Короткая сеть в схемах питания дуговых сталеплавильных печей

Содержание

Электрооборудование дуговых печей

Установка дуговой печи включает в свой состав, кроме собственно печи и ее механизмов с электро- или гидроприводом, также комплектующее электрооборудование: печной трансформатор, токопроводы от трансформатора к электродам дуговой печи — так называемую короткую сеть, распределительное устройство (РУ) на стороне высшего напряжения трансформатора с печными выключателями; регулятор мощности; щиты и пульты управления, контроля и сигнализации; программирующее устройство для управления режимом работы печи и др.

Установки дуговых печей — крупные потребители электроэнергии, их единичные мощности измеряются тысячами и десятками тысяч киловатт. Расход электроэнергии на расплавление тонны твердой завалки достигает 400—600 кВг-ч. Поэтому питание печей производится от сетей 6, 10 и 35 кВ через понизительные печные трансформаторы (максимальные значения вторичного линейного напряжения трансформаторов лежат обычно в пределах до 320 В у печей малой и средней емкости и до 510 В у крупных печей).

В этой связи для установок печей характерно наличие специальной печной подстанции с трансформатором и РУ. В новых установках применяются шкафы комплектных распределительных устройств (КРУ), выполненных по унифицированным схемам. Печные подстанции располагают в непосредственной близости от печей. Щиты и пульты управления для установок дуговых сталеплавильных печей емкостью до 12 т размещают в пределах печной подстанции с обслуживанием пультов из цеха (с рабочей площадки). Для более крупных печей могут предусматриваться отдельные пультовые помещения с удобным, обзором рабочих окон печей.

Электрические дуговые печи потребляют значительные токи, измеряемые тысячами и десятками тысяч ампер. Такие токи создают большие падения напряжения даже на малых активных и индуктивных сопротивлениях цепей питания электродов. Вследствие этого печной трансформатор размещают в непосредственной близости от печи в специальной печной подстанции. Цепи, соединяющие печной трансформатор и электроды печи и имеющие малую длину и сложную конструкцию называют короткой сетью.

Короткая сеть дуговой печи состоит из ошиновки в трансформаторной камере, гибкой кабельной гирлянды, трубошин, электрододержателя и электрода, перемещающихся вместе с кареткой. На дуговых печах емкостью до 10 т используют схему «звезда на электродах», когда вторичные обмотки печного трансформатора соединены в треугольник на выходе из камеры. Другие схемы короткой сети, позволяющие уменьшить ее реактивное сопротивление, применяют на более мощных печах.

В электроприводах механизмов печи применяют обычно асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором напряжением 380 В на мощности от 1—2 кВт в небольших печах до 20—30 кВт в более крупных печах. Двигатели приводов перемещения электродов — постоянного тока с питанием от электромашинных или магнитных усилителей, а также от тиристорных преобразователей. Эти приводы входят в состав самостоятельного агрегата — регулятора мощности печи.

В печах емкостью более 20 т с целью увеличения производительности и облегчения труда сталеваров предусматриваются устройства для перемешивания жидкой ванны металла, основанные на принципе бегущего магнитного поля. Под днищем печи из немагнитного материала размещается статор с двумя обмотками, токи которых- сдвинуты по фазе на 90°. Создаваемое статорными обмотками бегущее поле приводит в движение слои металла. При переключении обмоток возможно изменение направления движения металла. Частота тока в статоре перемешивающего устройства от 0,3 до 1,1 Гц. Питание устройства производится от электромашинного преобразователя частоты.

Двигатели, обслуживающие механизмы дуговых печей, работают тяжелых условиях (пыльная среда, близкое расположение сильно нагретых конструкций печи), поэтому они имеют закрытое исполнение с теплостойкой изоляцией (краново-металлургических серий).

Устройство промышленных дуговых печей

Эти печи являются эффективной заменой доменных и мартеновских печей, а также печей для переплавки метала в литейном производстве. Емкость этих установок до 400 тонн при температуре до 3000°С.

В печах переменного тока плавление осуществляется электрической дугой, возникающей между тремя графитовыми электродами. Расплавленный металл собирается на поде печи и стекает по специальному желобу.

