Создание и внедрение энергоэффективных дуговых и шлаковых электропечных комплексов с использованием постоянного тока и тока пониженной частоты

• Автор: Нехамин, Сергей Маркович
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 381 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Основные положения существующей теории и практики создания электродуговых и шлаковых плавильных электропечных комплексов с полупроводниковыми источниками питания

1.1. Дуговой разряд в печи и методы его расчета

1.1.1. Дуга постоянного тока

1.1.2. Дуга переменного тока

1.2. Теплообмен в дуговых печах переменного и постоянного тока

1.3. Шунтирование электрической дуги и последовательное с ней включение сопротивления шлака в дуговых и руднотермических печах переменного и постоянного тока

1.4. Энергетическая система электрошлаковых печей

1.5. Перемешивание металла в ванне печи

1.6. Энергетические характеристики печей как потребителей электроэнергии и способы их улучшения
1.7. Схемы преобразования частоты и выпрямления тока, использующиеся для питания электродуговых и шлаковых плавильных комплексов
1.8. Управление энергетическим режимом руднотермических, электродуговых и шлаковых плавильных комплексов
1.8.1. Управление энергетическим режимом РТП
1.8.2. Управление энергетическим режимом ДППТ
1.8.3. Управление энергетическим режимом ЭШП
1.9. Выводы по главе
Глава 2. Структура энергетических процессов в электродных печных комплексах, работающих на постоянном токе и токе пониженной частоты

2.1. Сравнительный энергетический баланс электродных печей
2.2. Структура энергетических потоков в электродных плавильных печных комплексах с полупроводниковыми преобразователями
2.3. Классификация электродуговых и шлаковых печных комплексов с источниками питания током пониженной частоты и постоянным током
2.4. Выводы по главе
Глава 3. Энергетические потоки в зоне шихтовых материалов с низкой электропроводностью
3.1. Распределение энергии в зоне шихтовых материалов с низкой электропроводностью для печей, питаемых постоянным током и током пониженной частоты
3.2. Управление потоком энергии в рабочей зоне с высоким электрическим сопротивлением как способ регулирования технологического режима
3.4. Выводы по главе
Глава 4. Особенности теплообмена печной дуги в рабочем пространстве пла-
вильных печей, питаемых током пониженной частоты и постоянным током
4.1. Рабочие характеристики дуги на постоянном токе
4.2. Динамика процесса плавления шихтовых материалов в ванне дуговой печи
4.3. Рабочие характеристики дуги при пониженной частоте тока
4.4. Шунтирование дуги в РТП
4.5. Выводы по главе
Глава 5. Магнитогидродинамические процессы в жидкой металлической ванне при использовании тока пониженной частоты и постоянного тока

5.1. Физическое моделирование МГД перемешивания жидкой металлической ванны при низкой частоте рабочего тока печи
5.2. Математическое моделирование электромагнитного перемешивания жидкого металла в ванне дуговой печи постоянного тока
5.3. Математическое моделирование гомогенизации расплава и выравнивания его температуры в ванне дуговой печи постоянного тока
5.4. Выводы по главе
Глава 6. Схемы питания печей током пониженной частоты и постоянным током, их энергетические характеристики и регулирование электрического режима печных комплексов
6.1. Схемы питания печей током пониженной частоты и постоянным
током и их основные энергетические параметры
6.2. Регулировочные характеристики электропечных комплексов с источниками питания током пониженной частоты
6.2.1. Раздельное фазоимпульсное регулирование напряжения на трех электродах РТП, питаемой током пониженной частоты
6.2.2. Фазоимпульсная стабилизация тока низкой частоты в электродах РТП
6.2.3. Фазоповоротная стабилизация напряжения на электродах и тока низкой частоты в электродах РТП
6.3. Рабочие электрические характеристики печного комплекса с источником питания током пониженной частоты
6.4. Схемы питания ЭШП током пониженной частоты и регулирование режима при бифилярном подключении печи
6.5. Схемы питания ДППТ и регулирование их режима
6.5.1. Схема питания ДППТ с синфазным включением каскадных тиристорных групп
6.5.2. Схема питания ДППТ с межфазным включением каскадных тиристорных групп

на шлаковой ванне и дуге от глубины шлаковой ванны и окисленности шлака. Из этих данных следует, что обычно шлак в ДППТ имеет низкую электропроводность и напряжение на электроде недостаточно для последовательного включения сопротивления шлаковой ванны и дуги. Для некоторых процессов, например плавки ильменита (Г'еТЮз), имеющего высокую электропроводность около 400 сим/м, используется режим, при котором дуга горит на ванну шлака. В этом случае активное сопротивление шлака включено последовательно с дугой. Из-за низкой электропроводности шлака в ДППТ шунтирующий дугу ток мал по сравнению с током дуги (даже при касании электрода шлаковой ванны) и его можно не учитывать.
В РТП с погруженной дугой, дуговой разряд шунтирован активным сопротивлением твердых шихтовых материалов или расплавленным шлаком, а в некоторых случаях, при низком электрическом сопротивлении шлака, включен с ним последовательно [88, 192, 204, 205]. При протекании восстановительных реакций в зоне рабочих концов, погруженных в шихту электродов, образуется большое количество СО, в результате чего создается давление, необходимое для образования газовой полости. Дуга, горящая в газовой полости на рабочем конце электрода, шунтирована активным сопротивлением шихты и/или шлака, на которые ток стекает с боковой поверхности электрода. В некоторых процессах схема замещения представляет собой цепочку из последовательно включенной дуги и сопротивления шлака, параллельно которым включено шунтирующее активное сопротивление шихты.
В трехэлектродных печах выделяют две составляющие шунтирующего тока: токи «звезды», замыкающиеся через нулевую точку печи (обычно - это ванна жидкого металла) и токи «треугольника», которые замыкаются между электродами в верхних горизонтах ванны. Результаты более детального исследования распределения мощности и тока в различных зонах ванны трехэлектродной круглой РТП, выполненного Н. А. Марковым, П. П. Чердовских с помощью физической модели в [93], приведены на рис. 1.2.