У процесі розвитку электросталеплавильного виробництва йшла гонка за скорочення тривалості плавки. Це досягалося декількома нововведеннями (газові пальники, перемішування ванни, герметизація, підігрів шихти й т.д.). Але вирішальну роль у цьому зіграло підвищення потужності, що вводить у піч від електропічного трансформатора. Підвищення питомої потужності трансформатора відбувалося стрімко й досягло 1-1.2 МВА/т. Тривалість плавки від випуску до випуску скоротилася в кілька разів. Але, у зв'язку зі швидким ростом цін на металобрухт, усе більше уваги приділяють питанням випарювання металу в печі.
Високий вигар металу пов'язаний з тим, що тепловий потік, що падає від дуг на поверхню шихти, не може бути засвоєний всією масою твердого металу, що має більше низьку теплопровідність, чим рідкий метал. Температура поверхні ванни під дугою залишається рівній температурі кипіння металу практично протягом всієї плавки. Металом може бути засвоєна тільки частина тепла переданого дугою, інша ж частина цього тепла йде на перегрів рідкого металу, що контактує з дугами. Передбачається, що збільшення потужності трансформатора приведе до росту інтенсивності випару.
Для доказу даного припущення проведений оцінювальний розрахунок по періодах плавки сталі в надпотужній ДСП: розплавлювання шихти й доведення металу (окислювальний період).
Інтенсивність випару металу залежно від величини уведеної потужності у піч у різні періоди плавки змінюється не однаково. Розплавлювання шихти проводиться на довгих дугах. До утворення рідкої ванни металу тепловий потік від дуг практично повністю йде на нагрівання, розплавлювання й випар. На поверхні шматків лома утворюється плівка рідкого металу. Теплопровідність рідкої плівки менше теплопровідності твердого металу, отже, умови засвоєння теплового потоку погіршуються. Тепло йде на перегрів цієї плівки й інтенсивність випару з поверхні металу збільшується (мал.1)
Малюнок 1 - Схема розподілу теплових потоків при проплавлюванні колодязів у шихті ДСП. Основні формули, використані в розрахунках:
Малюнок 2 - Залежність частки металу, що випарився, від потужності трансформатора ДСП.
У результаті розрахунків частка випареного металу склала:
- у період проплавлення колодязів 0,0325-0,0667;
- у період остаточного розплавлювання 0,034-0,054;
- в окислювальний період 0,0156-0,016.
Іншими словами, вихід придатного металу за плавку змінюється від 91,75 до 86,31 %. Маса металу, що випарився, становить 9,9-16,4т.
Інтенсивність випару:
- у період проплавлення колодязів 4,33-15,33 кг/с;
- у період остаточного розплавлювання 1,72 - 4,61кг/с;
- в окислювальний період 1,15-3,05 кг/с.
Таким чином, отримана залежність підтвердила міркування про збільшення втрат металошихти з ростом установленої потужності трансформатора.
Перелік посилань: 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.