Дуговые сталеплавильные печи

• термометры (преобразователи) термоэлектрические, действие которых  основано на измерении термоэлектродвижущей силы (термо-э. д. с.), развиваемой термопарой (спаем) из двух разнородных проводников (ТХА, ТХК, ТПП и др);

• термометры (термопреобразователи) сопротивления, использующие зависимость электрического сопротивления вещества (медь, платина) от его температуры (ТСМ, ТСП и др.);

Также существуют термометры сопротивления и термометры термоэлектрические с унифицированным выходным (токовым) сигналом (ТСМУ, ТСПУ, ТХАУ, ТХКУ и др.). Для измерения разности температур в системах теплоснабжения используют комплекты термометров (КТСПР, КТПТР), специально подобранных по техническим параметрам (ΔR₀, ΔW₁₀₀). К приборам бесконтактного метода относятся пирометры (пирометрические термометры):

 

Измерение температуры  в технологических периодах на ДСП

Для теплового режима процесса плавки стали в дуговых сталеплавильных  печах (ДСП) приоритетное значение имеет  наличие непрерывного способа оценки температурного состояния расплава в заключительный период плавки. В  этом случае ведение процесса плавки становится прогнозируемым, что позволяет  получить заданную марку стали с  минимальными энергетическими затратами.

На сегодняшний день существует два основных метода измерения температуры  жидкой стали, позволяющих оценить  текущее тепловое состояние расплава в технологический (жидкий) период электроплавки.

1. Метод непрерывного  измерения температуры, когда  термопара устанавливается через  футеровку печи в защитном  водоохлаждаемом кожухе после расплавления металла.

2. Метод периодического  измерения температуры путем  погружения термопары со сменным  наконечником в жидкую сталь  через смотровое рабочее окно.

Измерение температуры осуществлялось штатной термопарой погружения в  интервалы времени, отмеченные на рис.6 точками.

Интенсивный разогрев внутренней поверхности огнеупорной кладки в районе горения дуг в окислительный  период, несмотря на наличие водоохлаждаемых панелей и вспенивание шлака, вынуждает уменьшать подводимую ДСП энергетическую мощность. Это приводит к замедлению физико-химических процессов происходящих в расплаве, и увеличению продолжительности плавки.

В теплообменных процессах  при высокопроизводительной работе ДСП-180 активно участвует только небольшой 15-35 мм слой огнеупорной кладки печи. Объективными параметрами, однозначно характеризующими и оценивающими текущее  тепловое состояние современного высокопроизводительного  технологического процесса выплавки стали  в ДСП, являются температура металла  t_м(т) и температура огнеупорной футеровки t_к(т).

Практически момент расплавления фиксируется визуально (субъективно  Индивидуальным методом) сталеваром и  подтверждается назначением регламентируемой процедуры измерения температуры  расплава t_Мо.

В настоящее время только периодически регламентированный во времени  контроль температуры металла и  шлака осуществляет технолог (подручный  сталевара) термопарой погружения со сменным  наконечником.

Исследователями установлено, что температура металла на 80-100°С меньше температуры шлака. С одной стороны подводимая к ДСП электрическая мощность должна обеспечивать необходимую максимальную скорость и полноту протекания химико-физических процессов, возможно быстрый нагрев и расплавление подаваемых в печь шлакообразующих, раскисляющих и легирующих компонентов, а с другой стороны не допускать превышения температуры огнеупорной футеровки рабочего пространства и температуры охлаждающей воды на сливе выше предельно допустимых значений.

Заметное влияние на тепловой режим при выплавки стали в  современных ДСП оказывают различные  способы интенсификации технологического теплового процессов.

Сложность тепловых и технологических  процессов, отсутствие надежного простого непрерывного контроля температуры  металла создают значительные проблемы при разработке математических моделей  теплового или температурного режимов  в жидкие периоды электродуговой плавки. Как правило, существующие математические модели температурного режима электроплавки являются расчетно-статистическими, т.е. статическими по своей сути и не позволяют эффективно и целенаправленно изменять параметры энергетического режима в динамике по ходу процесса выплавки стали в ДСП.

