Конструкции и проектирование электрических печей

       

мм.

       2.2.11 Высота от зеркала шлака до  уровня порога рабочего окна

         Принимаем высоту от зеркала  шлака до уровня порога рабочего  окна  = 30 мм.

       2.2.12 Высота от уровня порога рабочего  окна до верхнего уровня откосов

         Принимаем высоту от уровня  порога рабочего окна до верхнего  уровня откосов =50 мм. 

       2.2.13 Глубина ванны от пода до  верхнего уровня откосов:

       

мм.

       2.2.14 Диаметр плавильного пространства  на уровне откосов:

       

       

мм.

       2.2.15 Высота стен:

       Расстояние  от уровня откосов до пят свода  называют высотой стен

       

мм.

       2.2.16 Стрела выпуклости свода.

       Расстояние  от зеркала ванны, до центральной  высшей точки на внутренней поверхности свода, считают высотой свода . Разница между высотой свода  и высотой стен составляет  стрелу выпуклости свода. Стрела выпуклости  для сводов из термостойкого хромомагнезитового кирпича:

       

м мм,

       где  - диаметр пролёта.

       2.2.17 Высота свода.

       Высота  свода состоит из двух частей:

       

 мм.

       Должно  соблюдаться соотношение  .

       

= = 0,51

       2.2.18 Толщина свода.

       Принимаем толщину свода  = 380 мм.

       2.2.19 Определение рационального внутреннего  профиля кладки боковых стен.

       В настоящее время в отечественной  практике дуговых сталеплавильных печей хорошо себя зарекомендовали цилиндроконические кожухи, внутри которых заключена футеровка  с внутренним наклонным профилем стен с углом наклона к вертикали в нижнем наиболее горячем поясе порядка 25 – 30⁰, принимаем ₁ = 27⁰.

       2.2.20 Определение толщины стен на уровне откосов:

       Принимаем толщину стен на уровне откосов  = 575 мм.

       2.2.21 Определение внутреннего диаметра  кожуха печи.

       - на уровне откосов:

       

мм.

       2.2.22 Определение рационального профиля печи при использовании футеровки стен с водоохлаждаемыми панелями.

       Внутренний  диаметр на уровне пят свода

       

мм.

       2.2.23. Определение диаметра  кожуха  печи на уровне пят свода.

       

 мм

       где  - диаметр трубы водоохлаждаемой панели. = 80мм.

       2.2.24 Определение размеров кожуха  печи.

       Кожух печи выбирается цилиндроконической формы. Принимаем угол наклона конической части  кожуха = 20 град. Коническая часть кожуха ( ) должна начинаться от верхнего уровня откосов и составлять по высоте

       

мм.

       2.2.25 Определение толщины подины

       При проектировании печей по практическим данным толщину подины принимают  равной глубине металла , т. е. = = 955,28 мм.

             2.2.26 Определение  высоты подины

       

мм.

       2.2.27 Определение диаметра распада  электродов

       Диаметр распада электродов ( ), характеризует расположение электрических дуг в рабочем пространстве печи. Рекомендуется при конструировании печей придерживаться следующей рациональной величины отношения  

       2.2.28  Определение размеров рабочего окна

       Ширина  рабочего окна ( ): мм.

       Высота  рабочего окна ( ):

         

     2.3 Тепловой расчёт футеровки ДСП.

       2.3.1 Рассчитываем коэффициент теплоотдачи  конвекцией:

                                       .

       где Т_н–температура наружной поверхности равная 180ºС;

                             Вт/(м²·С⁰).

       2.3.2 Рассчитываем теплоты теплоотдачи  конвекцией:

                                            

       где Т_в–температура окружающей атмосферы равная 0ºС;

                                        Вт/м²

       2.3.3 Расчёт температур на каждом  из слоёв.

       2.3.3.1 Расчет температуры на границе  между магнезитом и шамотом.

       Ведём расчёт по формуле:

       

       где  ;

       δ₁– толщина слоя магнезита равная 645 мм.

       Преобразовав  формулу до:

       

       определяем  Т₁=1018.5 С⁰.

       2.3.3.2 Расчет температуры на границе  между шамотом и шамотной крупкой.

