Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ИЗЛУЧЕНИЕ ДУГ НА СКРАП ДСП-150В ПЕРВЫЙ ПЕРИОД РАСПЛАВЛЕНИЯ ЗАВАЛКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГБЖ.

Тимофеев Е.С. Тимофеева А.С.
Известно, что период расплавления в дуговой сталеплавильной печи можно представить как два последовательно протекающих периода:

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 f

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.

Pд=UдIд ,                                    (1)

где Uд - напряжение на дуге, В ; Iд - ток дуги, А

f                       (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. Рст=0,9Рд

Длина дуги вычисляется по формуле:

Lд=  f                             (3)

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

Rд=    f                (4)

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

Тд=800Ui,                           (5)

где Ui =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.

f; f

f     (6)

где f, f, Нб - соответственно высоты слоев тяжеловесного и легковесного, и брикетов; f, f, mбf , сск2 , ρб - 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:

а              (7)

где а- угловой коэффициент излучения дуги пояса одного вида скрапа

Угловой коэффициент а определяется по формуле

а =  а     (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 а, где

Rр- радиус распада электрода, hсл - высота слоя пояса

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

а , а,

tg f,

где Rijm=RP-RД-hij - расстояние от элементарной площадки до излучающей поверхности, hДj - 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:

f,

где f - 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

Тимофеев Е.С., Тимофеева А.С. ИЗЛУЧЕНИЕ ДУГ НА СКРАП ДСП-150В ПЕРВЫЙ ПЕРИОД РАСПЛАВЛЕНИЯ ЗАВАЛКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГБЖ. // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 1. – С. 27-28;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=22045 (дата обращения: 25.07.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674