Разработка энергосберегающего режима электроплавки металлизованных окатышей на базе исследований тепловых и массообменных процессов

• Автор: Бартенева, Оксана Ивановна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 114 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1.Состояние вопроса, постановка задачи и методика исследования
1.1. Современное состояние и особенности выплавки электростали с использованием металлизованного сырья
1.2. Анализ путей совершенствования теплоэнергетического режима электроплавки в дуговых печах
1.3. Эффективность применения кислорода в дуговой печи для интенсификации процессов электроплавки
1.4. Совершенствование технологических процессов электроплавки на основе применения кислородных зондов
1.5. Особенности объекта, задачи и методика исследования
Выводы и заключение
2. Исследование закономерностей распределения
тепловых потоков в рабочем пространстве 150 т дуговой печи с изменяющейся массой металлической ванны
2.1. Математическая модель теплообмена в рабочем пространстве 150 т дуговой печи
2.2. Разработка программы расчета падающих тепловых потоков излучения от дуги и анализ полученных результатов
2.3. Анализ результатов расчета потоков излучения в рабочем
пространстве печи и выводы
3. Исследование кинетических закономерностей усвоения металлизованных окатышей железоуглеродистым расплавом
3.1. Механизм диффузионного плавления металлизованных окатышей в железоуглеродистом расплаве
3.2. Кинетические закономерности диффузионного плавления металлизованного окатыша в ванне ДСП

3.3. Вывод критериального уравнения массообмена при
плавлении окатышей
Выводы
4. Исследование процессов нагрева, обезуглероживания
и теплоусвоения металла в 150 т дуговой печи
4.1. Анализ температурного режима электроплавки
4.2. Обезуглероживание электросталеплавильной ванны
4.3. Теплоусвоение металлической ванны переменной массы
Выводы
5. Разработка математической модели теплового состояния сталеплавильной ванны дуговой печи
5.1. Разработка структуры математической модели
5.2. Разработка алгоритма и программы расчета. Проверка модели на адекватность и вывод
6. Разработка энергосберегающего режима электроплавки на основе соблюдения синхронности процессов обезуглероживания и нагрева сталеплавильной ванны
6.1. Определение оптимального соотношения скоростей нагрева и обезуглероживания электросталеплавильной ванны переменной массы
6.2. Методика согласования процессов нагрева и обезуглероживания расплава и анализ результатов вычислительного эксперимента
Выводы
Основные выводы и заключение
Список литературы
Приложение
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И МЕТОДИКА
ИССЛЕДОВАНИЯ
Современная схема производства электростали предусматривает расплавление металла в дуговой печи, рафинирование его в ковше методами внепечной металлургии и разливку стали на установках непрерывного литья (МНЛЗ), что обеспечивает высокое качество конечного продукта и хорошие технико-экономические показатели производства [1-13].
1.1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ОСОБЕННОСТИ ВЫПЛАВКИ ЭЛЕКТРОСТАЛИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТАЛЛИЗОВАННОГО СЫРЬЯ
В дуговых печах экономически выгодно выплавлять весь сортамент сталей - от специальных качественных и высококачественных до рядовых углеродистых и низколегированных, включая сталь для сортового и листового проката, а также сталь для автолиста. Электродуговая печь является одной из наиболее энергоемких установок. Средний расход электроэнергии на производство 1 т стали составляет около 50(Н600 кВт-ч, причем с увеличением доли металлизованных окатышей до 100 % расход энергии [7] возрастает с 10 до 30 ГДж/т стали. Совершенствование электрических режимов работы дуговых печей и более эффективная передача тепла от дуги к шихте или металлу позволяет значительно снизить расход электроэнергии на процесс [2-12].
В процессе непрерывной загрузки металлизованных окатышей плавка проходит более спокойно, т.к. горячий шлак в зоне дуг не только стабилизирует их, но и образует шунт между концами электродов и металлической ванной, в результате чего форма кривой напряжения
пространстве может происходить также за счет конденсации паров металла, шлака и графита, образовавшихся в зоне горения дуг, на более холодных участках скрапа, футеровки, электродов.
2.1. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕНА В ДУГОВОЙ ПЕЧИ
При расчете были приняты следующие допущения [29, 30]:
- форма печи упрощена и принята цилиндрической;
- дуга рассматривается в качестве точечного источника излучения, расположенного на середине расстояния между поверхностями зеркала ванны и торца электрода;
- среда между поверхностями, участвующими в теплообмене, полагается лучепрозрачной, поверхности - серыми, излучение подчиняется закону Ламберта;
- распределение мощности по фазам симметричное.
Плотность собственного потока излучения в Дой зоны определяется
температурой Т, и коэффициентом излучения поверхности С
- £,Сч(Т/100)4Р, (2.1)
где &} - степень черноты,
Б- площадь поверхности.
Тепловое излучение дуги в зону 1 определяется величиной угла у и длиной дуги 1д. В пределах этого угла тепловое излучение не встречает препятствий в направлении 1-ой зоны. Остальная часть дуги закрыта поверхностью лунки металла и поверхностью шлака и 1-ю зону не попадает.
Чт.д. = %,1д)- (2.2)
Принятые допущения позволяют считать дугу точечным источником излучения, расположенным на половине ее высоты, поэтому тепловой