Питание электродов осуществляется при помощи понижающего трансформатора для электродуговой печи, подключенного к линии высокого напряжения. Электрическая схема подключения печного трансформатора позволяет менять напряжение на электродах:

в начале плавки оно выше, для обеспечения стабильной дуги при недостатке расплавленного металла;
в середине и конце процесса необходимое напряжение ниже, для предотвращения превышения величины тока.

Для большей стабильности и управляемости процессом плавки при выгорании графита и понижении уровня шихты электроды делаются подвижными, а их привод подключается к системам автоматики.

Информация! При помощи электродуговых печей в химической промышленности производится фосфора, карбид кальция и другая продукция.

Схема питания дуговой печи

Электродуговые печи – это мощные потребители электроэнергии. Для уменьшения потерь в кабелях трансформаторы и системы управления током располагаются рядом с печами. Участок от подстанции до электродов называется “короткая сеть”.

Чаще всего подключение дуговых сталеплавильных печей (ДСП) к линии высокого напряжения производится через свою высоковольтную подстанцию, на которой находятся масляные выключатели и разъединители. Напряжение питания составляет 6-110кВ. В больших цехах, где установлены несколько ДСП и другое оборудование, подстанция и система выключателей общая для всех выключателей.

Мощность

Мощность печных трансформаторов достигает 300МВА при выходном напряжении от 50В в печах небольшой мощности до 1200В в самых больших и производительных аппаратах. Выходное напряжение регулируется в процессе работы переключением выводов первичной обмотки.

Мощность плавки регулируется также перемещением электродов – при изменении длины дуги меняется ее сопротивление и ток. Эта регулировка осуществляется программно-адаптивным регулятором, подключенным к приводу графитовых стержней. Привод есть двух видов:

Электромеханический – перемещение производится электродвигателями. Малораспространен из-за задержки при запуске на время разгона электродвигателя и невозможности его мгновенной остановки и реверса.
Гидравлический – более современный и безинерционный. Движение стержней производится гидравлической системой, давление масла в которой поддерживается все время плавки.

Элементы

Электрическая схема электродуговой плавильни состоит из следующих элементов:

подходящие кабеля высокого напряжения;
понижающий трансформатор;
дроссель, уменьшающий ток короткого замыкания;
коммутационная аппаратура, управляющая напряжением и током плавки;
короткая сеть;
графитовые электроды с системой приводов;
измерительные и защитные устройства.

Во время работы для обеспечения стабильности процесса напряжение на электродах и ток необходимо регулировать. Это осуществляется двумя способами – изменением выходного напряжения трансформатора и механическим перемещением электродов и изменением длины дуги.

Особенности

Особенности устройства печных трансформаторов и схема управления должны обеспечивать нормальную работу в следующих ситуациях:

первоначальный поджиг дуги и начало плавки;
повторное зажигание дуги в течении 3 секунд при ее обрывах;
устранение короткого замыкания, возникающего при обвале шихты;
плавное изменение мощности в диапазоне 20-125% от номинальной.

Для уменьшения тока короткого замыкания и бросков мощности последовательно с электродами включается дроссель. Он устанавливается рядом с трансформатором печным понижающим с нужными техническими характеристиками и вместе с ним помещается в бак с маслом для лучшего охлаждения.

Дуговые печи постоянного тока

Плавильные установки переменного тока имеют ряд недостатков:

низкая производительность;
повышенный расход электродов и угар шихты;
большой, до 100 дБ, шум;
выбросы вредных газов.

От этих недостатков свободны установки постоянного тока. Дуговые печи постоянного тока (ДППТ) имеют один центральный графитный катод, установленный на своде, и несколько металлических анодов, установленных на поде. Для уменьшения угара аноды охлаждаются находящимися внутри них каналами с водой.

Лабораторные электродуговые печи

В лабораториях и мастерских используются небольшие дуговые печи, с питанием от сварочного трансформатора. Эти установки есть фабричного производства и самодельные.

Собрать такую электродуговую печь емкостью в 5 -10 кг можно в глиняном горшке. Два электрода просовываются через отверстия в стенках. Снаружи горшок покрывается слоем теплоизоляции. Дуга зажигается при сведении и последующем разведении графитовых стержней. Оно осуществляется вручную или электроприводом.

Размеры печи, объем плавильной камеры и производительность печки определяются расстоянием между электродами, которое зависит от выбора напряжения выходного трансформатора:

25-30В – 100мм;
50-60В – 150мм.

Например, в плавильной камере размером 100*65*50мм при напряжении 30В можно расплавить 70-80 грамм металла. Для лабораторных условий это считается установкой средних размеров.

Трансформатор для лабораторной дуговой печи

Основные технические требования и принцип работы таких установок такие же, как и для промышленных ДСП. Этим условиям соответствуют сварочные трансформаторы. Допускается применение в качестве электропечных обычных аппаратов мощностью более 1кВА. При отсутствии таких устройств используются два трансформатора, включенные на параллельную работу.

Соединительные провода для уменьшения нагрева используются сечением 10мм² в надежной, можно двойной изоляции.

При необходимости расплавить небольшое количество металла плавка осуществляется в графитовом тигеле или в углублении, сделанном в графитовом порошке. Один из выходов сварочного трансформатора присоединяется к тигелю, а второй к электроду. В его качестве используются стержни от батареек или щетки от электродвигателей. Он зажимается в держатель для ручной электросварки и весь процесс проводится вручную при контроле через сварочный щиток.

Важно! Щетки используются только графитные с удаленными медными питателями. Медь в медно-графитовых щетках меняет состав плавящегося металла

Особенности плавки в лабораторных печах

При плавке драгметаллов они помещаются в стеклянную колбу, предохраняющую расплав от выгорания. После остывания стекло покрывает металл легко удаляемой коркой.

При переплавке разнородных металлов первым плавится более тугоплавкий, а в расплав вводится легкоплавкие добавки. Например, при изготовлении бронзы первой плавится медь, а затем в расплав добавляется олово.

Одним из самых используемых типов электропечей в тяжелой промышленности являются печи сопротивления. Печные трансформаторы в их составе используют, когда нагреватели электропечи выполнены из материала, сопротивление которого имеет сильную зависимость от температуры. Также использование трансформатора дает возможность применять нагреватели большего сечения, что способствует увеличению их ресурса.

Выходное напряжение большинства трансформаторов, питающих электропечи сопротивления, регулируется ступенчато, без возбуждения, изменением числа витков первичной обмотки. Мощность печных трансформаторов в составе таких электропечей, как правило, находится в пределах от 10 до 250 кВА.

1.1 Конструкция ДСП

Дуговые сталеплавильные печи работают на трехфазном
токе частотой 50 Гц. Они имеют чашеобразную форму; стенки печи выполнены из
огнеупорного кирпича — магнезитового, если применяется основной шлак, и
динасового, если шлак кислый (некоторые печи для фасонного литья). Дно ванны печи
выполняют набивным из огнеупорного порошка, смешанного с каменноугольной смолой
или жидким стеклом, чтобы создать слой, не проницаемый для жидкого металла.
Сверху печь перекрывается сферическим огнеупорным сводом с тремя расположенными
по вершинам правильного треугольника, отверстиями, через которые в печь входят
три графитовых электрода. Электроды зажаты в бронзовых или стальных
электрододержателях, рукава которых закреплены на стойках, перемещающихся вверх
и вниз в направляющих при помощи электродвигателей или гидравлических
механизмов. Ток подводится к электрододержателям от специального трехфазного
понижающего трансформатора с помощью медных шин, трубошин и гибких кабелей.
Дуги горят между концами электродов и металлом шины, который электрически является
нулем трехфазной звезды нагрузки. Перемещением электродов вверх и вниз можно
регулировать длину дуги, а с ней ток и мощность каждой фазы печи, устраняя
колебания тока, короткие замыкания и обрывы дуги. Кроме того, для регулирования
режима печи применяют изменение
питающего печь напряжения, для чего обмотка электропечного трансформатора
снабжается большим числом отводов. Переключение с одной ступени напряжения на
другую на печах небольшой емкости производят при выключенном трансформаторе, а
на мощных печах — с помощью специального переключателя ступеней без отключения
печи от сети.

