Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Способы интенсификации расплавления металлошихты и повышения производительности современных дуговых сталеплавильных печей 8
1.1. Современные способы организации и интенсификации технологических и энергетических процессов при выплавке стали в ДСП 8
1.2. Тепловой режим ДСП и влияние температурных параметров на интенсивность расплавления шихты и нагрева расплава 12
1.3. Влияние технологических ограничений режима энергопотребления ДСП на интенсификацию плавления шихты и нагрева расплава 15
1.4. Особенности технологического процесса, основные технические характеристики и устройство современных сверхмощных дуговых печей ДСП-180 23
1.5. Режимы потребления электрической энергии в процессе электродуговой плавки в сверхмощной ДСП-180 30
Глава 2. Выбор рационального итогового производственно-экономического показателя оценки эффективности интенсификации электродуговой плавки в ДСП-180 36
2.1. Существующие способы интенсификации технологического процесса за счет совершенствования электрического режима энергопотребления. Принцип функционирования поискового метода рационального использования электрической энергии 37
2.2. Общая характеристика параметров электрической дуги как энергетического источника тепловой энергии в ДСП 41
2.3. Рабочие характеристики энергетических и электрических параметров энергопотребления при выплавке стали в ДСП-180 46
2.4. Выбор приоритетного производственно-экономического итогового показателя эффективности интенсификации плавления шихты и нагрева расплава за счет рационального использования потребляемой ДСП-180 электрической мощности 56
2.4.1. Исследование влияния электрических параметров энергетического режима при интенсификации процесса расплавления шихты для достижения максимально возможной производительности ДСП-180 57
2.4.2. Исследование влияния электрических параметров энергетического режима при интенсификации расплавления шихты и нагрева расплава с целью минимизации удельного количества электрической энергии, затраченной на выплавку тонны стали в ДСП-180 62
2.4.3. Исследование влияния параметров электрического режима при интенсификации технологического процесса электродуговой плавки с целью минимизации себестоимости выплавки стали в ДСП-180 66
2.4.4. Выбор рационального производственно-экономического показателя, обеспечивающего эффективность интенсификации электродуговой плавки в ДСП-180 69
Глава 3. Обоснование работоспособности поискового метода, обеспечивающего интенсификацию плавления и достижение максимально возможной производительности ДСП-180 72
3.1. Принцип реализации поискового метода интенсификации плавления шихты за счет рационального использования электрической энергии, потребляемой ДСП-180 72
3.2. Общий принцип реализации поискового метода рационального использования электрической энергии с целью достижения максимально возможной производительности ДСП-180 80
3.3. Математическое описание поискового метода рационального использования электрической энергии для достижения максимально возможной производительности ДСП-180 при интенсификации технологического процесса выплавки стали 86
3.4. Математическое моделирование поискового метода интенсификации расплавления шихты за счет рационального использования электрической энергии 94
Глава 4. Интенсификация нагрева расплава в электродуговых сталеплавильных печах 106
4.1. Анализ эффективности используемых способов интенсификации теплового режима при выплавке стали в ДСП-180 106
4.2. Интенсификация нагрева расплава при целенаправленном оперативном изменении энергетического режима ДСП-180 111
4.3. Способ оценки текущего теплового состояния расплава в технологический период электродуговой плавки 118
4.3.1. Теоретическое обоснование и математическое описание адаптированного способа оценки реального теплового состояния расплава в электросталеплавильной печи 120
4.4. Математическое и физическое моделирование способа оценки текущего температурного состояния расплава в процессе выплавки стали в ДСП 124
4.5. Техническая реализация непрерывного способа оценки текущей температуры жидкой стали и апробация предложенного способа в реальных производственных условиях 129
Общие выводы 137
Список использованных источников 139
- Тепловой режим ДСП и влияние температурных параметров на интенсивность расплавления шихты и нагрева расплава
- Общая характеристика параметров электрической дуги как энергетического источника тепловой энергии в ДСП
- Общий принцип реализации поискового метода рационального использования электрической энергии с целью достижения максимально возможной производительности ДСП-180
- Интенсификация нагрева расплава при целенаправленном оперативном изменении энергетического режима ДСП-180
Введение к работе
Возможность сосредоточенного ввода значительного количества тепловой энергии в сочетании с простотой управления подводимой электрической мощностью является неоспоримым преимуществом дуговых сталеплавильных печей (ДСП) по сравнению с другими агрегатами для производства стали. В электродуговых печах особенно удобно перерабатывать стальной лом и металлизированное сырье (продукт бескоксового восстановления железа).
Поскольку электросталеплавильное производство слабо зависит от доменного, это позволяет организовать производство стали на минизаводах практически в любом районе, имеющем достаточное энергообеспечение и необходимые запасы металлолома. Особенно широко используются дуговые сталеплавильные печи в литейном производстве и на машиностроительных заводах.
В настоящее время электродуговые печи переменного и постоянного тока являются самыми перспективными и экологически чистыми сталеплавильными агрегатами, используемыми для массового производства стали с повышенными потребительскими свойствами.
В современных условиях высокопроизводительного электросталеплавильного производства сверхмощные ДСП все больше начинают использоваться как высокоэффективные технологические агрегаты для расплавления металлошихты и нагрева полученного расплава до заданной температуры.
Процессы доводки стали по химическому составу и нагреву металла до температуры, обеспечивающей нормальную разливку стали на МНЛЗ, проводятся частично или полностью в агрегатах внепечной доводки стали.
В этом случае наиболее значимым периодом электросталеплавильного технологического процесса является период расплавления металлошихты, в который потребляется более 70% электрической энергии, затраченной на всю электроплавку, за вычетом тепла, выделяющегося при экзотермических реакциях окисления [С], [Si], [Mn], [Fe] и других элементов, и тепла, выделяю щегося от сжигания природного газа в комбинированных газокислородных горелках-фурмах. Основным источником тепловой энергии при выплавке стали в ДСП является тепловая энергия, выделяющаяся при горении электрических дуг между графитированными электродами и металлошихтой или расплавом металла.
При выбранной величине напряжения питания электрическая мощность, выделяемая в дуге, зависит от длины дуги (сопротивления дуги) и тока дуги. Эта зависимость имеет унимодальный (одноэкстремальный) вид, поскольку с увеличением тока возрастают потери электрической мощности. Для каждой установленной ступени напряжения печного трансформатора ДСП в каждый текущий момент времени по ходу электроплавки существует такое положение электрода относительно шихты или расплава, при котором выделяемая в дуге и преобразуемая в тепловую энергию электрическая мощность достигает максимально возможного значения. Это способствует интенсификации расплавления металлошихты и нагрева расплава, обеспечивая увеличение производительности ДСП.
Поддержание рационального (максимального) значения мощности, выделяемой в дуге, способствует не только достижению максимальной производительности ДСП, но и одновременному снижению удельного количества дорогостоящей электрической энергии, затраченной на выплавку тонны стали, и снижению общей себестоимости электросталеплавильного производства.
Основной задачей решаемой в данной работе является разработка и исследование поискового метода интенсификации расплавления металлошихты и нагрева расплава в сверхмощной ДСП-180 за счет рационального использования потребляемой печью электрической энергии.
Рациональное использование подводимой к ДСП-180 электрической энергии обеспечивается оперативным определением и поддержанием в течение всей электроплавки и для всех выбранных величин напряжения питания такого электрического режима, определяемого положением электродов (дли ной дуги), при котором достигается выделение в дуге максимально возможной электрической мощности.
В последующий после расплавления окислительный период электродуговой плавки технологическими параметрами, определяющими и ограничивающими величину подводимой к ДСП электрической мощности являются: температура расплава металла, температура огнеупорной футеровки и температура воды на сливе из каждого водоохлаждаемого элемента.
Для обеспечения рационального (наилучшего в технологическом смысле) энергосберегающего оперативного изменения подводимой к ДСП-180 электрической мощности в заключительный (жидкий) период электроплавки необходима непрерывная информация о текущем температурном состоянии расплавленного металла и огнеупорной кладки.
Поэтому второй, решаемой в данной работе, актуальной задачей является разработка и апробирование в реальных производственных условиях расчетного, адаптированного к условиям ДСП-180, метода непрерывной оценки текущего температурного состояния жидкого металла и огнеупорной кладки рабочего пространства.
Минимальный экономический эффект от использования поискового метода рационального использования потребляемой ДСП-180 электрической мощности с целью интенсификации расплавления металлошихты и достижения максимальной производительности ДСП за счет обеспечения максимально-возможной мощности, выделяемой в дуге, и от использования оперативной коррекции подводимой к ДСП-180 электрической мощности в последующий (жидкий) период плавки с использованием информации о текущем температурном состоянии металла и кладки рабочего пространства, составит для ДСП-180 от 1,8 до 2,3 млн руб. в год на одну печь.
Тепловой режим ДСП и влияние температурных параметров на интенсивность расплавления шихты и нагрева расплава
Тепловой режим определяет физико-химические процессы в дуговой сталеплавильной печи, которые протекают в гетерогенных многофазных системах при высоких температурах и концентрированных источниках подвода энергии [30, 31, 34].
Отсутствие достоверной постоянной информации о температурном состоянии ванны по ходу жидких периодов плавки является основной причиной проведения плавки в условиях, отличающихся от наиболее рациональных. Так колебания неконтролируемой текущей температуры металла после окислительной продувки стали 08Х18Н10Т в 40 т дуговой печи по данным Д.Я. Поволоцкого [3] составляют от 1880 до 1970С.
Хотя общие закономерности хода физико-химических процессов в ДСП достаточно хорошо известны, основной причиной нестабильности температурного режима является отсутствие необходимого учета большего количе ства теплотехнических факторов и отсутствие объективной непрерывной информации о текущей оценке теплового состояния металла [32].
Электрическая энергия и тепло полученное от сжигания углеводородного топлива являются основными источниками нагрева и плавления шихты и нагрева жидкой ванны, за исключением периода, когда при использовании в шихте от 25 до 40% жидкого чугуна при продувке расплава кислородом выделяется достаточно большая тепловая энергия от экзотермических реакций окисления. Существует определенная связь между электрическим и тепловым режимами электроплавки, определяющими ход технологического процесса.
Технологическими параметрами, объективно характеризующими связь электрического и теплового режимов, является температура метала и температура внутренней поверхности огнеупорной кладки ДСП.
Непрерывное измерение температуры жидкой стали в ДСП для оценки теплового состояния расплава в процессе электроплавки до сих пор является довольно сложной и не решенной актуальной технологической задачей [31, 33].
При использовании водоохлаждаемых элементов рабочего пространства (особенно панелей) важным параметром, ограничивающим подвод тепла от сжигания газа в жидкий период плавки, является температура воды на сливе из каждого охлаждаемого элемента. Эта температура не должна превышать 65С, т.е. предела начала выпадения солей.
Проведенный анализ известных методов непрерывной оценки температурного состояния расплавленного металла и рабочего слоя огнеупорной футеровки в ДСП показывает, что до сих пор отсутствует эксплуатационно простой и дешевый метод постоянного определения этих важных технологических параметров в течение всей электроплавки.
В данной работе предложен косвенный метод непрерывной оценки температурного состояния жидкого металла, функционально рассчитанный на срок службы, соизмеримый со сроком службы огнеупорной кладки ДСП. Метод основан на использовании современных технических средств для анализа информации о текущих температурных параметрах электродуговой плавки [36]. В основе предлагаемой расчетной методики оценки температурного состояния расплава, адаптированной для условий ДСП, использован способ, предложенный Спириным Н.А. для условий работы футеровки шахты доменной печи [38]. Используемый метод с применением более мощных вычислительных средств позволяет рассчитать и величину текущего разгара огнеупорной футеровки в процессе электроплавки [37].
После расплавления шихты и в последующие периоды текущей электродуговой плавки каждой технологической операции соответствует определенный электрический режим энергопотребления.
