Практична робота №36 Тема: Визначення розмірів дугової електросталеплавильної печі та її основних електричних параметрів.

Мета: Навчитися розраховувати розміри дугової електросталеплавильної печі та її основні електричні параметри.

Розрахунок печі з номінальною ємкістю 1,5 т, працюючою з оптимальною садкою 1,51,4 = 2,1 т [4].

Об’єм ванни. 1 т рідкої сталі займає об’єм 0,14 м³, 1 т шлаку 0,333 м³. Кратність шлаку складає 0,07.

Звідси ванна печі після капітального ремонту повинна мати об’єм

(1,50,14) + (1,50,070,333) == 0,21 + 0,03 = 0,24 м³

Глибина і діаметр ванни. Приймаємо наступні умови:

– форма ванни – сферо конічна (рис.2.1);

– рівень шлаку в окислювальний період плавки співпадає з рівнем порога завантажувального вікна з рівнем нижньої кромки випускного отвору;

– відношення діаметра дзеркала ванн до глибини ванни D/H = 5;

– висота сферичної частини ванни h₁ = 0,2H.

Об’єм ванни дорівнює сумі об’ємів зрізаного конусу і шарового сегмента

V_B= (1)

де R – радіус дзеркала ванни на рівні порога;

r – радіус шарового сегмента;

h₂ – висота зрізаного конуса.

Так як за умовою D = 5Н; R = 2,5Н; h₁ = 0,2Н; h₂= 0,8Н; d=D–2h₂= 3,4Н; r = 1,7Н, то Vв = 12,1H³, або 0,0968D³.

Рисунок 1 – Форма плавильного простору дугової печі

Для об’єму ванни 0,24 м³:

– глибина ванни H = 270 мм;

– діаметр дзеркала D = 2705 = 1350 мм.

– діаметр сферичної частини ванни d = 2703,4 = 918 мм;

– висота сферичної частини h₁ = 0,2270 = 54 мм;

– висота конічної частини h₂ = 0,8270 = 216 мм.

Розмір плавильного простору. Якщо рівень укосів на 100 мм вище рівня дзеркала ванни, то діаметр плавильного простору на рівні укосів

D_ПП = 1350+200=1550 мм.

Висота H₁ від порога до п’ят склепіння може бути прийнята рівною

0,42D0,44D тобто

H₁ = 1350∙0,44 = 594 мм.

Уклін стін рекомендовано бути рівним 10% від висоти п’ят склепіння над рівнем укосів, тобто

мм.

Діаметр плавильного простору на рівні п’ят склепіння

D₁ = D_ПП+2∙49 = 1648 мм.

Висота підйому для магнезитохромитового склепіння дорівнює D_ПП

h₃ = мм.

Товщина зводу 230 мм. Відстань від дзеркала ванни до центральної частини склепіння дорівнює

594+194 = 788 мм.

Товщина футеровки. На рівні верхнього краю укосів товщина стін дорівнює 535 мм; вона складається з 10 мм асбеста, 65 мм пеношамота і 460 мм магнезита.

Товщина подини для печей з електромагнітним переміщуванням металу приблизно дорівнює 90% від глибини ванни, тобто 243 мм. Футеровку подини утворюють: 20 мм інфузорної землі або шлакової вати, 65 мм пеношамотної цегли, 65 мм шамотної цегли, 205 мм магнезитової набойки.

Діаметр кожуха. Внутрішній діаметр кожуха дорівнює

D_К = D_ПП + 2, (2)

де – товщина стін, мм.

D_К = 1550 + 2∙535 = 2620 мм.

Якщо кожух зроблений із заліза товщиною 30 мм, то зовнішній діаметр кожуха

D_КН = 2620 + 2∙30 = 2680 мм.

Пічний трансформатор призначається для перетворювання електроенергії високої напруги в електроенергію низької напруги в мережах від 600 до 110 В в залежності від потужності трансформатора.