Футеровка печи находится в прочном стальном кожухе, в
котором прорезаны одно рабочее окно, прикрываемое подъемной дверцей, и
отверстие для летки со сливным носком, через которое производят по окончании
плавки слив металла в ковш. Рабочее окно служит для наблюдения за состоянием
ванны и футеровки, для заправки (исправления) подины и стен, для заброса в печь
образующих шлак материалов и легирующих добавок и взятия пробы металла. Кроме
того, через рабочее окно, находящееся против сливного носка, осуществляют
скачивание шлака в шлаковницу, при этом печь наклоняют в сторону окна.

К нижним конструкциям печи прикреплена шахта с
направляющими роликами, в которых перемещаются вертикально стойки печи, несущие
электрододержатели с зажатыми в них электродами. Внизу кожух печи покоится на
двух секторах, которыми он опирается на горизонтальные площадки или систему
роликов. Механизм наклона печи осуществляет качение секторов по площадкам или
роликам, тем самым, наклоняя всю
печь со стойками и электродами на 40-45° в сторону слива металла в ковш и на
15° в сторону рабочего окна (при скачивании шлака). Привод механизма наклона
печи может быть электромеханическим или гидравлическим.

Для загрузки печи свод ее приподнимают и отворачивают
вместе с электродами специальными механизмами в сторону, оставляя ванну печи
открытой. Шихту загружают в загрузочную бадью, они устанавливается креном над
печью, дно бадьи раскрывается, и шихта падает в печь.

Крупные ДСП снабжают устройствами для
электромагнитного перемешивания металла в ванне. Для этой цели под дном печи
(днище выполняется при этом из магнитной стали) устанавливают статор, создают
бегущее магнитное поле. Увлекаемый полем металл перемешивается, что обеспечивает
выравнивание состава и температуры ванны. Кроме того, вызванное устройством
движение верхнего слоя металла в сторону рабочего окна облегчает скачивание
шлака. Для увеличения глубины проникновения магнитного пола в металл и
увеличения эффективного движения последнего статор питают током пониженной
частоты (0,4-0,6 Гц) от специального электромашинного или полупроводникового
преобразователя. Таким образом, ДСП является большим и сложным плавильным
агрегатом, снабженным рядом механизмов и быстродействующей системой
автоматического регулирования электрического режима.

Дуговые сталеплавильные печи как потребители электроэнергии

Дуговые сталеплавильные печи являются мощным и неприятным потребителем для энергосистемы. Она работает с низким коэффициентом мощности = 0,7 – 0,8, потребляемая из сети мощность меняется в течение плавки, а эл. режим характеризуется частыми толчками тока, вплоть до обрыва дуги эксплуатационных коротких замыканиях. Дуги генерируют высокочастотные гармоники, нежелательные для других потребителей и вызывающие дополнительные потери в питающей сети.

Широко применяется выделение печных подстанций на самостоятельное питание, связанное с другими потребителями на напряжение 110, 220 кВ. В этом случае искажение кривых тока и напряжения у других потребителей удается удержать в допустимых пределах.

3009

Закладки

Последние публикации

«Россети Сибирь» взяли на баланс 8,6 тысяч километров линий электропередачи

Вчера, в 13:36

Удмуртэнерго модернизировало систему уличного освещения в с. Завьялово

Вчера, в 12:38

Курскэнерго приняло участие в тренировке по ликвидации последствий ЧС

Вчера, в 10:21

Цвета водорода

29 сентября в 17:51

Глава Республики Марий Эл поблагодарил Игоря Маковского за помощь при тушении крупных лесных пожаров

29 сентября в 17:33

Команда «Россети Сибирь» вошла в десятку лучших на Всероссийских соревнованиях

29 сентября в 14:45

TDM ELECTRIC представляет: розетки и выключатели серии «Лама»

28 сентября в 18:14

Программно-технический комплекс КРУГ-2000 поставлен для автоматизации котельной в АгидельНовая публикация

28 сентября в 17:20

Мощные стабилизаторы напряжения «Сатурн» для Министерства Обороны РФ!