Поддержание температуры жидкого металла в технологические периоды на директивно заданном значении является важной технологической задачей и должно обеспечиваться с высокой точностью путем соответствующего целенаправленного изменения энергетического режима энергопотребления.
Для своевременного изменения энергетического режима энергопотребления ДСП необходимо знать и оперативно определять основные ключевые (характерные) моменты изменения технологической температурной ситуации в рабочем пространстве дуговой печи.
В технологические (жидкие) периоды к таким ситуациям относятся: продувка ванны кислородом; перегрев огнеупорной футеровки; недогрев или перегрев ванны жидкого металла; ввод шлакообразующих составляющих, раскислителей и легирующих добавок и т.д. Необходимо оперативно и целенаправленно реагировать на каждую возникающую технологическую ситуацию и обеспечить эффективное целенаправленное изменение энергетического режима для поддержания заданного технологической инструкцией (директивного) температурного режима электродуговой плавки.
Поэтому второй целью данной работы является технологическое обоснование, разработка и апробирование в производственных условиях простого адаптированного расчетного метода непрерывной оценки реального температурного состояния жидкого металла в процессе выплавки стали в ДСП.
Общая характеристика параметров электрической дуги как энергетического источника тепловой энергии в ДСП
В отечественной металлургии наибольшее распространение получили дуговые печи переменного тока. Это связано с преимуществами переменного тока при передаче и преобразовании электрической энергии.
В сравнительно небольших объемах электрических дуг концентрируется огромная энергетическая мощность. Поэтому повышение эффективности использования электрической энергии по ходу электродуговой плавки, безусловно, обеспечит интенсификацию взаимосвязанных физико-химических, теплоэнергетических и частично плазменных процессов в рабочем пространстве ДСП. Определение и поддержание рационального энергетического режима при выплавке стали в ДСП является важнейшей технологической задачей электросталеплавильного процесса. Необходимое по ходу технологического процесса электродуговой плавки изменение выделяемой в дуге тепловой мощности возможно двумя способами: 1) изменением величины напряжения, подводимого к электроду, путем переключения ступеней напряжения печного трансформатора; 2) при выбранной ступени напряжения изменением длины дуги или величины рабочего тока дуги, путем перемещения электрода. Изменение вторичного напряжения печного трансформатора путем переключения ступеней напряжения (ПСН) может осуществляться директивно и дискретно в определенные моменты плавки (см. рис. 1.3). Из всего вышеизложенного следует вывод. Технологический режим выплавки стали в ДСП в зависимости от стадий расплавления и последующих периодов процесса оказывает определяющее влияние на энергетический режим работы печи. Выбор энергетического режима в каждой из трех фаз питающего напряжения должен осуществляться автономно в зависимости от текущих условий плавки для выбранной ступени напряжения [48, 49].
Выражение (2.7) является основополагающей зависимостью, определяющей стратегию технологически обоснованной коррекции директивно заданного энергетического (электрического) режима ДСП при интенсификации плавления шихты и нагрева расплава по ходу технологического процесса электродуговой плавки.
Расчетные зависимости длины дуги Ьд от величины рабочего тока дуги при различных значениях напряжения питания печного трансформатора для ДСП-180 ОАО «ММК» при а=10 В, Ь= 1,5 В/мм представлены на рис.2.2.
В производственных условиях контролировать величину Ьд не представляется возможным. Поэтому динамическая коррекция директивно установленного энергетического режима, в пределах выбранной ступени напряжения, осуществляется по величине тока дуги каждой фазы, определяемого полным сопротивлением (импедансом) подводящей цепи Этот параметр доступен для прямого контроля с достаточно высокой точностью.
Следовательно, для коррекции заданного директивного программного энергетического режима ДСП необходимо использовать адаптивные (самоприспосабливающиеся поисковые) динамические методы, способные самостоятельно определять и поддерживать такое значение тока дуги или импеданса цепи для выбранной ступени напряжения питания, при котором принятый итоговый рациональный показатель эффективности интенсификации технологического процесса выплавки стали в ДСП принимал бы наивыгоднейшее значение.
