Научный журнал

Современные наукоемкие технологии

ISSN 1812-7320

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,940

• Авторы
• Файлы

Тимофеев Е.С. Тимофеева А.С.

Статья в формате PDF

161 KB

1) период закрытого горения дуг в колодцах, проплавленных в скрапе, когда расплавляется основное количество скрапа.

2) период доплавления металла дугами, открыто горящими на зеркале ванны и излучающими энергию в свободное пространство печи

Рассмотрим первый период расплавления. Для завалки можно использовать крупногабаритный тяжеловесный и легковесный лом, можно применить и метализованный продукт: окатыши и горячебрикетированное железо (ГБЖ) которое имеет размеры 110 × 50 × 30 мм и массу 0,55 кг.

Применяя методику расчета теплообмена излучением в тепловых печах для периода расплавления при длинных дугах ДСП-150 можно рассчитать распределение потоков излучения дуг по высоте колодцев и выбрать оптимальный вариант. Обычно оптимальный тепловой режим располагается в зоне оптимальных электрических режимов, и в совокупности дадут оптимальный электротепловой режим.

Для реализации методики расчета применили метод математического моделирования, основанный на использовании модели расчета результирующих тепловых потоков, в котором приняты следующие допущения: дуга представляет собой цилиндрический излучающий канал и моделируется линейным источником; теплоотдача с боковой поверхности дуги осуществляется излучением; температура на оси дуги одинакова по всей высоте; дуга излучает как абсолютно черное тело.

Нагрев и расплав завалки осуществляется в первую очередь за счет мощности электрических дуг.

P_д=U_дI_{д ,}                                    (1)

где U_д - напряжение на дуге, В ; I_д - ток дуги, А

                       (2)

где Х - реактивное сопротивление, Ом ; R - активное сопротивление, Ом

Uд - вторичное фазное напряжение, В.

При проплавлении колодцев основную роль играет мощность, выделяемая в столбе дуги. Р_ст=0,9Р_д

Длина дуги вычисляется по формуле:

Lд=                               (3)

где - градиент напряжения в дуге, равный 500 ÷ 1000 В/м, в зависимости от периода плавки. Эффективный радиус столба электрической дуги опредили, как

R_д=                    (4)

где σ=5,67Вт/м²К⁴; Т_д - температура дуги, определяемая по формуле Энгеля и Штейбека при условии черного излучения.

Т_д=800U_i,                           (5)

где U_i =7,8 потенциал ионизации дугового газа для паров железа

Разобьем высоту шихты и дугу на пояса таким образом, чтобы высота одного пояса соответствовала 100 мм. В завалку для 150 тонной ДСП ОЭМК может быть дано от 16 до 21 тонны ГБЖ, легковесный и тяжеловесный лом массой от 59 до 64 тонн.

Зная насыпную плотность каждого вида сырья в завалке рассчитаем высоту слоев в завалке, а следовательно число поясов в каждом виде.

;

     (6)

где , , Н_б - соответственно высоты слоев тяжеловесного и легковесного, и брикетов; , , m_б,  , с_ск² , ρ_б - соответственно массы и плотности тяжеловесного и легковесного скрапа и брикетов, S- площадь сечения скрапа.

Результаты статической обработки паспортов плавок показали, что длительность закрытого горения дуг составляет 30% от всего времени их работы в период выплавки, а относительно максимальной мощности, то порядка 70%.

Так как рассматривается вопрос расплавления завалки при периоде закрытых дуг, то излучение на свод и стены отсутствуют, об этом говорят данные по непрерывному замеру температуры свода и стен печи. В этот период температура всех точек свободного пространства печи уменьшается.

Падающий поток от дуги на поверхность скрапа одного вида завалки:

              (7)

где - угловой коэффициент излучения дуги пояса одного вида скрапа

Угловой коэффициент  определяется по формуле

 =       (8)

где β - угол, под которым дуга излучает на элементарную площадку, радиан.

dF - площадь поверхности элементарной площадки, м², П=3,14.

Разобьем объем скрапа на 12 зон - секторов(i) и 4 кольца(m). Коэффициент излучения дуги на элементарную площадку различных поясов и зон можно определить по (8).

Для определения среднего коэффициента излучения с дуги на элементарную площадку первого пояса первого кольца и первой зоны необходимо определить углы с каждого элемента дуги на нее. Площадь элементарных площадок одинакова при m= const и равна , где

R_р- радиус распада электрода, h_сл - высота слоя пояса

Т.к. считаем тепловые излучения на поверхность колодца вначале, то m=1.

 , ,

tg ,

где R_ijm=R_P-R_Д-h_ij - расстояние от элементарной площадки до излучающей поверхности, h_Дj - высота площадки дуги, излучающей на скрап от электрода, 45⁰- угол наклона дуги к оси электрода .

Так как газовая среда сама излучает, то плотность потока излучения, падающего на скрап, определяется по формуле:

,

где  - коэффициент излучения газа на скрап.

Используя данную модель можно просчитать тепловые потоки по поясам в общем, а затем, учитывая, что каждый вид завалки имеет определенное количество поясов, суммировать все потоки и определить, сколько получает тепла каждый вид завалки, в том числе и ГБЖ.

Библиографическая ссылка