Производство Дсп-100

Рис.7.1 Распределение температур в

сечении четырехслойной футеровки подины.

 

раются из условия равенства  удельного теплового потока через каждый слой футеровки и удельной теплоотдачи с поверхности кожуха на основании данных предварительного расчета.

При этих условиях

  (7.15)

  (7.16)

 (7.17)

  (7.18)

Удельный тепловой поток  через подину:

 

   (7.19)

 

где d₁, d₂, d₃, d₄ – толщины набивного, огнеупорного, шамотного и асбестового слоев соответственно.

Температура на границе огнеупорного и теплоизоляционного слоя t₃ = 1140 < t_доп = 1300 °C (максимально допустимой для легковесного кирпича ШЛБ-1,3).

Расчетная внешняя поверхность  подины:

 

            

                                                                                         (7.20)

 

Тепловые потери через  футеровку подины:

 

                              (7.21)

 

7.4 Суммарные потери через футеровку печи:

 

          (7.22)

 

7.5 Потери через рабочее окно

Поверхность воспринимающая излучение из печной камеры:

 

                                                  (7.23)

 

где M = 1,397 – ширина рабочего окна;

N = 0,978 – высота рабочего окна;

DN = 0,196 – высота арки рабочего окна.

Среднюю расчетную температуру  излучающей поверхности печной камеры для периода расплавления примем равной t=1450°C при 1450°C удельные потери излучением составляют q_изл= 408 кВт/м². Тогда искомые потери излучением через рабочее окно:

 

   (7.24)

 

7.6 Тепловые потери с газами

Для определения тепловых потерь с газами необходимо на основании  опытных данных знать среднее количество воздуха подсасываемого в печь в различные периоды плавки [3]. Поэтому исходя их опыта эксплуатации действующих печей принимаем:

 

    (7.25)

 

 

 

7.7 Тепловые потери в период межплавочного простоя

Во время межплавочного  простоя тепловые потери дуговой  сталеплавильной печи складываются из потерь через футеровку; потерь излучением через окно; потерь с газами; потерь раскрытой печи при загрузке печи и при подвалке.

Первые две составляющие тепловых потерь в первом приближении  можно принимать такими же, как и в период расплавления. Потери с газами в период межплавочного простоя обычно не превышают 50 % аналогичных потерь периода расплавления. Это объясняется тем, что при отсутствии газовыделения внутри печи в этот период количество отсасываемых от печи газов существенно снижается, в результате чего существенно уменьшается и количество подсасываемого в печь воздуха.

Потери раскрытой под  загрузку и подвалку печи относим  к неучтенным потеря, так как расчет их связан со значительными трудностями.

С учетом сказанного тепловые потери печи в период межплавочного  простоя можно определять следующим образом:

 

, (7.26)

 

где K_н=1,15- коэффициент неучтенных потерь.

 

 

Рассчитанные тепловые потери сведены в таблицу 7.1.

Таблица 7.1

Тепловые потери

 

Потери	Стены	Свод	Подина	Рабочее окно	С газами	Сумма
	263,7 кВт	453,8кВт	134,5 кВт	669,15кВт	596,4кВт	855,7кВт
	15,19%	20,01%	3,4%	34,9%	27,02%	100%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. ВЫБОР ПЕЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

 

Суммарное количество электрической  энергии, которую необходимо выделить в дуговой сталеплавильной печи в период расплавления, можно найти из выражения:

 

 (8.1)

 

где W_полезн = 42574,7 кВт×ч – энергия расплавления рассчитанная по (4.2);

t_р = 2 ч – длительность периода расплавления;

t_пр = 0,41 ч – длительность периода межплавочного простоя;

W_экз = 8514,94 кВт×ч – энергия экзотермических реакций в период расплавления (20 % от W_полезн согласно [4]);

h_эл = 0,9 электрический к.п.д.

 

Удельный расход электроэнергии на 1 т металла:

 

    (8.2)

 

Средняя активная мощность выделяемая в период расплавления:

 

   (8.3)

Средняя активная мощность потребляемая из питающей сети в период расплавления:

    (8.4)

 

Мощность печного трансформатора S_т должна обеспечить в период расплавления ввод в печь активной мощности P_р:

 

,   (8.5)

 

где k_и = 0,85 – коэффициент использования [4];

cosφ = 0,73 – коэффициент мощности.

 

 

 

 

 

Выбираем трансформатор ЭТЦН-63000/35 по [6,стр144]:

номинальное первичное напряжение  35000 В;

номинальное мощность                       50 МВА;

потери короткого замыкания                               350 кВт;

предельные значения вторичных напряжений  573- 203 В;

номинальный вторичный ток    50+26% кА.

число ступеней                                                      22

 

Расчёт токов

Номинальный вторичный линейный ток  печи (ток, протекающий по электроду):

 

                                    (8.6)

 

Номинальное напряжение на первичной обмотке трансформатора:

Номинальный первичный ток:

 

                                       (8.7)

Индуктивное сопротивление трансформатора:

 

    (8.8)

 

Активное сопротивление  трансформатора:

 

    (8.9)

 Распад и диаметр  электродов.

Диаметр электрода определяется:

 

,    (8.10)

 

где j=17 А/мм2 – допустимая плотность электрического тока в электроде.

 

Из стандартного графитированных  электродов выбираем электрод с диаметром  60 см.

В проектируемой печи будут использованы электроды с отечественного производства из электрографита марки ЭГО по [4,стр.19].

