Разработка рациональных энергетических параметров токоподвода, дуги и факела топливно-кислородных горелок в дуговых сталеплавильных печах

• Автор: Чернышов, Дмитрий Вадимович
• Шифр специальности: 05.09.10, 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ГЛАВА 1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ТОКОПОДВОДА, ДУГИ И ФАКЕЛА ТОПЛИВНО-КИСЛОРОДНЫХ ГОРЕЛОК В ДУГОВЫХ
СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ
1Л. Методы расчета электрических режимов и теплообмена в дуговых сталеплавильных печах
1.2. Методика расчета коэффициентов излучения и коэффициента полезного действия дуг дуговых сталеплавильных печей
1.3. Методы расчета теплообмена факела топливно-кислородных горелок с поверхностями нагрева
ГЛАВА 2. КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНДУКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ И ПАРАМЕТРОВ ДУГИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДУГОВЫХ
СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ
2.1 Исследование влияния и использование индуктивного сопротивления ЭПУ для повышения технико-экономических показателей ДСП в период плавления лома
2.2 Исследование влияния и использование параметров токоподвода и дуги для повышения технико-экономических показателей ДСП в жидкие периоды плавки стали
2.3 Вывода по второй главе
ГЛАВЛА 3. ФИЗИЧЕСКАЯ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФАКЕЛА ТОПЛИВНО-КИСЛОРОДНЫХ ГОРЕЛОК В ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ
3.1. Разработка модели факела топливно-кислородных горелок ДСП
3.2. Моделирование факела ТКГ цилиндрами при расчетах теплообмена излучением в ДСП
3.3. Математическая модель факела как источника теплового излучения
3.4. Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТОПЛИВНО-КИСЛОРОДНЫХ ГОРЕЛОК В ДСП
4.1. Разработка методики расчета теплообмена факела ТКГ с поверхностями нагрева в ДСП
4.2. Расчет теплообмена в факельной печи

4.3. Определение рациональных параметров факела ТКГ в ДСП
4.4. Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

В 1992 году доля электростали в мировом производстве стали составляла 30%, в 2002г., через десять лет, возросла до 35% и к 2012г. ожидается рост доли электростали до 50%[1]. За последние десять лет масса плавки увеличилась в среднем на 28% (с 86 до 1 Ют), мощность трансформатора на 33% (с 60 до 80 МВА), удельная электрическая мощность дуговых сталеплавильных печей трехфазного тока (ДСПТТ) на 28% (с 590 до 760 кВА/т) и на 32% печей постоянного тока (ДСШ1Т с 680 до 900 кВА/т), удельный расход кислорода увеличен на 25% (с 24 до 40 м3/т), продолжительность плавки сокращена на 33% (с 105 до 70мин), средняя производительность печи повышена на 54% (с 61 до 94 т/ч), удельный расход электродов для ДСПТТ уменьшен на 34% (с2,9 до 1,9 кг/т), на печах постоянного тока удельный расход электродов составляет 1,35 кг/т, удельный расход электроэнергии снижен на 13% (с 450 до 390 кВт*ч/т), расход огнеупоров уменьшен на 57% (с 7 до 3 кг/т) [2].
Наиболее значительными техническими разработками за последние 20 лет явились:
• исключение восстановительного периода из печи и переход на восстановление методами вторичной металлургии;
• замена водоупорной футеровки водоохлаждаемыми панелями;
• разработка технологии вспенивания шлака;
• использование технологий вдувания угля с помощью роботизированных систем или стеновых дутьевых устройств:
• использование технологий дожигания газов;
• удвоение расхода кислорода на тонну стали;
• использование высокой мощности и длинных дуг совместно с вспениванием шлака.
В современном сталеплавильном производстве используют различные способы интенсификации процесса плавки, применяя эти способы как раздельно, так и комплексно [3]:
• применение топливно-кислородной грелки для подогрева и ускорения расплавления лома в рабочем пространстве печи;
• проводят окисление дополнительно вводимого в печь углерода газообразным кислородом с целью увеличения прихода тепла;

Как видно из таблицы 2.2 заглубление дуг в шихту проводят на 15-й ступени, расплавление лома на 23-й ступени, окончание расплавления лома и расплавление окатышей на 20-й ступени, окончание плавления окатышей на 14, 10-й ступенях, доводку на 10-й ступени и ,редко, на 8, 6, 3-й ступенях. Используемый электротехнологический режим можно признать целесообразным так как использование 23-й ступени вместо 20, 22-й как рекомендуется, увеличивает скорость плавления лома, а работа на 20-й ступени во время плавления окатышей увеличивает скорость плавления окатышей по сравнению с работой на 19-й ступени. В таблице 2.3 приведен электрический режим плавки стали в печи ДСП-150.
Таблица 2.3. Электрический режим работы печей ДСП
N Период плавки Ступень Напряжение, Ток,
п/п В кА
1 Плавление лома 15 602
23 795
2 Доплавление лома, плавление 20 722
окатышей 14 578
10 482
3 Доводка 8 434
б 386
3 304
Средние основные технические показатели печи ДСП-150 в период обследования.
Вес завалки, т
Длительность плавки общая, час/мин 2,26/135
В том числе под током, час/мин 1,72/103
Расход электроэнергии тыс. кВт*ч/плавку 94,10
Удельный расход электроэнергии на печь, кВт*ч/т 658,7
Удельный расход электроэнергии на агрегат АКОС, кВт*ч/т 19,8
Удельный расход электроэнергии на технологию, кВт*ч/т 678,5
Объем производства в месяц, т 39300
Наибольший интерес, с точки зрения рационализации теплообмена в печи, представляет период плавления лома, о чем говорят результаты обработки, расчета и анализа более сорока плавок. Анализировалась работа печи на 15-й и 23-й ступенях и показатели плавок в целом. Результаты расчета сведены в таблицу 2.4.