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

Вследствие более высокой тепловой нагрузки на печах меньшей мощности футеровка изнашивается быстрее, что приводит к более быстрому росту тепловых потерь.

По данным, представленным на рис. 49, определены эмпирические зависимости тепловых потерь с поверхности печей от емкости печи на различных этапах кампании по футеровке.

где К — коэффициент, зависящий от числа плавок N, проведенных после ремонта футеровки печи:

К............................... 33—34 43 49

Средние значения суммарной мощности тепловых потерь и мощ­ ности, аккумулированной кладкой, для ДСП емкостью от 5 до 100 т могут быть подсчитаны по формулам:

для шарикоподшипниковой стали

Чтобы ориентировочно оценить суммарную мощность тепловых потерь для указанных выше марок стали в отдельные периоды плавки, можно принимать, что в период плавления эта величина составляет около 0,8Ps, а в периоды окисления и восстановления 1,1— 1,2Ръ, указанной на рис. 49.

Для печей емкостью 5— 100 т (рис. 50) соотношение удельного расхода электроэнергии Ц?уд и энергетического к. п. д. (тіэн) при выплавке шарикоподшипниковой (/) и нержавеющей (II) сталей практически одинаково. На этом основании можно приблизительно оценить энергетические показатели при выплавке любой иной стали (III) в любой из однотипных печей рассматриваемой серии (верхний

Отсюда следует, что для печей однотипной конструкции, но раз­ личной емкости X должна существовать приближенная эмпирическая зависимость, по которой можно определить их энергетические пока­ затели (если известны соответствующие значения для печи емкостью G = 100 т) при выплавке той же стали:

^УД

110

мощность дуг, выделяемая ниже уровня металла

При неизменной электрической мощности влияние электрического режима на условия нагрева металла и футеровки определяется следующими основными явлениями. Чем больше сила тока, тем больше диаметр анодно-катодного пятна и мениска на поверхности жидкого металла, тем больше тепла передается металлу через эту поверхность, нагреваемую до температуры его кипения, тем больше должна быть подъемная сила, вызывающая турбулентное движение металла под дугой. Такой же эффект движения металла вызывают электромагнитные силы, пропорциональные квадрату силы тока и обусловленные взаимодействием токов растекания и магнитных полей в металле. Раскаленные газы и пары металла и шлака, которые с большой скоростью выносятся из дуги и движутся к близлежащей части стены печи, вызывают интенсивное движение и нагрев шлака. Этот вид теплопередачи зависит от силы тока и мощности дуги. При увеличении силы тока в результате сближения нижнего торца элек­ трода с ванной усиливается его экранирующее действие и умень­ шается количество тепла, излучаемого дугой на футеровку.

Таким образом, в результате всех упомянутых выше явлений с увеличением силы тока количество тепла, передаваемого ванне от дуги, увеличивается, а количество тепла, излучаемого ею на футе-

температуры футеровки; т)т — тепловой к. п. д.;

мощность, передаваемая ванне

Р и с. 52. Характеристика электрического и теплового режимов печи

ровку, уменьшается. При неизменном напряжении U2 по мере уве­ личения силы тока скорость нагрева металла непрерывно возрастает и достигает максимума кривой мощности Рд (/).

Для каждой печи существует диапазон сил токов h < I < /хехн в пределах которых, увеличивая силу тока и мощность, можно одно­ временно достигнуть как сокращения длительности нагрева металла до заданной температуры, так и уменьшения степени нагрева футе­ ровки.

На рис. 52 для ряда 20-т печей, на которых поддерживаются равные значения мощности Рпол = 3000 кВт = const, построены зависимости силы тока /, длины дуги Ад, скорости нагрева металла ѵыеі (°С/мин), коэффициента мощности cos ф и электрических потерь Рп.а от вторичного напряжения. На рисунке показан качествен­ ный характер зависимостей Рх = Рп_т + Ракк (U2) и температуры /ф (U2), а также даны вычисленные значения теплового г)т и энерге­ тического к. п. д. т]эн.

Анализ зависимостей, приведенных на рис. 52, показывает, что при неизменной полезной мощности и уменьшении вторичного напря­ жения приблизительно на 35% скорость нагрева металла ѵм и тепло­ вой к. п. д. т]т увеличиваются более чем на 40%, а энергетический к. п. д. т]Эн более, чем на 35%.

Таким образом, по мере снижения напряжения и увеличения силы тока на футеровку излучается меньшая часть энергии дуг, а боль­

осуществлялся подогрев примерно на 80° С жидкого металла, зали­

На разных плавках, используя вычислительное устройство, поддерживали неизменной заданную мощность. При исследованиях измеряли температуру нагрева металла tMи футеровки /ф, а также длительность нагрева ін. При одном и том же напряжении (мощности) дуги увеличение толщины слоя шлака сопровождается уменьшением длины открытой части дуги, расположенной выше уровня шлака; при этом снижается излучение дуг на футеровку печи, увеличивается аэродинамическое сопротивление зазора для потока паров и газов, покидающих мениск, растет скорость движения шлака к близлежа­ щей стенке печи и соответственно повышается скорость его нагрева (рис. 53, а).

При постоянных вторичном напряжении и мощности увеличение основности шлака приводит к снижению его сопротивления, вслед­ ствие чего градиент напряжения в столбе дуги уменьшается; в итоге длина дуги увеличивается и соответственно повышается облучение футеровки шлака (рис. 53, б).

и основности (б) шлака при постоянных мощности (3500 кВт) и вторичном напряжении (179 В)

J14