В процессе развития электросталеплавильного производства шла
гонка за сокращение продолжительности плавки. Это достигалось несколькими нововведениями
(газовые горелки, перемешивание ванны, герметизация, подогрев шихты и т.д.).
Но решающую роль в этом сыграло повышение мощности, вводимой в печь от электропечного
трансформатора. Повышение удельной мощности трансформатора происходило стремительно
и достигло 1-1.2 МВА/т. Продолжительность плавки от выпуска до выпуска сократилась в
несколько раз. Но, в связи с быстрым ростом цен на лом, всё больше внимания уделяют
вопросам угара металла в печи.
Высокий угар металла связан с тем, что тепловой поток, падающий от дуг на поверхность
шихты, не может быть усвоен всей массой твердого металла, имеющего более низкую
теплопроводность, чем жидкий металл. Температура поверхности ванны под дугой остаётся
равной температуре кипения металла практически в течение всей плавки. Так как металлом
может быть усвоена только часть тепла передаваемого дугой, то остальная часть этого тепла
идёт на перегрев жидкого металла, контактирующего с дугами. Предполагается, что увеличение
мощности трансформатора приведет к росту интенсивности испарения.
Для доказательства данного предположения проведен оценочный расчет по периодам плавки
стали в сверхмощной ДСП: расплавление шихты и доводка металла (окислительный период).
Интенсивность испарения металла в зависимости от величины вводимой мощности в печь в
разные периоды плавки изменяется не одинаково. Расплавление шихты проводится на длинных
дугах. Следовательно, облучаемая дугами поверхность металла велика. До образования жидкой
ванны металла тепловой поток от дуг практически полностью идет на нагрев, расплавление и
испарение. На поверхности кусков лома образуется пленка жидкого металла. Теплопроводность
жидкой пленки меньше теплопроводности твердого металла, следовательно, условия усвоения
теплового потока ухудшаются. Тепло идет на перегрев этой пленки и интенсивность испарения
с поверхности металла увеличивается (рис.1).
Рисунок 1 - Схема распределения тепловых потоков при проплавлении колодцев в шихте ДСП. Основные формулы, использованные в расчетах:
Рисунок 2 – Зависимость доли испарившегося металла от мощности трансформатора ДСП.
В результате расчетов доля испарившегося составила:
- в период проплавления колодцев 0,0325-0,0667;
- в период окончательного расплавления 0,034-0,054;
- в окислительный период 0,0156-0,016.
Иными словами, выход годного металла за плавку изменяется от 91,75 до 86,31 %. Масса испарившегося металла составляет 9,9-16,4т.
Интенсивность испарения:
- в период проплавления колодцев 4,33-15,33 кг/с;
- в период окончательного расплавления 1,72 - 4,61кг/с;
- в окислительный период 1,15-3,05 кг/с.
Таким образом, полученная зависимость подтвердила рассуждения об увеличении потерь
металлошихты с ростом установленной мощности трансформатора.
Список литературы: 1. Макаров А.Н., Рубцов В.П. Влияние изменения мощности трансформатора на эффективность работы дуговой печи// Электротехника. №2. 1999, с.40-43.
2) Ефроймович Ю.Е., Пирожников В.Е. Закономерности регулирования теплового и электрического режима дуговых сталеплавильных печей //Сталь. 1964. №1.
3) Макаров А.Н., Макаров Р.А. Распределение потоков излучения в дуговых сталеплавильных печах трехфазного и постоянного токов в период расплавления //Известия вузов. Черная металлургия. 1998. №2.
4) Макаров А.Н. Определение угловых коэффициентов излучения линейного источника на параллельные и перпендикулярные плоскости //Теплоэнергетика. 1997. №1.
5) Сосонкин О.М., Шишимиров М.В. Анализ факторов, влияющих на угар металла в дуговой сталеплавильной печи. //Электрометаллургия. 2002.-№12.
6) Шишимиров М.В., Квасов С.А.//Известия вузов. Черная металлургия. 2001. №11. с.18-20.
7) Макаров А.Н. Определение коэффициента полезного действия дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов //Известия вузов. Черная металлургия. 2001. №2. с.12-17.
8) Макаров А.Н., Макаров Р.А. Теплоотдача электрических дуг в плазменно-дуговых и дуговых сталеплавильных печах трехфазного и постоянного токов //Изв. Вузов. Черная металлургия. 1999. №6. с.16-19.