Достаточно удобная и  доступная для практической реализации детерминированная математическая модель теплового режима ДСП предложена специалистами Чехословакии. Эта  контролирующая модель основана на составлении  мгновенных тепловых балансов. Для  успешного функционирования этой модели одним из основных параметров является непрерывный контроль температуры  металла и внутренней поверхности  огнеупорной кладки.

Куполообразный водохлаждаемый свод несет наибольшую функциональную нагрузку. В своде предусмотрены технологические отверстия для отвода плавильных газов, подачи сыпучих, ввода трех электродов и отбора импульса давления в рабочем пространстве.

Для повышения стойкости  свода ДСП делают водоохлаждаемую футеровку центральной части свода, где расположены электроды, чтобы избежать межфазовых замыканий. Стойкость таких сводов составляет 5000-6000 плавок.

Расход воды на охлаждение свода электропечи составляет 550 м³/ч.

При использовании водоохлаждаемых элементов свода важным параметром, ограничивающим подвод тепла, является температура воды на сливе. Эта температура не должна превышать 65^°С, т.е. предела начала выпадения солей.

Для данной электропечи ДСП  – 180 температура воды составляет на сливе составляет 45-50^°С

При превышении температуры  выше 65^°С возможно аварийное остановление электропечи.

Рис. 2. Основные элементы комплекса ДСП: 1 - свод; 2 - рабочее окно; 3 - сталевыпускное отверстие; 4 - электроды; 5 - электрододержатели; 6 -короткая сеть; 7 - трансформатор; 8 - кислородная фурма; 9 - отвод отходящих газов; 10 - загрузочная воронка; 11 – шомпольный термозонд.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Использование электрической  энергии (электрического тока), возможность  расплавить шихту (металлолом) практически  любого состава, точное регулирование  температуры металла и его  химического состава подтолкнуло  промышленность к использованию  ДСП в ходе второй мировой войны для производства легированной стали, качественного литья и, как следствие, деталей оружия и боеприпасов. Сегодня дуговые сталеплавильные печи производят различные сорта сталей и чугунов, а также могут являться источником сырья (полупродукта) для АКП и МНЛЗ. Нагрев металла дугой можно осуществлять непосредственно (если дуга горит между электродом и расплавленным металлом) или излучением, когда дуга горит между двумя электродами. Печи первого типа - это дуговые печи прямого действия, второго типа — дуговые печи косвенного действия. В печах косвенного нагрева очаг высокой температуры удален от поверхности металла на некоторое расстояние и на поверхность металла первоначально попадает лишь часть тепла, излучаемого дугой. Значительная его часть достигает поверхности металла после отражения от стен и свода, поэтому футеровка печи испытывает большие тепловые нагрузки. Низкая стойкость футеровки ограничивает возможность проведения в таких дуговых печах процессов, требующих нагрева металла свыше 1300—1400° С, и не позволяет применять их для плавления тугоплавких металлов. В черной металлургии такие дуговые печи иногда используют в небольших литейных цехах для расплавления чугуна. 

Значительно лучше условия передачи тепла  от дуги металлу в дуговых печах прямого действия. В этом случае очаг высоких температур максимально приближен к поверхности металла. Часть тепла из зоны высоких температур поглощается металлом непосредственно и отводится теплопроводностью. Значительно большая часть и лучистой энергии сразу попадает на поверхность металла, а свод печи защищен от воздействия дуг благодаря экранирующему действию электродов. Все это позволяет концентрировать в дуге большие мощности и успешно проводить процессы, требующие нагрева до высоких температур.

Вертикально расположенные электроды в дуговых  печах прямого действия работают в основном на растяжение. Это позволяет  использовать длинные графитовые электроды  большого сечения, допускающие работу на токе большой силы. Таким образом, эти печи могут быть мощными, большой  емкости и производительности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы