Л.П. ГОРЕВА
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
УСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ
ЭЛЕКТРОДУГОВЫЕ УСТАНОВКИ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
НОВОСИБИРСК
2008
УДК 621.365 (075.8)
Г 686
Инновационная образовательная программа НГТУ
«Высокие технологии»
Рецензенты: <...> В пособии рассмотрены история
развития и современное состояние электросталеплавильного производства, технология и конструкция современной дуговой сталеплавильной печи, составляющие ее энергетического баланса. <...> ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ В СВЕРХМОЩНОЙ ДСП ..... <...> Тепловые потери через футеровку и с охлаждающей водой ..... <...> 6
Дуговые печи высокопроизводительны, высокомеханизированы и
автоматизированы, что обеспечило резкое улучшение условий труда и
снижение потребных людских ресурсов. <...> Кроме того,
резко переменный режим работы дуговых сталеплавильных печей
(ДСП) создает серьезные помехи в системах электроснабжения предприятий. <...> Это удлиняло период плавки, увеличивало тепловые потери и расход
электроэнергии. <...> Тем самым основные преимущества печей прямого
действия – возможность концентрации больших мощностей и ускорение плавки – использованы не были. <...> Поэтому понятно стремление конструкторов механизировать завалку шихты. <...> Кардинальное решение механизированной загрузки шихты в печь –
загрузка сверху бадьей – было найдено в 20-х годах XX века рядом
американских и европейских фирм («Лектромелт», «Америкен-Бридж»,
«Демаг», «Сименс», «Эфко» и др.) <...> Загрузка печи сверху явилась одним из важнейших событий в развитии ДСП. <...> Загрузка шихты через верх позволяет также значительно лучше использовать объем печи. <...> В целях интенсификации процесса плавки стал широко внедряться
метод ввода кислорода в жидкий металл. <...> Ознакомившись детально с устройством и работой печей Стассано,
Жиро, Эру, Челлина, Рохлинг–Роденгаузз и других изобретателей, комиссия согласилась с предложением В.Н. Липина и остановила свой
выбор на печи типа Эру <...>
Электротехнологические_установки_и_системы._Электродуговые_установки.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
__________________________________________________________________________
Л.П. ГОРЕВА
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
УСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ
ЭЛЕКТРОДУГОВЫЕ УСТАНОВКИ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
НОВОСИБИРСК
2008
Стр.1
УДК 621.365 (075.8)
Г 686
Инновационная образовательная программа НГТУ
«Высокие технологии»
Рецензенты:
А.В. Плохов, канд. техн. наук, доц.,
Э.К. Урбах, д-р техн. наук, ведущий научный сотрудник
Института теплофизики СО РАН
Горева Л.П.
Г 686 Электротехнологические установки и системы. Электродуговые
установки : учеб. пособие для вузов. – Новосибирск :
Изд-во НГТУ, 2008. – 112 с.
ISBN 978-5-7782-1096-7
Предлагаемое учебное пособие составлено по конспекту лекций
курса «Электродуговые установки», читаемого кафедрой «Автоматизированные
электротехнологические установки» Новосибирского государственного
технического университета студентам специальности
140605 – «Электротехнологические установки и системы». Потребность
в таком издании возникла из-за отсутствия учебника, излагающего
современное состояние электротехнологического оборудования.
Многие материалы взяты из журнальных статей обзорного характера,
появившихся за последние 10 лет. В пособии рассмотрены история
развития и современное состояние электросталеплавильного производства,
технология и конструкция современной дуговой сталеплавильной
печи, составляющие ее энергетического баланса.
Работа подготовлена на кафедре
автоматизированных электротехнологических установок
УДК 621.365 (075.8)
ISBN 978-5-7782-1096-7
© Горева Л.П., 2008
© Новосибирский государственный
технический университет, 2008
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .................................................................................................................. 5
1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
........................................................................................................... 8
1.1. Внедрение электрометаллургии стали в России .................................... 9
1.2. Концепция сверхмощной дуговой печи ................................................ 13
1.3. Внедрение внепечной обработки стали ................................................ 17
1.4. Новейшие технологические приемы ведения плавки .......................... 19
1.5. Печи постоянного тока ........................................................................... 24
2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ В СВЕРХМОЩНОЙ ДСП ..... 33
2.1. Заправка печи .......................................................................................... 33
2.2. Завалка шихты ......................................................................................... 35
2.3. Плавление шихты .................................................................................... 36
2.4. Особенности окислительного периода плавки и доводки ................... 41
2.5. Внепечная обработка стали .................................................................... 43
2.5.1. Обработка вакуумом ..................................................................... 45
2.5.2. Продувка инертными газами ........................................................ 49
2.5.3. Продувка порошкообразными материалами ............................... 50
3. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ СВЕРХМОЩНЫХ ДУГОВЫХ
ПЕЧЕЙ ............................................................................................................... 51
3.1. Футеровка печи ....................................................................................... 51
3.2. Водоохлаждаемый свод .......................................................................... 57
3.3. Размеры плавильного пространства ...................................................... 57
3.4. Схема выпуска металла .......................................................................... 64
3.5. Конструктивные решения элементов токоподвода .............................. 68
3.5.1. Кабельные гирлянды ..................................................................... 68
3
Стр.3
3.5.2. Электроды ...................................................................................... 70
3.5.3. Подвижная часть вторичного токоподвода. Анализ и сравнение
основных характеристик электрододержателей .............. 72
4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ
ПЕЧИ .................................................................................................................. 81
4.1. Приходные статьи энергетического баланса ДСП ............................... 82
4.2. Тепловые потери дуговых печей ........................................................... 83
4.2.1. Тепловые потери через футеровку и с охлаждающей водой ..... 84
4.2.2. Тепловые потери с отходящими газами ...................................... 88
5. ВОПРОСЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО
ЭЛЕКТРОПЕЧНОГО КОНТУРА С ДУГАМИ .................................. 90
5.1. Однофазная модель электропечного контура. Электрические
и рабочие характеристики дуговых печей ............................................ 91
5.2. Модель трехфазного электропечного контура с дугами ..................... 95
5.2.1. Реализация модели для расчета токов ......................................... 98
5.2.2. Реализация модели для расчета напряжений на дугах ............. 101
5.3. Перенос мощности между фазами дуговой печи ............................... 104
5.4. Электродинамические взаимодействия в дуговых сталеплавильных
электропечах .................................................................................. 107
Библиографический список ............................................................................... 111
4
Стр.4