В качестве таких рациональных показателей могут быть использованы: максимально возможная часовая производительность дуговой печи; минимально возможное время расплавления шихты: минимально возможное удельное количество затраченной электрической энергии; минимальная себестоимость выплавляемой в ДСП стали и т.д.
Объективным статическим отражением эффективности используемого на печи электрического режима энергопотребления электродуговой плавки являются рабочие электрические и энергетические характеристики режима энергопотребления дуговой сталеплавильной печи [41, 44].
Эти характеристики могут быть получены на основании теоретических расчетов или экспериментально путем непосредственно текущего контроля параметров электродуговой плавки. В качестве рабочих характеристик могут быть использованы установившиеся расчетные зависимости от величины тока дуги следующих параметров: подводимой к электроду (активной) мощности ДСП - РЛ; мощности выделяемой в дуге - Рд; электрического КПД печи — гЭ; коэффициента использования мощности - coscp; удельных затрат электроэнергии на выплавку тонны стали - W; часовой производительности печи G; себестоимости выплавляемой стали Ц.
Следует помнить, что необходимым и обязательным условием возможности эффективного функционирования предлагаемого поискового динамического метода коррекции энергетического режима электродуговой плавки в ДСП, обеспечивающего рациональное использование электрической энергии, является наличие унимодального (одноэкстремального) вида статической характеристики технологического процесса по выбранному определяемому параметру.
Общий принцип реализации поискового метода рационального использования электрической энергии с целью достижения максимально возможной производительности ДСП-180
Ранее показано, что энергетический режим электродуговой плавки характеризуется наличием постоянно изменяющейся рабочей характеристики экстремального вида Рд(т) = f[I(x)]. Для простоты иллюстрации рассматриваемого поискового оперативного метода реализации рационального режима электропотребления допустим, что этот процесс безынерционный и рабочая статическая характеристика Рд=ґ(ІР) постоянна. Принцип формирования интегральной оценки отклика оптимизируемого энергетического процесса на пробное тестирующее входное воздействие показан на рис.3.3. Принцип формирования интегральной оценки отклика оптимизируемого энергетического режима ДСП на пробное тестирующее входное воздействие (перемещение электрода): 1р(т) - величина тока фазы; Рд - мощность выделяемая в дуге; Тп - время поискового движения электрода от одного положения до другого; А - амплитуда тестирующего поискового воздействия; JH - интегральная оценка реакции процесса на пробное тестирующее воздействие Энергетический процесс в момент времени т=0 характеризуется параметрами в точке А (Ід, Рд ) и на вход подано поисковое тестирующее входное воздействие в соответствии с выражением: 1т(т) = А.м/0(т), (3.3) где I (т) - поисковое изменение величины тока дуги вызванное поисковым перемещением электрода; А- амплитуда поискового тестирующего входного воздействия; т0 (х)=Sign Sin - - сигнум (знаковая) функция поискового тести п рующего воздействия х0{х)е(+\, -1); Тп - продолжительность поискового воздействия.
Поисковое тестирующее входное воздействие на процесс вызывает изменение мощности выделяемой в дуге во времени Рд(т) = В-і}/0(т), где В- амплитуда изменения мощности выделяемой в дуге Рд.
В результате проведенного анализа представленных на рис.3.3 режимов можно сделать вывод. Знак интегральной оценки JH отклика энергетического режима определяет значение начального 1н (на момент начала поискового воздействия) текущего значения рабочего тока дуги относительно определяемого Іопт значения в соответствии с условиями: Если ІН=ІЛ І0ПТ, то JH 0, Если ІН=ІВ І0ПТ, то JH 0, (3.6) Рабочие характеристики энергетического режима электродуговой плавки (см. рис.3 Л) подвержены дрейфу (смещению) в зависимости от технологических условий по периодам электродуговой плавки и при переключении ступеней напряжения печного трансформатора. Важной и отличительной особенностью используемой в предлагаемом поисковом динамическом методе коррекции режима энергопотребления ортогональной функции \)/п(х) Уолша, является её уникальная способность, обеспечивающая формирование такого вида тестирующего воздействия, который позволяет устранить (компенсировать) негативное влияние дрейфа рабочей характеристики на величину и знак интегральной оценки ти отклика процесса на тестирующее поисковое воздействие [51].
