поле в трехфазной печи имеет сложное строение и характер его зависит прежде всего от расположения электродов.

Теоретическое исследование строения поля трехфазной печи освещено в ряде работ. Оно показывает, что в трехфазных симметрич­ ных печах, в которых электроды расположены по вершинам равно­ стороннего треугольника, на оси симметрии печи возбуждается вра­ щающееся поле постоянной величины. По мере удаления от этой оси частота и скорость вращения поля меняются, но внутри треугольника распада оно продолжает оставаться вращающимся. Вне этого тре­ угольника оно превращается в пульсирующее поле.

В прямоугольных печах, в которых электроды расположены в ряд, электрическое поле в любом сечении ванны имеет пульсиру­ ющий характер.

Возникающие в ванне печи электрические и магнитные поля определяют как индукционные токи, так и токи шихтовой проводи­ мости.

При рассмотрении трехфазного поля следует отличать мгновенное распределение поля от эффективного. Первое из них в любой точке

?40