       Ведём расчёт по формуле:

       

       где  ;

                 δ₂– толщина слоя шамота равная 130 мм.

       Преобразовав  формулу до:

       

       определяем  Т₂= 696.05 С⁰.

       2.3.3.3 Расчет температуры на границе  между шамотной крупкой и асбестом.

       Ведём расчёт по формуле:

       

       где  ;

       δ₃ - толщина слоя шамотной крупки равная 50 мм.

       Преобразовав  формулу до:

       

       определяем  Т₃= 345 С⁰.

       2.3.3.4 Определяем толщину слоя асбеста.

       Толщину слоя асбеста определяем по формуле:

       

       где 

        м. 

       2.4 Расчёт элементов короткой сети.

       2.4.1 Жёсткий участок токопровода  выполняется из водоохлаждаемых   медных труб круглого сечения.

       Принимаем сечение труб 80х60 мм.

       Определяем  сечение неподвижной части короткой сети:

       

мм².

       где  – рабочий ток, А;

        – допустимая плотность тока, принимаем  = 6,5 А/мм².

       Определяем  площадь сечения отдельной трубы:

       

мм².

       Определяем  количество водоохлаждаемых труб в  пакете:

       

       Принимаем количество труб = 6 шт.

       2.4.2 Гибкий участок токопровода.

       Гибкий  участок токопровода служит для соединения подвижного и неподвижного участков короткой сети дуговых печей. Применяем водоохлаждаемые кабели.

       Определяем  площадь сечения всех кабелей  гибкой части короткой сети:

       

мм².

       где  – рабочий ток, А;

        – допустимая плотность тока, принимаем  = 3,5 А/мм².

       Принимаем кабели типа КСВ ДСП 2100.

       Определяем  количество гибких кабелей:

       

       где F_K – сечение гибкого кабеля, мм².

       Принимаем количество гибких кабелей  = 10 шт.

       2.4.3 Токоподвод к электроду.

       Токоподводящие  трубы от подвижного башмака к  электроду выполняются из меди.

       Выбор токоподвода к электроду:

       

мм².

       где  – рабочий ток, А;

         – допустимая плотность  тока, А/мм².

       Определяем  сечение токоподводящей трубы:

       

мм².

       где  – внешний диаметр токоподводящей трубы, мм;

         – внутренний диаметр токоподводящей трубы, мм.

       Определяем  количество токоподводящих труб:

       

       Принимаем количество токоподводящих труб = 2шт. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       3 Специальная часть

       Применение  газово – кислородных горелок

       Газо-кислородные  горелки для уменьшения длительности плавления и уменьшения расхода  электроэнергии используются при плавке стали в дуговых печах и  по обычной технологии. В качестве топлива для горелок применяют мазут, керосин или, чаще, природный газ. Интерес к их использованию возрос после появления в 70-х годах сверхмощных ДСП с водоохлаждаемыми панелями в стенах. В холодных зонах у стен, в промежутках между электродами, плавление замедляется и длительность плавления увеличивается. Для дополнительного нагрева этих зон применяют стеновые горелки, факелы которых направлены на эти зоны (рисунок 15). Стеновые горелки стационарные и охватывают только расположенный против них лом.

       Суммарная мощность стеновых горелок < 150 кВт/т  металлической шихты. Удельный расход газообразного топлива 7-8 м³/т, а жидкого — 5-6 л/т. Горелки включают после загрузки каждой порции лома на 5-7 мин; общая длительность их работы не превышает 15-17 мин. Температура лома при нагреве стеновыми горелками достигает 800-900 °С. Далее горелки отключают вследствие уменьшения их эффективности, вызванного ухудшением условий теплопередачи, особенно при оседании лома и сокращении конвективного контакта факелов с шихтой, и снижения КПД горелок. С применением стеновых горелок длительность плавления сокращается на 10-15%, а расход электро энергии - на 25-50 кВт-ч/т. При этом уменьшается суммарный расход химической энергии топлива.

       Целесообразность  замены части (< 15-20 %) электроэнергии в ДСП энергией сжигаемого топлива определяется: ценами на электроэнергию и топливо, степенью полезного использования различных энергоносителей, их дефицитом вообще и в данной местности, в частности. Эти и другие факторы учитываются при выборе способа нагрева ванны и технологии плавки.