28 сентября в 11:57

«Россети Сибирь» полностью восстановили электроснабжение после непогоды в Кузбассе

28 сентября в 08:59

Самые интересные публикации

Новая газотурбинная ТЭЦ в Касимове выдаст в энергосистему Рязанской области более 18 МВт мощности

4 июня 2012 в 11:00

200429

Выключатель элегазовый типа ВГБ-35, ВГБЭ-35, ВГБЭП-35

12 июля 2011 в 08:56

44315

Выключатели нагрузки на напряжение 6, 10 кВ

28 ноября 2011 в 10:00

34127

Распределительные устройства 6(10) Кв с микропроцессорными терминалами БМРЗ-100

16 августа 2012 в 16:00

20019

Элегазовые баковые выключатели типа ВЭБ-110II

21 июля 2011 в 10:00

19825

Признаки неисправности работы силовых трансформаторов при эксплуатации

29 февраля 2012 в 10:00

18033

Оформляем «Ведомость эксплуатационных документов»

24 мая 2017 в 10:00

15985

Правильная утилизация батареек

14 ноября 2012 в 10:00

13986

Проблемы в системе понятий. Отсутствие логики

25 декабря 2012 в 10:00

12054

Порядок переключений в электроустановках 0,4 — 10 кВ распределительных сетей

31 января 2012 в 10:00

11235

Устройство электродуговой печи

Независимо от конструктивных особенностей все дуговые печи устроены практически одинаково. Тепловые сталеплавильные агрегаты состоят из таких основных элементов:

механическое устройство;
электрический отдел;
автоматизированное управление системой;
приспособление для подачи в рабочую часть материалов;
емкость, в которой осуществляется плавка;
система удаления отходов;
газоочистка.

Цилиндрической формы корпус печи включает в себя разъемные части – кожух и днище. Каркас имеет высокую устойчивость к значительным температурным воздействиям.

Конструкция имеет держатели, в которые устанавливаются графитированные электроды. К ним подсоединены подающие электроэнергию кабели. В процессе работы печи между электродами образуется постоянная дуга. Благодаря ей в устройстве возникают температура, которая обеспечивает плавку металлов.

Как выглядит электродуговая печь

К закрытом корпусе печной конструкции встроены приборы, предназначенные для автоматического управления всей системой. Контроль процесса плавки осуществляется с помощью дверок. Для удаления шлаков в каркасе находится несколько полостей. Через них также осуществляется внос различных добавок для корректировки состава металла.

Погрузка шихты в печь может осуществляться через рабочее окно или сверху. Устройства с подачей материала через специальный проем обычно небольшого размера. Загружать металлический лом в такие агрегаты модно ручным способом с помощью широкой лопаты.

Печи с верхней подачей шихты – это более мощные и габаритные устройства. Они имеют достаточно сложную конструкцию. Механизм устройства может быть трех видов:

поворотный свод;
выкатывающийся корпус;
откатываемый свод.

Наиболее распространены дуговые агрегаты с поворотным механизмом.

Принцип работы сталеплавильных электродуговых агрегатов

Основной функцией дуговых печей является выделение тепла дуге, за счет высокого скопления электроэнергии. Благодаря этому выполняется плавка металла со значительной скоростью нагрева.

Гореть дуга может как в парах перерабатываемого материала, так и в обычной атмосфере. Самыми востребованными в промышленной сфере являются электродуговые сталеплавильные печи. Для производства стали расходуется вторичное сырье – лом. Процесс его расплавки состоит из нескольких этапов:

подымается свод,
загружается в печь шихта с помощью специального крана,
свод закрепляется на место,
подается электрическое питание на электроды,
электропроводники касаются загруженного в агрегат лома,
образуется межфазное замыкание,
срабатывает автоматический подъем держателей с электродами,
происходит загорание электрической дуги.

Таким образом, начинается работа печи, которая происходит при высокой температуре мощности. Состоит она из таких основных стадий:

Расплавление металлического лома. Накаленная шихта покрывается защитной пленкой, которая преграждает к материалу доступ вредных газов. При этом осуществляется впитывание различных плохо влияющих на качество металла веществ.
Процесс окисления. Происходит корректировка вредных элементов. В это время повышается температура в агрегате. Ее значение становится на 120 градусов выше установленного для плавки металла предела. Фосфор и сера должны занимать в общем составе не более 0,15 процентов. Также осуществляется контроль уровня водорода и азота.
Восстановление. С материала устраняются элементы серы, и состав металла доводится до нормативных показателей.

