Введение к работе
Актуальность темы. Разработка методики определения угловых коэффициентов
излучения дуг и рациональных энергетических режимов работы дуговых
сталеплавильных печей (ДСП) актуальна в настоящее время в связи с необходимостью проведения энергосберегающих мероприятий в металлургии. Разработка компьютерной программы определения рациональной скорости подачи металлизованных окатышей позволит анализировать и прогнозировать расход электроэнергии в ДСП. Актуальность исследований подтверждена выделением гранта № 92 Гр-96 Министерства образования РФ на проведение фундаментальных исследований в области энергетики и электротехники, результаты исследования по теме которого вошли в диссертационную работу.
Целью диссертационной работы является разработка методики расчета угловых коэффициентов излучения электрических дуг на поверхности стен, наклоненных внутрь, и сводов ДСП, рациональных режимов плавления лома и совместного плавления лома и металлизованных окатышей в ДСП. Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:
проведены расчеты коэффициента полезного действия (КПД) дуг ДСП для плавления металлизованных окатышей, показывающие, что КПД дуг ихменяется от 0,94 при горении дуг в колодцах в шихте при плавлении лома до 0,5 при горении дуг на жидкометаллическую ванну к окончанию расплавления металлизованных окатышей;
исследованы взаимные зависимости индуктивного сопротивления электропечной установки, дисперсии токов дуг, удельного расхода электроэнергии, времени плавки; предложен рациональный энерготехнологический режим плавления лома в ДСП, при котором индуктивное сопротивление электропечной установки (ЭПУ) увеличивается в два раза, дисперсия колебаний токов дуг снижается в два раза, удельный расход электроэнергии за плавку снижается на 3 - 5 %;
получены аналитические выражения для расчета локальных и средних угловых коэффициентов излучения электрических дуг на поверхности стен, наклоненных внутрь печей, а также на поверхности водоохлаждаемых и футерованных сводов ДСП, которые совместно с имеющимися аналитическими выражениями для расчета угловых коэффициентов излучения электрических дуг на поверхность ванны металла позволяют рассчитывать рациональные режимы работы электрических дуг ДСП;
произведен расчет скорости плавления лома и металлизованных окатышей, разработана компьютерная программа расчета рациональной скорости подачи металлизованных окатышей в ДСП, позволяющая вести плавку шихты с высоким КПД и снизить на 10 % удельный расход электроэнергии в ДСП.
Методы исследования. При проведении теоретических исследований для отыскания функций для определения локальных угловых коэффициентов излучения электрических дуг использованы методы интегрального исчисления. Для расчета угловых коэффициентов излучения дуг, КПД дуг, а также для расчета скорости плавления шихты и определения рациональной скорости подачи металлизованных окатышей в ДСП использовались методы математического моделирования на ЭВМ. При проведении экспериментальных исследований использованы методы статистического анализа.
Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций. Научные положения, выводы и рекомендации, представленные в диссертационной работе, аргументированы. Достоверность теоретических результатов подтверждена экспериментально на действующих дуговых сталеплавильных печах а также поактикой эксплуатации
дуговых сталеплавильных печей на ОАО «Тв ixeft&dKAiWfttt''
НА J
^ вимнете**.
Научная новизна.
Выявлено, что дисперсия токов в ДСП во время плавления лома зависит от индуктивного сопротивления электропечной установки: чем больше индуктивное сопротивление, тем меньше дисперсия токов электрических дуг.
Установлено, что увеличение индуктивного сопротивления в период расплавления металлолома в два раза влечет за собой уменьшение тока эксплуатационных коротких замыканий также в два раза, при этом мощность электрических потерь при эксплуатационных коротких замыканиях уменьшается в четыре раза и снижается расход электроэнергии на расплавление шихты.
Предложен рациональный энерготехнологический режим плавления лома в ДСП, при котором индуктивное сопротивление электропечной установки увеличивается в два раза, дисперсия колебаний токов снижается в два раза, удельный расход электроэнергии за плавку снижается на 3 — 5 %.
Предложено в схемах электроснабжения ДСП предусматривать установку регулируемого реактора, позволяющего увеличивать реактивное сопротивление электропечной установки в период расплавления металлолома, снижать дисперсию колебаний токов и удельный расход электроэнергии.
Разработана методика расчета угловых коэффициентов излучения электрических дуг на поверхности стен, наклоненных внутрь печей, и на поверхности сводов ДСП.
Получены аналитические выражения для расчета скорости плавления лома и металлизованных окатышей, разработана компьютерная программа расчета рациональной скорости подачи металлизованных окатышей в ДСП.
Практическая ценность и реализация работы. Практическая ценность работы состоит в том, что проведенными исследованиями доказана необходимость увеличения индуктивного сопротивления электропечной установки в период расплавления лома; выведенные аналитические выражения для расчета угловых коэффициентов излучения дуг на поверхности стен, наклоненных внутрь печей, и на поверхности сводов ДСП используются для расчета рациональных режимов работы дуг; разработанная компьютерная программа определения скорости подачи металлизованных окатышей используется для расчета рациональных энерготехнологических режимов работы ДСП.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Всероссийской научной конференции по электротехнологии ЭТ-97 (Чебоксары, 1997 г.); 7, 9 Международных конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2001, 2003 г); Международной научно-технической конференции «Проблемы энергосбережения. Теплообмен в электротермических и факельных печах и топках» (Тверь, 2001 г.); Международной научно-технической конференции «Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы» (Екатеринбург, 2003 г), 5— Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии и электроматерйаловедение» (Москва, 2003 г.)
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка из 105 наименований. Текст диссертации изложен на 131 странице машинописного текста, содержит 23 рисунка и 23 таблицы.