При определении корректирующей поправки заданной программно величины импеданса AZKopp для энергетического режима электродуговой плавки ДСП-180, несмотря на малые значения постоянной времени Т0 и запаздывания Тз, использование функций \[/п(х) при п 3, не рекомендуется, т.к. это неоправданно затягивает процесс определения значения ти.
Перед и после завершения тестирующего и рабочего перемещения электрода в течении Атп, перед началом очередного поискового цикла работы метода коррекции рабочего тока дуги, целесообразно для завершения переходного режима сделать паузу продолжительностью тп 1,5-2(Т0 +т3).
Обычно при правильном выборе величины Кп предлагаемый динамический метод коррекции обеспечивает реальную возможность выхода на рациональный режим энергопотребления ДСП за один рабочий цикл от момента зажигания дуги в каждой фазе. По мере приближения текущего значения 1(т) к оптимальному 10пт величина интегральной оценки JH уменьшается и приближается по абсолютной величине к предельному значению (1и)н - определяющему зону нечувствительности рассматриваемого метода.
В этом случае необходимо для предотвращения неэффективного очередного тестирующего поискового режима остановить работу расчета коррекции на заданное время выдержки Атв = 2-г-10Тп. Время включения интервала выдержки времени Атв определяется условием: Если JH (JH)H,TO Дтв(т)= Дтп + Дтв Если ти (jH )н,то Атв = Атп где Атв(х) - текущее значение выдержки времени между очередными циклами работы метода динамической коррекции, если оптимизируемый процесс НаХОДИТСЯ В ОКреСТНОСТИ Рдмах Если в течении заданного интервала выдержки времени Атв возникает производственная ситуация, когда изменение величины рабочего тока дуги превысит некоторое предельно допустимое значение (AImax) т.е. когда А1(тJ JА1МЛХ J (например короткое замыкание, обрыв дуги или переключение ступени напряжения на очередной шаг программы плавки), то следующий цикл работы корректирующего режима начинается немедленно, т.е. сразу после восстановления стабильного режима горения дуги.
Интенсификация нагрева расплава при целенаправленном оперативном изменении энергетического режима ДСП-180
Объективными параметрами, однозначно характеризующими и оценивающими текущее тепловое состояние современного высокопроизводительного технологического процесса выплавки стали в ДСП, являются температура металла tM(x) и температура огнеупорной футеровки tK(x).
Теоретически при принятом программно заданном режиме энергопотребления, учитывающим как затраты электрической, так и полученной от сжигания природного газа энергии (см. приложение А), момент полного расплавления твердой шихты фиксируется переключением программно заданного максимального значения напряжения на пониженную ступень (см. рис. 1.3). Переключение режима энергопотребления осуществляется после потребления программно заданного удельного количества электрической энергии (см. рис. 1.3). В дальнейшем этот программно заданный режим энергопотребления, после расплавления последней загружаемой корзины, обычно сохраняется до момента выпуска плавки (см. рис. А. 1 и рис. А.2 Приложения А). Практически момент расплавления фиксируется визуально (субъективно индивидуальным методом) сталеваром и подтверждается назначением регламентируемой процедуры измерения температуры расплава tMo. В условиях современного высокопроизводительного электросталеплавильного производства технологический процесс превращения лома металла в непрерывно литую заготовку не превышает и трех часов. Поэтому в оставшийся после энергетического периода расплавления последующий технологический период плавки продолжительностью Атрасч необходимо обеспечить своевременный нагрев стали до заданной конечной температуры tMlc и проведение различных технологических операций (продувка металла кислородом, дефосфорация, наведение пенистого шлака и т.д.) существенным образом влияющих на текущее тепловое состояние расплава.
Поскольку комбинированные газокислородные горелки-фурмы расположены по периметру в зоне водоохлаждаемых панелей рабочего пространства, то в условиях жесткого ограничения контролируемой на сливе каждой панели температуры охлаждающей воды значением 65 С увеличение расхода природного газа для нагрева расплава часто просто невозможно, т.к. это может привести к аварийному отключению электропитания печи при превышении температуры охлаждающей воды на сливе заданного предела. Возможности получения тепловой энергии от экзотермических реакций тоже весьма ограничены в заключительный период электроплавки.