Процесс работы печного устройства во многом зависит от его конструктивных и функциональных особенностей.

2.2 Рабочие характеристики ДСП

Построенная круговая диаграмма дает, т.о., связь тока I₂ с напряжением на дуге U_2ф, а следовательно, и с сопротивлением дуги. Это, в свою
очередь, позволяет построить все интересующие нас электрические характеристики
печной установки в функции тока I₂.

Здесь
Р_эл.п — мощность электрических потерь установки, Вт;

Р_д
— мощность, выделяющаяся в дуге, Вт;

Р_акт
— активная мощность установки, Вт;- полная мощность установки, В∙А;

h_эл — электрический кпд установки.

Таблица
2. Электрические характеристики печной установки

Популярные статьи Схема моечной машины

I₂,А	U_д=I_2*r_д,В	r,Ом	x,Ом	r_д,Ом	Р_эл,кВт	Р_акт,кВт	Р_д,кВт	η_эл	cosφ
1000	178	0,00214	0,0076	0,178	6,42	540,42	534	0,98812	0,997
3000	171	0,00214	0,0076	0,057	57,78	1596,78	1539	0,96381	0,98566
6000	160	0,00214	0,0076	0,026667	231,1	3111,15	2880,05	0,92571	0,96023
10000	138	0,00214	0,0076	0,0138	642	4782	4140	0,86574	0,88555
12000	125	0,00214	0,0076	924	5424,62	4500,62	0,82966	0,83713
15000	102	0,00214	0,0076	0,0068	1444	6034,5	4590,5	0,76070	0,745
17000	83	0,00214	0,0076	0,004882	1855	6088,07	4233,07	0,69530	0,66318
19000	54	0,00214	0,0076	0,002842	2318	5395,50	3077,50	0,57038	0,5258
21000	25	0,00214	0,0076	0,00119	2831	4405,59	1574,59	0,357407	0,3885
22500	0,00214	0,0076	3250	3250	0,2675

На рис. 4 показаны электрические характеристики ДСП.

а)

б)

в)

Рис.
4. Электрические характеристики ДСП:

а
— графики зависимости Р_эл., Р_акт, Р_д = f(I₂); б — графики зависимости U_д = f(I₂); в —
графики зависимости cosj, h = f(I₂).

Из
рисунка видно, что с увеличением тока электрический КПД печи и ее коэффициент
мощности падают, а потери в токопроводе и трансформаторе Р_эл.п
растут пропорционально квадрату тока, полезная же Р_д и активная Р_акт
мощности печи сначала растут, а затем, пройдя максимум, вновь начинает
уменьшаться. Поэтому увеличивать ток сверх предела, соответствующего максимуму
полезной мощности, нецелесообразно, т. к. при этом электрические потери будут
больше увеличиваться, в то время как электрический КПД, cosj и производительность печи станут уменьшаться.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе курсового проекта был рассчитан режим работы дуговой
сталеплавильной печи прямого действия. На основе круговой диаграммы построены
рабочие характеристики ДСП в зависимости от вторичного тока электрического
трансформатора: активной мощности; полезной мощности, выделяемой в дуге;
мощности электрических потерь; коэффициента мощности; электрического
коэффициента полезного действия; напряжения дуги (внешняя характеристика
источника питания).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

электрическая характеристика дуговая сталеплавильная печь

1. Электрооборудование
промышленности: Методические указания для выполнения курсового проекта для
студентов специальности 181300 электроэнергетического факультета. — Вологда:
ВоГТУ ,2001.-40 с.

. Болотов
А.В. Электротехнические установки / А.В. Болотов, Г.А. Шепель. — М.: Высш. шк.,
1988.-333 с.

. Электротехнологические
промышленные установки: Учебник для вузов / И.П. Евтюхова, Л.С. Кацявич, Н.М. Некрасова,
А.Д. Свенчанский; Под ред. А.Д. Свенчанского. — М.: Энергоиздат, 1983. — с.,
ил.

Электропечные трансформаторы для печей других типов

Кроме дуговых для плавки и нагрева металла используются используются индукционные печи и электрические установки с нагревателями из нихромовой проволоки диаметром до 20мм.

