2018-03-09
432
Тепловые потери в электросталеплавильных дуговых печах составляют значительную часть расхода электроэнергии, в особенности, в период выдержки металла (окислительный и восстановительный периоды), когда до 80% подводимой в печь мощности расходуется на компенсацию потерь.
Общая средняя мощность тепловых потерь дуговой электропечи составляет 35-40 % от подведенной в печь мощности.
Для приближенной оценки мощности тепловых потерь печи по периодам плавки могут быть использованы следующие эмпирические уравнения, кВт:
Р ТЗ+ЗАВ =137GМ2 /3 −12,25GМ; (3.26)
Р Т.ПЛ = 0,8Р ТЗ+ЗАВ; (3.27)
Р Т.ОК = Р Т.ВП = 1,2Р ТЗ+ЗАВ, (3.28)
где РТЗ+ЗАВ − мощность тепловых потерь в период заправки и завалки; РТ.ПЛ − мощность тепловых потерь в период плавления; РТ.ОК − мощность тепловых потерь в окислительный период; РТ.ВП − мощность тепловых потерь в восстановительный период.
|
|
|
Выбор ступеней мощности трансформаторов по периодам плавки
Мощность трансформатора сталеплавильной печи при работе на твердой завалке выбирается исходя из теплового баланса периода расплавления. В этот период печь потребляет наибольшую мощность по сравнению с окислительным и восстановительным периодами, в которые подводимая мощность расходуется, главным образом, на компенсацию тепловых и электрических потерь печи.
Удельный полезный расход энергии в период плавления составляет 340-500 кВт·ч/т, в окислительный период 50-100 кВт·ч/т, а в восстановительный период 20-50 кВт·ч/т.
Расчет номинальной мощности трансформатора ведется из уравнения (3.23). Для нормального ведения плавки целесообразно иметь в разные периоды плавки различную мощность, что достигается переключением высоковольтной (первичной) обмотки трансформатора. При выборе ступеней мощности должно учитываться условие, обеспечивающее допустимую тепловую напряженность на стены и центр свода.
Период плавления
Производительность дуговых электропечей, при установленной технологическим режимом длительности окислительного и восстановительного периодов, определяется длительностью плавления. В этот период для ускорения расплавления шихты должна подаваться возможно большая мощность. В соответствии с тремя стадиями плавления шихты в электропечи целесообразно установить ступенчатый график изменения мощности трансформатора. Для обеспечения нормальной работы кладки свода в начале плавления рационально (0,1 времени плавления) работать на 0,9 установленной мощности, т. е.:
|
|
|
Р1 = 0,9 Ртр.н, кВА. (3.29)
При погружении электродов в шихту и проплавлении «колодцев» рационально работать 0,6-0,7 времени плавления на мощности Ртр.н или увеличенной, кВA:
Р2 = (1,15-1,25) Ртр.н, (3.30)
Р3 = 0,8 Ртр.н, (3.31)
Р4 = 0,7 Ртр.н, (3.32
Р5 = 0,6 Ртр.н, (3.33)
Проверочная формула:
Р тр-ра max ≤ 496 D2О, кВА.
Если проверочная мощность оказалась большей, то необходимо было бы просчитать еще несколько ступеней Ртр-ра. На всех ступенях, кроме второй, длительность работы должна составлять 0,1 от общего времени расплавления.
Ускорение плавления возможно за счет подогрева шихты до 200-400° С в нефутерованных или 600-800° С в футерованных бадьях, применения топливно-кислородных горелок (ТКГ) удельной мощностью 0,2-2,5 МВт на 1 т садки либо за счет применения кислорода для подрезки шихты с расходом до 7-10 м3/т.
При нагреве лома на каждые 100° экономия электроэнергии составляет 15-12 кВт·ч/т в зависимости от конечной температуры подогрева (убывает при повышении температуры).
Применение ТКГ дает экономию электроэнергии 2 кВт·ч на 10 МДЖ энергии газа. Расход газа с ΔН = 33,4 МДЖ/м3 составляет 5-10 м3/т стали.
Применение кислорода для подрезки лома сокращает расход электроэнергии на 3-3,5 кВт·ч на каждый м3 использованного кислорода.
Расход кислорода в зависимости от выплавляемой марки стали Vо2 = 10 −35м3/т·ч. Верхний предел для нержавеющих сталей.
Общее время плавления может быть определено из уравнения:
(3/34)
где АПЛ − удельный полезный расход энергии в период плавления, кВт·ч/т; РТ.ПЛ − средняя мощность тепловых потерь в период плавления кВт; ηЭ − электрический КПД печи, который может быть принят в пределах 0,88-0,90; cos ϕ − коэффициент мощности установки. Расчетное значение cos ϕ составляет 0,75-0,9; Ртр.ср − средняя за период мощность трансформатора, кВА.
Меньшее значение cos ϕ, ηЭ принимается для крупных ДСП.
Удельный полезный расход энергии АПЛ составляет затраты энергии на нагрев, расплавление и перегрев шихтовых материалов и может быть определен из нижеследующего уравнения:
АПЛ = (202 + 2,85GШЛ%+4,44GР %) toКПЛ·10-3 +0,5GШЛ % +
+0,64GР % + 68 кВт·ч/т, (7.7)
где GШЛ − количество шлака периода плавления, % от веса металла (2-4%); GР − количество руды, израсходованной в период плавления, % от веса металла (до 1-3%); toКПЛ − температура металла в конце расплавления °С, которая может быть принята из опытных данных или рассчитана по уравнению:
toКПЛ = toЛИКВ + (50−70)° С, (3.35)
где toЛИКВ − температура ликвидуса стали, которую можно оценить по формуле:
toЛИКВ = 1539 − Σ{(ΔtЛ)i [E]i }o C, (3.36)
где ΔtЛ − удельное (на 1% содержания элемента) снижение температуры плавления чистого железа.
При оценке t° ликвидуса обязательно включать углерод. Остальные элементы при малом их количестве не учитывать. Согласуйте с преподавателем.
Использование в качестве окислителя железной руды согласуется с преподавателем.
При выплавке электростали переплавом легированных отходов с частичным окислением газообразным кислородом железная руда не применяется, чтобы сохранить окисляющиеся легирующие элементы.