Коррекцию режима энергопотребления в технологический период доводки расплава по температурному состоянию путем интенсификации режима нагрева расплава за счет изменения величины напряжения питания (путем переключения программно заданной ступени) целесообразно производить периодически. Когда действительное отклонение текущей температуры расплава tM(x) от текущего директивно заданного значения t3M(x) в (4.3) достигнет граничного порогового значения, определяемого величиной и знаком ±АР, которое обеспечивается переключением на одну следующую за установленной ступень напряжения. Заданная продолжительность интервала между моментами переключения составляет от 30 до 100 с. При условии использования предлагаемого поискового метода динамической коррекции программно заданного режима энергопотребления, обеспечивающего максимально возможную производительность ДСП, расчетное значение потребляемой мощности фазы от номера ступени напряжения ориентировочно определено уравнением: РА(т) = 5.891 +1.757-N(T), где N(x) - номер текущей ступени напряжения печного трансформатора. Величина изменения мощности АР при переключении напряжения питания на одну ступень в каждой фазе составляет 1,757 МВт. С учетом сказанного, пороговое значение диапазона изменения температуры расплава, приводящее к переключению напряжения питания в зависимости от директивно заданной продолжительности периода доводки определяется следующим образом. Например, при проведении плавки по профилю №3 (25% в шихте жидкого чугуна) начальная температура расплава составила 1560 С. Требуется за оставшиеся 15 мин технологического периода обеспечить нагрев расплава до температуры выпуска, равной 1620 С.
Для нормальной работы метода интенсификации процесса нагрева расплава путем коррекции температуры расплава в технологический период необходима объективная и достоверная оценка реального температурного состояния расплава в жидкий период плавки.
Энергетические возможности сверхмощных ДСП-180 даже при проведении электроплавки по профилю №2 (100% металлического лома) позволяют обеспечить, при условии использования донной продувки металла аргоном, скорость нагрева расплава до 8-10 С/мин.
Важным обстоятельством данного способа интенсификации процесса нагрева расплава путем коррекции подводимой мощности является определение связи между коэффициентом усвоения энергии металлом h и текущим температурным состоянием металла.
Способ коррекции энергетического режима в технологические периоды плавки по температуре металла tM, измеряемой непрерывно термопарой устанавливаемой в жидкий период плавки, предложен Киевским политехническим институтом [30]. Для определения величины корректирующей поправки электрической мощности, подводимой к печи, в зависимости от температурного режима электродуговой плавки, можно определять текущее значение коэффициента усвоения энергии металлом h, используя полученные результаты.
Наиболее соответствующим по физическому смыслу показателем эффективности усвоения энергии металлом является энергетический КПД электродуговой печи Тэн, который характеризуется произведением электрического э и теплового т коэффициентов полезного действия [10].
Общим недостатком всех математических моделей теплового режима и способов коррекции подводимой к печи электрической мощности по температуре металла и температуре огнеупорной кладки является отсутствие эксплуатационно надежного способа оценки текущего температурного состояния расплава в технологический период электродуговой плавки в ДСП.
Для теплового режима процесса плавки стали в дуговых сталеплавильных печах (ДСП) приоритетное значение имеет наличие непрерывного способа оценки температурного состояния расплава в заключительный период плавки. В этом случае ведение процесса плавки становится прогнозируемым, что позволяет получить заданную марку стали с минимальными энергетическими затратами. На сегодняшний день существует два основных метода измерения температуры жидкой стали, позволяющих оценить текущее тепловое состояние расплава в технологический (жидкий) период электроплавки. 1. Метод непрерывного измерения температуры, когда термопара устанавливается через футеровку печи в защитном водоохлаждаемом кожухе после расплавления металла. 2. Метод периодического измерения температуры путем погружения термопары со сменным наконечником в жидкую сталь через смотровое рабочее окно.
