Производство Дсп-100

Регуляторы мощности ДСП различаются в первую очередь  примененными в них средствами автоматизации и типом привода перемещения электродов. [1]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. РАСЧЕТ ЭНЕРГИИ НА РАСПЛАВЛЕНИЕ

 

Удельную (на 1 т жидкой стали) полезную энергию W_пол, кВт×ч/т расчитываем с учетом угара металла при расплавлении и перегрева металла и шлака выше температуры плавления стали [4].

 

  (4.1)

 

 где k_уг=0,055 – коэффициент угара;

t_пл =1510ºC – температура плавления стали;

t_пер =50ºC – температура перегрева стали;

t_о=10ºС – среднегодовая температура шихты;

q_ст=79 кВт·ч/т – скрытая теплота плавления стали;

q_шл=58 кВт·ч/т – скрытая теплота плавления шлака;

C₁=0,195 кВт·ч/т·К –удельная теплоемкость твердой стали;

C₂=0,232 кВт·ч/т·К –удельная теплоемкость жидкой стали;

C₃=0,34 кВт·ч/т·К –удельная теплоемкость шлака.

        5. - кратность шлака;

 

Вся полезная энергия  на печь, кВт×ч:

 

   (4.2)

 

где G =100 т – номинальная емкость печи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ПЛАВИЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВА

 

Ванна печи имеет сфероконическую форму. Объем конус, занятый жидким металлом, ограничивается уровнем C; выше него лежит уровень шлака, а еще выше – уровень порога рабочего окна B. Таким образом, между уровнями верхней поверхности шлака и порога рабочего окна (определяющего максимальную вместимость ванны) предусмотрен дополнительный объем на случай всплесков шлака, перегрузки печи, небольшого случайного ее наклона или перекоса.

Основные размеры плавильного  пространства печи определяем исходя из ее заданной номинальной емкости (массы жидкой стали) G, т (см. приложение 3).

 

Объем стали в ванной равен

 

,      (5.1)

 

где a=0,14 м³/т – удельный объем жидкой стали.

Полный объем ванны  до порога рабочего окна:

 

,    (5.2)

 

где b=0,075 – масса шлака в долях массы стали;

с=3 т/м³ – плотность жидкого шлака;

e=0,125 – дополнительный объем ванны в долях объема жидкой стали.

Полная высота ванны:

 

,     (5.3)

 

где A = 0,34.

Высота ванны складывается из высоты ее конусной H₁=0,8·H=0,86 м и сферической H₂=0,2·H=0,215 м частей.

Диаметр ванны на уровне порога рабочего окна:

 

   (5.4)

 

Диаметр плавильного  пространства на уровне откосов равен:

 

,     (5.5)

 

где DH = 0,12 м.

От уровня откосов начинается плавильное пространство печи. Объем плавильного пространства намного превосходит объем ванны печи и определяется следующими соображениями [2]:

1. Высота плавильного пространства то уровня металла до свода должна обеспечить удовлетворительную работу свода. Чем она больше, тем лучше экранирован свод от прямого излучения дуги, тем меньше температура свода, тем дольше он будет работать.
2. Высота от уровня порога рабочего окна до свода должна обеспечить нужные размеры окна, возможность перекрытия окна аркой и размещения над ним кольца жесткости.
3. Объем плавильного пространства должен позволять загружать всю шихту в один прием при объемной массе 1,5 – 1,6 т/м³, когда ее объем превосходит объем жидкого металла.
4. Чем выше расположен свод, тем больше наружная поверхность печи и выше ее тепловые потери, тем больше длина и ход электрода, что увеличивает электрические потери в них и утяжеляет конструкцию печи. В виду этого при определении высоты плавильного пространства придерживаются средних значений, проверенных на работе действующих печей.

 

Высота плавильного  пространства:

 

     (5.6)

Верхний диаметр плавильного  пространства:

 

                                                                               (5.7)

  где:  m = 0,07 

     

Стрела свода:

 

     (5.8)

 

Размер рабочего окна определяется размерами мульд загрузочной  машины или других заправочных приспособлений, возможностью заправки через него подины и стен по всему периметру печи и наблюдения за их состоянием и состоянием свода.

Ширина рабочего окна:

 

 ,     (5.9)

 

где p=0,23.