Принцип работы таких аппаратов исключает короткое замыкание и состоит из двух фаз:

Нагрев. Производится на максимальной мощности.
Выдержка и остывание. В этих режимах необходимо понижать мощность в индукционных печах или периодически отключать нагреватели.

Для обеспечения работы таких электропечей используются обычные силовые трансформаторы, мощность и напряжение которых определяется конкретными условиями и конструкцией установки.

Автоматизация теплового режима дуговых сталеплавильных печей

В технологические периоды после расплавления шихты, определяющее значение приобретает управление электрическим режимом с учетом температурного состояния ванны жидкого металла и огнеупорной футеровки. Необходимые изменения температуры метала и огнеупорной кладки в процессе плавки зависят от марки выплавляемой стали. Изменение температурного режима по ходу плавки регламентировано директивно (задано технологической инструкцией). ДСП работает в нестационарном температурном режиме, при котором текущие значения температуры изменяются в очень широких пределах.

После выпуска стали огнеупорная кладка начинает интенсивно остывать (20 °С/мин). И после открытия свода для завалки шихты остывание идет с максимальной скоростью (это тепло теряется безвозвратно). В процессе завалки значительная часть аккумулированного тепла кладки передается шихте. Поэтому продолжительность завалки оказывает существенное влияние на продолжительность плавления самого энергетически емкого периода плавки.

В первый период печь работает на пониженных ступенях напряжения из-за опасности перегрева свода печи. Затем, после того как электроды погрузятся в шихту, и шихта начнет воспринимать энергию, мощность начинает подводиться интенсивнее. При расплавлении все тепловое излучение дуги расходуется на нагрев шихты при максимально возможной электрической мощности. В окислительный период, когда в печь подается кислород, температура металла и особенно огнеупорной футеровки начинает интенсивно увеличиваться, поскольку дуги обнажены.

Скорость разогрева футеровки, особенно в районе горения дуг, можно ориентировочно определить соотношением: Vt= Pпод·G/250, где Pпод – подводимая мощность; 250- эмпирический коэффициент,[кВт·мин/°С]; G-вес плавки.

Особенно тяжелые температурные условия возникают в рабочем пространстве ДСП в восстанови-тельный период, когда дуги обнажены, металл нагрет практически до температуры выпуска, и все процессы разрушения огнеупорной футеровки (разъедания шлаком огнеупорной кладки) происходят с максимальной скоростью, которая достигает до 15-25 мм/час. Для сохранения целостности огнеупорной кладки и достижения требуемой температуры металла управление электрическим режимом как источником тепловой энергии сводится к коррекции электрического режима по температуре металла или рабочей кладки. Существует несколько способов формирования величины корректирующего воздействия электрического режима по температурному состоянию.

Метод коррекции директивного значения подводимой к печи мощности путем расчета корректирующей поправки, которая определяется в зависимости от отклонения действительного значения температуры металла от заданного значения соотношением:

в соответствии с выражением P(τ)= Pз(τ) ± ΔP, где Pз(τ) – заданное значение подводимой мощности; ΔP – корректирующая поправка; С – удельная теплоемкость; 860 – эмпирический коэффициент, численно равный количеству энергии, усваиваемой ДСП из 1 кВт; Δτ– интервал времени, в течение которого температура металла должна достичь заданного значения. Этот интервал времени определяется дискретностью периодического замера температуры термопарой погружения; h – коэффициент усвоения тепловой энергии металлом (определяется экспериментально).

Расчет поправки ΔP осуществляет автоматический регулятор температурного режима, который вырабатывает корректирующий сигнал регулятору электрического режима, если поправка может быть осуществлена в небольших пределах. Недостаток ‒ отсутствует связь между коэффициентом усвоения энергии металлом и подводимой электрической мощностью. Для ликвидации данного недостатка метод для расчета корректирующей поправки ΔP с учетом изменения коэффициента усвоения в зависимости от подводимой в печь мощности.

где R – активное сопротивление подводящей цепи.

Данный метод использован при выполнении условия непрерывного измерения температуры металла в процессе плавки. Недостаток ‒ не предусмотрена корректировка по температуре кладки.