УДК 621.365.2(075.8)
Д 806
Коллектив авторов:
А.И. Алиферов, Р.А. Бикеев, Л.П. Горева,
С. Лупи, М. Форцан, Д. Барглик
Рецензенты:
профессор кафедры «Автоматизированные электротехнологические
установки и системы» НИУ «Московский энергетический институт»
А.С. Аньшаков, д-р техн. наук, профессор,
В.П. Рубцов, д-р техн. наук, профессор,
гл. науч. сотр. Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
А.В. Щербаков, д-р техн. наук, зав. кафедрой «Автоматизированные
электротехнологические установки и системы» НИУ
«Московский энергетический институт»
Работа подготовлена на кафедре АЭТУ для магистрантов
направления «Энергетика и электротехника»
Д 806
Дуговые электропечи: учеб. пособие для вузов / А.И. Алиферов,
Р.А. Бикеев, Л.П. Горева, С. Лупи, М. Форцан, Д. Барглик. –
2-е изд. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2018. – 204 с.
ISBN 978-5-7782-3494-9
В пособии рассматривается основное оборудование черной металлургии –
дуговые сталеплавильные, рудно-термические печи и установки специального
нагрева, а также вопросы теории дуги и электрических цепей с дугами, технологии
и конструкции изучаемого оборудования.
Основу пособия составляют материалы курса лекций «Теория и практика
применения дуговых печей», подготовленных авторским коллективом в рамках
проекта ТEMPUS Европейского сообщества 511086-TEMPUS-1-2010-1-DETEMPUS-JPCR
«Обучение аспирантов российских университетов энергоэффективным
электротехнологиям».
Адресовано студентам и аспирантам электромеханических, электротехнологических
специальностей, а также специалистам, разрабатывающим электродуговые
установки.
УДК 621.365.2(075.8)
ISBN 978-5-7782-3494-9
© Алиферов А.И., Бикеев Р.А., Горева Л.П.,
Лупи С., Форцан М., Барглик Д., 2016, 2018
© Новосибирский государственный
технический университет, 2016, 2018
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ............................................................................................................. 3
Список сокращений и обозначений ....................................................................... 4
1. Краткая история развития дуговых электропечей ..................................... 5
2. Теория электрической дуги ........................................................................... 10
2.1. Электрическая дуга как один из видов разряда в газе ............................. 10
2.2. Дуга постоянного тока ................................................................................. 12
2.3. Дуга переменного тока ................................................................................ 19
3. Дуговые сталеплавильные печи ................................................................... 33
3.1. Система электроснабжения дуговой печи ................................................. 34
3.2. Высоковольтное оборудование .................................................................. 36
3.3. Печной трансформатор ................................................................................ 40
3.4. Вторичный токоподвод ............................................................................... 45
3.5. Электроды ..................................................................................................... 52
3.6. Футеровка печи ............................................................................................ 58
3.7. Стеновые водоохлаждаемые панели .......................................................... 60
3.8. Свод печи ...................................................................................................... 62
3.9 Механизмы дуговой сталеплавильной печи ............................................... 64
3.10. Конструктивные особенности современных сверхмощных
дуговых сталеплавильных печей ............................................................... 67
4. Эквивалентные схемы электродуговых печей .......................................... 76
4.1. Однофазная эквивалентная схема .............................................................. 76
4.2. Уравнения цепи при синусоидальном режиме .......................................... 78
4.2.1. Электрические и рабочие характеристики .......................................... 78
4.2.2. Круговая диаграмма ............................................................................... 82
4.2.3. Выбор электрического режима ............................................................. 86
4.2.4. Электрические характеристики с учетом искажения тока дуги
и потерь в энергосистеме ...................................................................... 90
4.3. Трехфазная векторная диаграмма, перенос мощности между
фазами ........................................................................................................... 96
4.4. Модель трехфазного несимметричного электропечного контура
с дугами....................................................................................................... 101
4.5. Модель трехфазного электропечного контура с учетом
нелинейности дуг ....................................................................................... 108
4.6. Электродинамические взаимодействия между фазами вторичного
токоподвода ДСП ....................................................................................... 114
203
Стр.203
5. Различные аспекты эксплуатации дуговых
сталеплавильных печей ................................................................................ 121
5.1. Технология плавкИ стали в ДСП ............................................................. 121
5.2. Инновации в современных печах ............................................................. 126
5.3. Топливно-энергетический баланс электродуговой печи ....................... 132
5.4. Влияние ДСП на питающую сеть («фликер-эффект») .......................... 137
5.5. Дуговые печи постоянного тока ............................................................... 146
5.6. Численное моделирование ДСП ............................................................... 152
6. Вакуумные дуговые печи ............................................................................. 158
6.1. Принцип действия и классификация вакуумных дуговых печей ......... 158
6.1.1. Вакуумно-дуговые печи для плавки в кристаллизаторе .................. 160
6.1.2. Вакуумные дуговые печи для плавки в гарнисаже ........................... 162
6.2. Рабочий процесс в вакуумных дуговых печах ........................................ 164
6.3. Дуговой разряд в вакууме ......................................................................... 167
6.4. Энергетические характеристики вакуумных дуговых печей ................ 170
7. Рудно-термические установки ..................................................................... 173
7.1. Общая характеристика рудно-термических установок .......................... 173
7.2. Технологические процессы и их влияние на конструкцию
рудно-термических электропечей ............................................................ 174
7.3. Самоспекающиеся электроды ................................................................... 186
7.4. Короткая сеть РТП ..................................................................................... 190
7.5. Энергетические характеристики рудовосстановительных печей ......... 195
Библиографический список ................................................................................ 198
Алиферов Александр Иванович, Бикеев Роман Александрович,
Горева Людмила Павловна, Лупи Сержио, Форцан Микеле, Барглик Джерзи
ДУГОВЫЕ ЭЛЕКТРОПЕЧИ
Учебное пособие
2-е издание
Выпускающий редактор И.П. Брованова
Дизайн обложки Л.Н. Киншт
Дизайн обложки А.В. Ладыжская
Редактор Л.Н. Ветчакова
Компьютерная верстка Л.А. Веселовская
___________________________________________________________________________________
Подписано в печать 26.02.2018. Формат 60 Ч 84 1/16. Бумага офсетная. Тираж 50 экз.
Уч.-изд. л. 11,85. Печ. л. 12,75. Изд. № 63. Заказ № 389. Цена договорная
Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции
Издание соответствует коду 95 3000 ОК 005-93 (ОКП)
___________________________________________________________________________________
Отпечатано в типографии
Новосибирского государственного технического университета
630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
204
Стр.204