 

Высота рабочего окна:

 

                                          (5.10)

 

Стрела арки рабочего окна:

 

     (5.11)

 

 

Толщина подины равна:

 

                (5.12)

 

Диаметр кожуха печи D_k превосходит диаметр плавильного пространства D₁ на двойную толщину футеровки у основания стен:

 

,    (5.13)

 

где p_о=0,4 – толщина огнеупорного слоя.

 

Толщина свода:         L = 0.4                                                                            (5.14)

                               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. ВЫБОР ФУТЕРОВКИ ПЕЧИ

 

1 - асбест; 2 – порошок; 3 – шамотный кирпич; 4 – огнеупорный кирпич; 5 – набивной слой; 6 – свод.

Рис. 6.1 - Футеровка дуговой сталеплавильной печи ДСП-100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.1 Футеровка подины

Рис. 6.2 Температурные швы в кладке свода печи.

а) теплоизоляционный  слой; б) огнеупорный слой.

Подина играет существенную роль при плавке стали. Она работает в тяжелых тепловых и механических условиях. На раскаленную подину укладывается при загрузке холодная шихта; подина испытывает резкие температурные колебания, удары и давление, поэтому она должна иметь механическую прочность при температуре 800 –1000 °С. При перемешивании жидкой ванны подина подвергается размывающему действию жидкой стали. Тепло в печи выделяется в дугах, у поверхности металла, и тепловой поток направлен от поверхности к подине. При установившемся тепловом режиме ванны значение этого теплового потока определяется тепловыми потерями через подину, которые обусловливают температурный перепад по высоте металла. В виду этого подину выполняем из трех слоев: внутреннего набивного, необходимого для того, чтобы образовать ванну со стенками, непроницаемыми для жидкого металла; среднего, состоящего из кирпичной огнеупорной кладки и воспринимающего механическую нагрузку от набивного слоя; наружного теплоизоляционного слоя, работающего в более легких тепловых условиях и обеспечивающего необходимое тепловое сопротивление подины. Внутренняя и средняя часть подины выполняются их магнезита. Наружная часть кладки (теплоизоляция) выполняется из шамотного порошка и асбеста . Подину готовят следующим образом: на металлический каркас дна печи укладывают слой 20 мм листового асбеста. На этот подготовительный слой, скрывающий все неровности кожуха (например, сварочные швы), укладывают "на плашку" три слоя шамотные кирпичи (рис. 6.1, а), а на них "на ребро" три слоя огнеупорного кирпича (рис. 6.1, б). Магнезитовые кирпичи укладывают без раствора, тщательно притирая их друг к другу. Швы и ряды кирпичей пересыпают мелким магнезитовым порошком для лучшего заполнения швов кладка каждого ряда простукивается деревянными молотками. Ряды кирпичей должны  взаимно перекрываться, т.е. швы соседних рядов не должны совпадать. Через каждые пять – восемь кирпичей в обоих направлениях необходимо делать температурные швы шириной 3 –4 мм. Набивной слой подины представляет собой массу, состоящую из магнезитового порошка. Толщина набивного слоя 77 мм.

 

6.2 Футеровка стен

Стены выкладывают их магнезитохромитового кирпича всухую с пересыпкой швов магнезитовым порошком. Так как ванна печи имеет круглую форму, то, кроме нормальных кирпичей применяют фасонные. Они более стойки по сравнению с тесанными, поэтому теску кирпичей желательно свести к минимуму. Через каждые 1200 – 1500 мм в стенах оставляют вертикальные температурные швы шириной 10 – 15 мм радиального направления, заполненные толем.

Рабочие окна печи обрамляют  столбиками и перекрывают аркой  из одного или двух рядов кирпича "в перевязку". Срок службы арок должен соответствовать сроку службы стен.

 

6.3 Футеровка свода

Свод печи выкладывается из хромомагнезита. Свод из такого кирпича служит в 1,5 –2 раза дольше динасовых . Недостатками хромомагнезита является его высокая теплопроводность и большая плотность по сравнению с динасом, что приводит к утяжелению свода.

 

1-сводовое кольцо; 2-опалубка; 3-болванки для электродных отверстий.

