Энергетический баланс периода расплавления

Суммарное количество электрической энергии, которое необходимо выделить в дуговой сталеплавильной печи в период расплавления, находим из выражения

W_ЭЛ.=[W_ПОЛЕЗ.+(Q_ФУТ+Q_ИЗЛ+0,5×Q_В)×t_Р+Q_ПР×t_ПР-W_ЭКЗ.]/h_ЭЛ, (39)

где W_ПОЛЕЗ. – полезная энергия расплавления, кВт;

t_Р – длительность периода расплавления, ч;

t_ПР – длительность периода межплавочного простоя, ч;

W_ЭКЗ.. – энергия экзотермических реакций в период расплавления, кВт×ч.

Продолжительность отдельных периодов плавки принимаем из данных практики и приводим в таблице 3 (данные берем для своей емкости печи л.9, с.436).

Таблица 3

Периоды плавки	Продолжительность
	мин.	час.
Заправка  (пауза)	35	0,58
Загрузка сверху (пауза)	10	0,17
Плавление (рабочий период)	110	1,83
Окисление (рабочий период)	90	1,15
Восстановление (рабочий период)	60	1,0
Вся плавка (τ общее раб )	305	5,08

Период межплавочного простоя складывается из периода заправки печи и загрузки, то есть

t_{ПРостоя}=0,58+0,17=0,75 ч

Энергию экзотермических реакций периода расплавления можно оценить значением, приблизительно равным 20% полезной энергии периода расплавления.

W_ЭКЗ.=0,2×W_ПОЛЕЗ (40)

W_экз.=0,2×126717=25343 кВт×ч

Искомое количество электроэнергии при h_ЭЛ=0,9 равно

W_ЭЛ=[126717+(1331+1670+0,5·6368)×1,83+7113×0,75-25343]/0,9=137615 кВт×ч

Удельная полезная энергия на одну тонну металлической завалки

ω₁=W_ПОЛЕЗН­/G_M

ω₁=126717/315=402 кВт×ч/т

Удельный расход электроэнергии на одну тонну жидкого металла

w₂=W_ЭЛ./G_Ж­ (41)

w₂=137615/315=436,8 кВт×ч/т

Тепловой баланс периода расплавления дуговой сталеплавильной печи приводим в таблице 4.

Таблица 4

Статьи прихода	кВт×ч	%	Статьи расхода	кВт	%
Энергия вносимая дугами, W1	112646	74,13	Полезная энергия периода расплавления, WПОЛЕЗ	126717	83,39
Тепло шлакообразующих, W2	3480	2,29	Потери тепла через футеровку,QФУТ	1331	0,88
Тепло вносимое шихтой, W3	10491	6,90	Потери излучением, QИЗЛ.	1670	1,10
Тепло экзотермических реакций, WЭКЗ	25343	16,68	Потери тепла с газами, QВ	6368	4,19
			Потери тепла в период простоя, QПР	7113	4,68
			Неучтенные потери	8761	5,76
Всего: ∑QПРИХ.	151960	100,00	Всего: ∑QРАСХ.	151960	100,00

 

Должно быть ∑ Q _ПРИХ= ∑ Q _РАСХ   (затем сделать вывод по табл.4)

 

Определение мощности печного трансформатора

 

Средняя активная мощность, которую необходимо выделять в дуговой сталеплавильной печи в период расплавления, определяется суммарным расходом электроэнергии и длительностью расплавления под током, т.е. за вычетом времени, в течение которого печь не потребляет электрической энергии.

                                        P_АКТ.СР.=W_ЭЛ./t_Р.Т.. (42)       

P_АКТ.СР.=137615/1,55=88784 кВт,

где t_Р.Т. – длительность расплавления под током, которую принимаем равной (t_Р =1,83ч из табл.3 время плавления)

                                  t_Р.Т.=0,85×t_Р                                          (43)

 t_Р.Т.=0,85×1,83=1,55 ч

Необходимая кажущаяся мощность трансформатора

Р_К^’=P_АКТ.СР./(К_ИСП.×соs j), (44)

где К_ИСП. –коэффициент использования мощности печного трансформатора в период расплавления (0,8-0,9)

Р_К^’=88784/(0,85×0,7)=149217 кВ×А

В качестве установленной мощности печного трансформатора принимаем ближайшее стандартное значение кажущейся мощности кратное 4 четырем.

P_К=160000 кВ×А

Расчет диаметра электродов

 

Электроды должны иметь высокую электропроводность, достаточную механическую прочность, высокую температуру начала окисления, высокую термическую стойкость и низкую стоимость. Этим требованиям отвечают электроды из углеродистых материалов. Наилучшими являются графитированные электроды.

Диаметр электрода определяется по плотности тока. Линейная сила “а” вычисляется по формуле

I= , (45)

где Р_К – мощность трансформатора, кВ×А;

U_В – максимальное напряжение низкой стороны трансформатора,

U_В= (46)

U_В=

I=

Первоначально диаметр электрода выбирают ориентировочно по данным приведенным в таблице 5.

Таблица 5

Емкость печи, GЖ, т	10	до 25	до 60	до 100	до 200	до 300
Диаметр электрода, dЭ, мм	250-350	300-400	450-500	550-610	655-710	710-750

 

Ориентировочно принимаем диаметр электрода равным 750 мм. При этом плотность тока в электроде равна:

, (47)

где d_Э – диаметр электрода, см.

Эта плотность больше рекомендуемой ГОСТом, однако меньше, чем наблюдается на практике при работе печи, оборудованной трансформатором повышенной мощности. Следует иметь в виду, что с повышением плотности тока расход электродов возрастает. Диаметр электрода оставляем равным 750мм.

 

Диаметр распада электрода

 

Равномерность излучения на стены достигается, когда отношения диаметра распада электродов к диаметру зеркала ванны близко к 0,3. В современных печах для лучшей стойкости свода диаметр распада увеличивают на размер от 150 до 300 мм. Получим:

d_Р=0,3×Д+300 (48)

d_Р=0,3×7710+300=2613 мм

В соответствии с данными работы отечественных дуговых сталеплавильных печей принимаем диаметр распада, ближайший к расчетному равным

 2600 мм. (по л.8 табл.2)