Файл: Пирожников, В. Е. Автоматизация контроля и управления электросталеплавильными установками.pdf

Г л а в а IV

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ПЛАВКИ В ДУГОВЫХ

СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ

1.Общие закономерности тепловых процессов

иэнергетических показателей ДСП

Вдуговых сталеплавильных печах тепловые потери достигают 40—45% от общего количества энергии, выделяемой в печи [41. Абсолютные значения тепловых потерь и доля их в общем балансе

энергии зависят от емкости, конструкции и состояния печи, а также от технологии выплавляемой стали.

При исследованиях, расчете и выборе оптимального электриче­ ского и теплового режимов выплавки стали каждой марки большое внимание уделяют определению и учету тепловых потерь. Исходное уравнение, которое характеризует энергетический баланс плавки может быть представлено в следующем виде:

Гхим — энергия химических реакций;

Гакк — энергия, полученная шихтой в результате пере­ дачи ей части тепла, аккумулированного в кладке

4 р — суммарное время межплавочного простоя и время простоев за плавку;

Рп т — среднее значение мощности тепловых потерь. На рис. 47 показан типовой характер изменения мощности,

аккумулируемой кладкой, и отдельных составляющих тепловых потерь по ходу плавки в ДСП-20.

В табл. 8 приведен энергетический баланс ДСП-100 для стали 1Х18Н10Т.

J05

Из уравнения (ІѴ-1), рис. 47 и табл. 8 следует, что лишь часть подводимой к печи электроэнергии расходуется на осуществление самих металлургических процессов. Эта часть полезной энергии 1ѴП0Л равна сумме величин WCT + 1ѴШЛ. В соответствии с этим тепловой (г|т) и энергетический (т}эн) к. п. д. с учетом уравнения (ІѴ-1) будут равны

Статистическая обработка экспериментальных данных, получен­ ных в результате исследования большого числа плавок, позволила установить, что абсолютные значения тепловых потерь и их доля в общем балансе энергии существенно зависят от теплового режима печи.

На рис. 48 приведены изменения относительных значений мощ­ ностей тепловых потерь с газами Р’Т и для водоохлаждаемых элемен-

106

Т а б л и ц а è

Энергетический баланс ДСП-100 (для стали IX18H10T)

тов Рв в зависимости от температуры футеровки 1 печей емкостью 20, 40, 50 и 80 т (за единицу приняты соответствующие величины потерь при 800° С).

На рис. 49 показан характер изменения суммарной мощности тепловых потерь с наружной поверхности печей Рп в зависимости от их емкости G по ходу кампании по футеровке (а) и изменение общей Я2 и удельной Ps/G мощности тепловых потерь, и мощности, аккумули­ рованной футеровкой в тех же печах (б) в зависимости от типа вы­ плавляемой стали (/ — шарикоподшипниковая, II — нержавеющая). Отношение общей мощности Р% {НИ) при выплавке этих сталей полу­ чилось практически одним и тем же (около 1,25) во всех печах.

На рис. 50 приведены зависимости энергетического к. п. д. (г|эн) и удельного расхода электроэнергии WYA от емкости печи G при вы-

1 Температуру футеровки измеряли в зоне стен, расположенной напротив элек­ трода «дикой» фазы.

107

плавке тех же сталей (/ и //); соот­ ношение И II также практически не зависело от емкости печи.

На основе полученных данных выявлен ряд общих закономерностей.

В периоды очистки и заправки печи часть энергии, аккумулиро­ ванной в ее футеровке, расходуется на компенсацию тепловых потерь (с наружной поверхности печи, от водоохлаждаемых элементов и на нагрев воздуха, проходящего через печь), а также на нагрев заправоч­ ных материалов, забрасываемых на подину и откосы. При выкаты­ вании печи для загрузки шихты значительное количество энергии,

Емкость печи в, т

Р и с . 49. Изменение мощности тепловых потерь с поверхности печей Р п в зависимости от

(100/20 — отношение потерь Р д на соответствующих плавках)

108

уменьшаются после выпуска металла из печи. После обвала шихты эти потери начинают заметно возрастать. При повышении темпера­ туры внутренней поверхности футеровки в два раза тепловые потери

сводой возрастают примерно в три раза. Мощность тепловых потерь

сводой Рв можно считать приблизительно пропорциональной тем­ пературе футеровки в степени 1,5.

При выплавке стали из дуговых печей выносится большое коли­ чество пыли (10— 14 г/м3) и газов (375—400 м8/т стали в час при 1450—1500° С), особенно значительное в период продувки ванны кислородом. При отсутствии специальных устройств газоотсоса эти газы выходят из печи через неплотности рабочего окна и зазоры между электродами и кладкой свода, что сопровождается соответствующим подсосом холодного воздуха в печь через неплотности рабочего окна. В результате этого снижается температура рабочего пространства происходит окисление элементов металлической шихты и электродов и усиливается износ центральной части свода. Потери с газами могут достигать 11% энергии, расходуемой в течение плавки. Чем выше емкость печи, тем меньше относительное изменение мощности тепло­ вых потерь с ее поверхности по ходу кампании печи по футеровке (см. рис. 49, а). Менее значительное увеличение мощности тепловых потерь на печах большей емкости можно объяснить меньшей тепловой нагрузкой на стены и свод и большей толщиной футеровки стен.

109