РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИИ ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ
С учетом современной технологии, предусматривающей работу дуговой печи с завалкой большей части металлической шихты и подвалкой оставшейся части лома после проплавления основной части шихты, необходимый для размещения шихты объем рабочего пространства уменьшается, соответственно снижаются тепловые потери и увеличивается производительность печи в целом. Для улучшения технико-экономических показателей работы печи и увеличения стойкости футеровки подины и откосов печи целесообразно при сливе полупродукта оставлять часть металла (15…25%) в печи, так называемое «болото».
Исходя из этого, расчет начнем с определения максимальной массы металла в печи 
:
, (1)
где М – масса сливаемого металла за плавку, т;
k1 – коэффициент избытка металла, оставляемого в печи после слива, т. е. «болото» (k = 0,10…0,25%).
Из анализа геометрических размеров действующих печей выведен стехиометрический коэффициент (А = 0,35…0,40), связывающий максимальную массу металла в печи (
) с диаметром рабочего пространства (
) на уровне панелей.
(2)
где А – стехиометрический коэффициент;
D – диаметр рабочего пространства, м.
Отсюда находим диаметр рабочего пространства печи:
(3)
Находим максимальный объем металла в печи по формуле:
(4)
где 
- плотность жидкого металла, равная 6,8…7,4 т/м3.
Объем шлака находим по формуле:
(5)
где b – коэффициент, учитывающий долю шлака от массы сливаемого металла, равный 0,05…0,1;
- плотность жидкого шлака, равная 2,8…3,2 т/м3.
Находим запас объема металла:
(6)
Максимальный объем ванны определяется по формуле:
(7)
Находим объем конической части:
(8)
где 
- диаметр верхнего основания конической части ванны;
- диаметр нижнего основания конической части ванны;
- высота конической части ванны;
- запас конической части, равный 0,1…0,2 м.
Высота конической части принимается равной:
, (9)
где 
- высота ванны (для печей емкостью более 50 т выбирается в интервале 1,0…2,0 м).
Диаметр по верхнему краю футеровки выше откосов находим по формуле:
(10)
где 
- запас футеровки от уровня откосов до нижнего уровня панелей, обычно составляет 0,25…0,5 м.
Определяем диаметр верхнего основания конуса:
(11)
где 
- диаметр ванны по верхнему краю футеровки.
Диаметр нижнего основания конуса рассчитывается по формуле:
(12)
Объем сферической части находим по формуле:
(13)
где 
- высота сферической части ванны, м.
Геометрический объем ванны определяется по формуле:
(14)
Чтобы оценить правильность проведенных выше расчетов, сравним геометрический объем ванны (
) с объемом жидких материалов (
):
(15)
Определим высоту водоохлаждаемых панелей:
(16)
где 
- высота рабочего пространства печи, м.
Высота рабочего пространства печи определяется по формуле:
(17)
где 
- коэффициент, учитывающий соотношение между диаметром (
) и высотой () рабочего пространства (=1,5…2,0).
Найдем полный объем рабочего пространства печи:
(18)
где 
- объем между нижним и верхним уровнями панелей;
- объем между верхним уровнем откосов и нижним уровнем панелей.
(19)
(20)
Найдем полный объем лома:
(21)
где 
- насыпная плотность лома.
Найдем объем лома первой и второй загрузок:
(22)
(23)
где 
и 
- доля лома первой и второй загрузок соответственно.
Проведем сравнительную оценку расчетов объема рабочего пространства печи (
) с объемом загружаемых в печь шихтовых материалов, максимальным из которых является объем лома (
). Поскольку загрузка осуществляется в два приема, то наибольшим будет объем лома первой загрузки (
).
, (24)
где 
- коэффициент заполнения печи, равный 0,85…0,95.
Для определения размеров футерованного свода – диаметра (
) и выпуклости (
) необходимо предварительно рассчитать диаметр электрода (
), зависящий от полной мощности (
) трансформатора печи.
Найдем диаметр электрода:
, (25)
где 
- электрический ток во вторичной цепи трансформатора;
- плотность тока электрода, равная 
.
, (26)
где 
- максимальное линейное напряжение во вторичной цепи трансформатора.
Принимаем стандартный диаметр электродов – 500 мм.
Определяем диаметр свода:
, (27)
где 
- диаметр распада электродов.
, (28)
где 
- коэффициент распада электродов, который равен 1,5…2,5.
Выпуклость определяется по формуле:
, (29)
где 
- коэффициент выпуклости свода, равный 0,12…0,18.
 |
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1 В., Я., П. Производство стали. Решение практических задач: Учебное пособие. - 2-е изд., испр. и доп. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006 – 72 с.
2 А. Производство стали в дуговых печах. Конструкции, технологии, материалы. Новосибирск: издательство НГТУ, 2010 – 547 с.
3 Металлургия стали: Теория и технология производства стали: Учеб. для вузов по специальности «Металлургия черных металлов»/ М., А. Магнитогорск: МГТУ, 2000 – 542 с.
4 Общая металлургия. Учебник для вузов / Г., А., М. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2005 – 768 с.
5 Сайт steeluniversity. org
 |
Основные порталы (построено редакторами)