Трьохфазний трансформатор має зв’язані між собою три сердечники, на кожному з яких знаходяться по дві обмотки. Обмотки високої напруги у зв’язку з малою силою струму роблять з мідного дроту невеликого перерізу, а другі обмотки з мідних шин великого перерізу. Схема з’єднання обмоток показана на рисунок2. Сердечник з обмотками поміщено в бак, заповнений маслом, котре є гарним ізолятором та охолоджуючою рідиною. Пічні ізолятори бувають з природною та примусовою циркуляцією масла.

Рисунок 2– Схема з’єднання обмоток трансформатора

Трансформатор установлюють в окремому приміщенні, якомога ближче до печі, що сприяє скороченню расходів міді та зниженню електричних утрат. Трансформатор обладнують перемикачем напруги призначеному для збільшення або зниження споживаючої потужності. Для цього на первинній обмотці трансформатора роблять декілька одпайок, які виводять на перемикач ступенів напруги. Перемикання трансформатора з однієї ступені на іншу здійснюють масляними перемикачами, які мають прилади з дистанційним керуванням з пульта печі. На печах малої місткості перемикання ступенів проводять при знятій напрузі, що дозволяє скоротити тривалість перемикання і загальну довго тривалість плавки, а також більш раціонально витрачати електроенергію під плавки. Перемикання під час навантаженням полегшується завдяки великій кількості ступенів напруги.

Вибір потужності трансформатора. Рекомендується таке емпіричне співвідношення: уявна потужність трансформатора:

Р_К = , (3)

де Р_К – в кіловольт-амперах;

D_КН – зовнішній діаметр кожуха, м;

тривалість плавлення номінальної садки.

Р_К = кВа.

По практичним даним для періоду плавлення

Р_СР = 0,8∙Р_К = 0,8∙1451 = 1161 кВа.

Корисна потужність за період плавлення

Р_ПОЛ = Р_СР∙cos, (4)

де cos – середнє значення для періоду плавлення.

Р_ПОЛ =1161∙0,85∙0,9 = 888 кВа.

Якщо прийняті витрати електричної енергії на плавлення 1 т шихти, підогрів металу вище температури плавлення на 100⁰С, плавлення і підогрів шлаку 440 квт-ч, то для садки в 1,5 т треба буде 4401,5 = 660 квт-ч. Для садки в 2,1 т потрібно буде 4402,1= 924 квтг.

Вибір ступенів напруги. При виборі верхнього ступеня вторинної напруги рекомендується слідуюче електричне співвідношення

U_Л = 15, (5)

де Р_к – уявна потужність трансформатора.

U_Л = 15В

Для печей ємкості 1,5 т рекомендується 2 - 4 ступені, з них нижча не повинна перевищувати 104 В. Плавне зниження потужності можна забезпечити при наступній величині проміжних ступенів вторинної напруги:

Трикутник

1 ступінь		170 В
2 ступінь	(1700,85)	144 В
3 ступінь	(144)	122 В
4 ступінь	(1220,85)	104 В

Розрахунок діаметра електродів. Для трансформатора потужністю 1451 кВа і сторічної напруги 170 В сила струму

I = А

Діаметр електрода визначається за формулою

D =, (6)

де I – сила струму;

- питомий опір електрода при 500⁰С, для графітірованих електродів, = 10 Ом/мм²∙м;

k – коефіцієнт для графітірованих електродів, k = 2,1 Вт/см².

D =см.

Розмір електродів 170 мм, переріз такого електроду дорівнює 227 см², щільність струму для електроду діаметром 170 мм

Ом/см².

Діаметр розпаду електродів. Рівномірність випромінювання на стіни досягається, коли відношення розпаду електродів до діаметра дзеркала ванни близьке до 0,3

d_расп = 0,3D = 0,3 мм.

Обираю піч 1,5 т (ДСП – 1,5) [5].

Технічна характеристика ДСП – 1,5

Потужність, МВ-А	1,0
Напруга, В	225
Струм, кА	2,57
Активний опір, мОм	1,03R
Реактивне, мОм	16,7X
Повторний струмопровід, мОм	R -1,33 X – 3,45
Вся установка печі, мОм	R – 236 X – 20,15