Рис.6.3 - Шаблон для кладки свода дуговой печи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПЕЧИ

 

7.1 Тепловые потери через футеровку стенок печи

Стена имеет один слой огнеупорной  кладки из магнезитохромита. Демпферный слой засыпки толщиной 40 мм в расчет можно не вводить, полагая что его тепловым сопротивлением можно пренебречь.

Определим удельные тепловые потери для двух крайних случаев  – при полной толщине новой огнеупорной кладки и при изношенной на 50 % огнеупорной кладке.

По данным коэффициент теплопроводности магнезитохромитового кирпича l=3,88 – 1,48×10 ^-3 t_ср.

Температуру внешней  поверхности стенки выбираем так, чтобы  удельный тепловой поток через стены  соответствовал удельной теплоотдаче  с поверхности кожуха. Температуру внутренней поверхности огнеупорной кладки принимаем равной t₁=1600°C. Температура внешней поверхности кладки t₂=200°C и для этих условий определяем коэффициент теплопроводности:

 

 (7.1)

 

Удельные тепловые потери через стенку новой кладки:

 

     (7.2)

 

где d=1 – толщина стенки новой кладки, м.

При изношенной огнеупорной  кладке для определения тепловых потерь зададимся температурой кожуха t₂=400°C. Коэффициент теплопроводности магнезитохромитового кирпича при этих условиях:

 

   (7.3)

 

Удельные тепловые потери через стенку изношенной кладки:

 

    (7.4)

Для средней  толщины стены 0,75×0,45=0,333 м расчетные удельные тепловые потери:

 

    (7.5)

 

Расчетная внешняя поверхность  стены:

 

    (7.6)

 

Тепловые потери через  футеровку стены:

 

   (7.7)

 

7.2 Тепловые потери через футеровку свода печи

Расчет аналогичен расчету  футеровок стен. В качестве материала футеровки свода использован хромомагнезит. Коэффициент теплопроводности хромомагнезита l=1,95 – 0,13×10 ^-3 t_ср. [3]

Произведем расчет для  полной толщины стенки свода. Температуру  внешней поверхности свода принимаем равной t₂=350°C

 

   (7.8)

 

Удельные тепловые потери через стенку новой кладки:

 

,    (7.9)

 

где L=0,4 – толщина стенки новой кладки свода, м.

При изношенной огнеупорной  кладке для определения тепловых потерь зададимся температурой кожуха t₂=450°C. Коэффициент теплопроводности хромомагнезита при этих условиях

 

  (7.10)

 

Удельные тепловые потери при изношенной кладке:

 

   (7.11)

Для средней  толщины свода 0,75×0,25=0,19 м расчетные удельные тепловые потери:

 

    (7.12)

 

Расчетная внешняя поверхность  свода:

 

                   (7.13)

 

Тепловые потери через футеровку свода: 

 

    (7.14)

 

7.3 Тепловые потери через футеровку подины

 

Удельные тепловые потери через футеровку подины определяем по следующим исходным данным. Огнеупорная часть подины выполняется из трех слоев магнезитового кирпича "на ребро" (4´115=460 мм) и набивки толщиной 90 мм из магнезитного порошка, замешанного из смеси смолы и пека. Для упрощения расчета коэффициент теплопроводности принимаем таким же, как для магнезитового кирпича. Для плотного магнезита марки МП-89 по данным [3] l₁=l₂=13,8 – 7,6×10 ^-3 t_ср..

Теплоизоляционная часть футеровки  подины выполняется из четырех слоев легковесного шамота типа ШЛБ – 1,3 "на плашку" суммарной толщиной 195 мм, которые обеспечивают необходимое тепловое сопротивление. Коэффициент теплопроводности такого кирпича l₃ = 0,5 + 0,36 ×10 ^-3 t_ср. Шамотные кирпичи укладываются на слой асбеста толщиной 20 мм. Теплопроводность асбеста l₄ = 0,128 + 0,255×10 ^-3 t_ср.

Для определения удельных потерь принимаем температуру внутренней поверхности футеровки подины t₁ = 1600 °C и температурой внешней поверхности футеровки t₅ = 170 °C, а также температурами на границах слоев футеровки t₂ = 1480, t₃ = 1140, t₄ = 445 °C. Значения этих температур выби-