Исследование процессов теплообмена и разработка рекомендаций по его совершенствованию в одно-, четырехэлектродных дуговых сталеплавильных печах постоянного тока

• Автор: Шимко, Михаил Борисович
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОБЗОР РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ, ПОСВЯЩЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РЕЖИМАМ И ТЕПЛООБМЕНУ В ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ

1.1 Электротехническое обеспечение ДСППТ

1.2 Теплотехническое обеспечение ДСППТ

1.3 Схемы питания ДСППТ

ГЛАВА 2 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ, ТЕПЛОВЫЕ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ОДНО- ЧЕТЫРЕХЭЛЕКТРОДНЫХ ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

2 .1 Геометрические и энергетические харак-V) теристики электрических дуг

2.2 Взаимосвязь параметров дуг и показателей теплообмена излучением. . . .'

2.3 Оценка теплообмена излучением с помощью угловых коэффициентов излучения дуги

2.4 Вывод аналитических выражений для расчета локальных УКИ на наклоненные наружу стены плавильного пространства

2.5 Выводы по главе

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ РАСЧЕТА
ТЕПЛООБМЕНА ИЗЛУЧЕНИЕМ В ПЛАВИЛЬНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ОДНО-, ЧЕТЫРЕХЭЛЕКТРОДНЫХ
ДСППТ
** 3.1 Разработка модели и создание алгоритма
расчета на ЭВМ локальных и средних УКИ на поверхность ванны металла
3.2 Разработка модели и создание алгоритма
расчета на ЭВМ локальных и средних УКИ на вертикальные стены плавильного пространства
3.3 Разработка модели и создание алгоритма
расчета на ЭВМ локальных и средних УКИ на наклонные стены плавильного пространства
3.4 Разработка модели и создание алгоритма расчета на ЭВМ локальных и средних УКИ
^ на свод плавильного пространства
3.5 Выводы по главе
ГЛАВА 4 РАСЧЕТ И АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА
ИЗЛУЧЕНИЕМ В ОДНОЭЛЕКТРОДНОЙ ДСППТ

ВМЕСТИМОСТЬЮ 150 ТОНН МЕТАЛЛА.’
4.1 Расчет и анализ распределения плотностей потоков излучения дуги по поверхностям плавильного пространства
4 . 2 Теплообмен излучением в поглощающей
среде в одноэлектродной ДСППТ-150.'
4.3 Влияние излучения электрода на теплообмен в плавильном пространстве
4.4 Выводы по главе
ГЛАВА 5 РАСЧЕТ И АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА
ИЗЛУЧЕНИЕМ В МНОГОЭЛЕКТРОДНЫХ ДСППТ ВМЕСТИМОСТЬЮ 150 ТОНН МЕТАЛЛА
5.1 Расчет и анализ распределения плотностей потоков излучения дуг по поверхностям плавильного пространства в двухэлектродной ДСППТ
5.2 Расчет и анализ распределения плотностей потоков излучения дуг по поверхностям плавильного пространства в трехэлектродной ДСППТ-150
5.3 Расчет и анализ распределения плотностей потоков излучения дуг по поверхностям плавильного пространства в четырехэлектродной ДСППТ
5.4 Влияние показателей теплообмена излучением на технико-экономические характеристики одно- и многоэлектродных ДСППТ-150
5.5 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ

В настоящее время в мире растет доля электростали, то есть стали, выплавленной в дуговых сталеплавильных печах. По оценке экспертов, суммарная выплавка стали к 2010 году. достигнет 830 млн. тонн при доле электростали 40% (33% в 1999 году) [1]. Быстрое увеличение доли электростали в общем объеме выплавки началось с 1960-х годов, когда мартеновские печи повсеместно стали заменяться электропечами; в ряде стран Европы такая замена закончилась 10-15 лет назад. В Российской Федерации замена мартеновского производства электросталеплавильным также является одним из основных направлений развития черной металлургии. Увеличение доли электростали объясняется более низкой удельной стоимостью последней по сравнению со сталью, полученной в кислородно-конвертерном производстве. Продолжающееся увеличение доли электростали позволяет сделать вывод о том, что кислородно-конвертерное производство может постепенно утратить свою ведущую роль в выплавке стали в пользу электросталеплавильных производств [2].
Сегодня наблюдается постоянное совершенствование дуговых сталеплавильных установок, их основных элементов и электрооборудования. Происходит увеличение емкости дуговых сталеплавильных печей (ДСП) - с 5 тонн в 1950-х годах до 300-400 тонн в 1980-х. Удельные мощности, вводимые в дуговые сталеплавильные печи, возросли с 220-360 кВА/т в 1960-х годах до 600-800 кВА/т в 1980-х годах. Однако на сегодняшний день можно с уверенностью утверждать, что процесс увеличения удельных мощностей ДСП приостанавливается. В связи с высокими ценами на энергоресурсы, в целях повышения кпик-уррнтпспособности продукции на передний план выходят проблемы снижения энергоемкости производств путем эффективного использования энергетических ресурсов, энергосбережения. Появились шахтйые и двухванные ДСП, позволяющие предварительно подогреть шихту и тем самым снизить удельные расходы электроэнергии. Одновременно с энергетическими требованиями усиливаются и экологические, в силу которых

Zp = Z|31-Z|32
(3.25)
Таким образом, выражения (3.22- 3.25) можно свести в систему:
^ р! = 90°- ак^ (г/Ик)
к-и
< Z р2 = ап^ ( ■)
(3.26)

или:

Z Рі = 90 - arctg (■

кї-Ш
к'І ~ Ік/2 ~ к

(3.27)

zp = zp1-zp2

Как и в первом случае, при проведении расчетов для многоэлектродных ДСППТ, систему уравнений (3.27) необходимо записывать для каждого электрода в отдельности с учетом выражений (3.11-3.15) для нахождения параметров г.
С учетом того, что при проведении расчета локальных и средних УКИ на стены необходимо, в зависимости от расположения элементарных площадок, использовать выражения (2.20-2.21), то для четырехэлектродной ДСППТ необходимо записывать 4 системы уравнений (3.20), 4 системы (3.27), то есть суммарно необходимо решить 8 систем уравнений в зависимости от расположения элементарной площадки относительно дуг. Поэтому такие расчеты нужно производить с использованием ЭВМ.
Как видно из приведенных выше формул (2.20, 2.21, 3.17- 3.27), для расчета по модели локальных и средних УКИ на стены плавильного пространства ДСППТ в качестве исходных данных используются естественные характеристики дуговой печи (количество электродов и диаметр их распада,