Требуемый диаметр электродного отверстия в своде печи с учётом

зазора между электродом и сводом [2,стр.116]

 

                            (8.11)

 

Диаметр распада электродов (диаметр  окружности, на которой расположены оси электродов) [7, стр.20]

 

   (8.12)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. РАСЧЕТ КОРОТКОЙ СЕТИ

 

Короткая сеть ДСП состоит из: компенсатора, которые не допускают  передачу механических нагрузок, возникающих при температурных расширениях шин, на выводы трансформатора; неподвижной шины (ошиновки) до неподвижных башмаков, гибкой гирлянды от неподвижных башмаков до подвижных на рукавах электрододержателей, водоохлаждаемого трубопровода на рукавах электрододержателей, соединяющего гирлянду с электрододержателем; электрода, подвешенного в электрододержателе.

Выбор останавливаю на триангулированной  короткой сети, как наиболее перспективного направления конструирования коротких сетей (см.приложение 5).

 

9.1 Выбор сечения и марки элементов короткой сети

Для расчета сопротивлений  короткой сети необходимо найти длину  и площадь поперечного сечения ее элементов. В практике конструирования сечение элементов короткой сети выбирают исходя из величин средних расчетных плотностей токов, а уже после ее проектной разработки проверяют тепловые режимы проводников.

  Допустимая плотность тока для:

водоохлаждаемые медные трубошины

жесткого пакета                                             j₁ =1,07А/мм²;     

водоохлаждаемых кабелей                           j₂ =3,97А/мм²  по [4, стр27];

водоохлаждаемые медные трубошины        j₃ =2,87А/мм²;

электроды                                                     j₄ =17,1А/мм²

 

Сечение шинного пакета:

 

     (9.1)

 

Сечение голых гибких кабелей:

 

    (9.2)

 

Сечение водоохлаждаемых  трубошин:

 

     (9.3)

 

 

 

 

 

С учетом ориентировочных  размеров и конструктивных особенностей элементов короткой сети шинный пакет набирается из прямоугольных медных шин.

Сечение шины 360´12 (медь листовая ГОСТ 495-70).

 

Сечение пакета     S_ШИН = 12 (360´12) = 51840 мм².                         (9.4)

 

 

Для соединения подвижного и неподвижного участков токопровода  применяем водоохлаждаемые кабели с внутренним диаметром мм по табл.3.5 (КВС-2100) [4,стр.25].

 

S_ГИБ=(6´2100)=12600 мм²     (9.5)

 

Участки токопровода  на подвижных рукавах и траверсах печей, а также стационарные участки токопровода в зонах интенсивного тепловыделения, выполняются, как правило, из водоохлаждаемых медных труб (трубошина) по табл. 3.2 (М-1 ГОСТ 617-72) [4,стр.22].

Параметры трубы Æ 60´40.

;

Сечение одной трубы:

.                         (9.6)

Выбираем количество труб равное 8 (Æ 60´40).

Сечение пакета трубошин S_ТРУБ=20096 мм².

 

9.2 Расчет активного сопротивления элементов короткой сети

 

Выполним расчет сопротивлений каждого элемента короткой сети.

Активное сопротивление  проводника при протекании постоянного  тока и отсутствии внешних меняющихся по величине магнитных полей равно по [6,стр.240]:

     (9.7)

 

где - удельное электрическое сопротивление проводника при температуре [6, с.48 табл.2.2];

температурный коэффициент электрического сопротивления;

фактическая температура проводника.

-длина проводника, м

-сечение проводника, м²

 

9.2.1 Сопротивление электрода

Для нахождения коэффициента добавочных потерь, учитывающего неравномерность токораспределения по сечению электрода необходимо знать отношение и рассчитать величину:

 

                                        (9.8)

                                                  (9.9)

 

Зная эти значения, находим по графикам [6, стр.242]

Активное сопротивление  электрода с учётом коэффициента добавочных потерь по [5,стр.228]:

 

 ,                      (9.10)

 

где - удельное сопротивление электрода типа ЭГО по [6,стр.134];

;

-длина участка электрода на  котором имеют место потери  электроэнергии по [6,стр.134].

9.2.2 Пакет шин

Активное сопротивление  проводника при постоянном токе.

 

,                             (9.11)

 

где - удельное электрическое сопротивление проводника при температуре [6,стр.48 табл.2.2];

температурный коэффициент электрического сопротивления;

фактическая температура проводника.

-длина шинного пакета

 

Активное сопротивление  проводника при протекании переменного  тока по [6,стр.240]:

 

,                                                  (9.12)

 

где - коэффициент добавочных потерь;                                - коэффициент поверхностного эффекта по [6, стр.244 табл.6.1];

- коэффициент близости по [6, стр.244].

 

Активное сопротивление пакета шин фазы:

 

  (9.13)

9.2.3. Гирлянды гибких кабелей

Активное сопротивление  проводника при постоянном токе.

 

,   (9.14)

 

где - удельное электрическое сопротивление проводника при температуре [6,стр.48 табл.2.2];

температурный коэффициент электрического сопротивления;

фактическая температура проводника.

-длина кабеля.

 

Активное сопротивление  проводника при протекании переменного тока по [6,стр.240]:

,                                (9.15)

 

где - коэффициент добавочных потерь;                                - коэффициент поверхностного эффекта по [6,стр.244 табл.6.1];