Деловой центр Альянс. Прайс-лист и Тех. информация
Ферросплавы
Графитированные электроды, графит
Комплексные модификаторы и лигатуры

Электрические и геометрические параметры рудовосстановительных печей и их влияние на удельный расход электроэнергии


Н.Ф.Ахметшин, И.И.Бэрзшкин, Н.А.Гущин

На ферросплавных предприятиях систематически проводится работа по улучшению технико-экономичееких показателей производства путем повышения производительности плавильных агрегатов и снижения энергозатрат на единицу продукции.

Значительные успехи достигнуты в повышении единичной мощности электропечных агрегатов за счет модернизации печных трансформаторов с увеличением их мощности.

Повышение мощности рудовосстановительных печей (РВП) осуществляется за счет преимущественного роста силы тока по сравнению с напряжением. На действующих печах при увеличении полной мощности с 9 до 63 МБ*А и обеспечении минимального удельного расхода электроэнергии при выплавке 65%-ного ферросилиция сила тока в электроде увеличилась с 39,6 до 145 кА (в 3,66 раза), фазовое напряжение повысилось с 81 до 144,5 В (только в 1,78 раза). Известно, что при изменении свойств шихты и технологии плавки изменяется используемое напряжение на печи. Применение ангарского полукокса вместо коксового орешка при выплавке 65%-ного ферросилиция позволило увеличить напряжение на 10-15 В.

Из анализа следует, что при расчете параметров электрического режима РВИ необходимо определять для заданной мощности силу тока в электродах и диапазон вторичного напряжения для обеспечения условий совершенствования технологии и выбора шихты.

Таким образом, основными параметрами электрического режима выплавки ферросплавов в РВП являются сила тока в электродах, активная составлявшая напряжения на ванне Uba и строгое соотношение между ними, т.е. при работе на заданной силе тока минимальный удельный расход электроэнергии на единицу продукции обеспечивается при конкретном значений Uba . Поэтому для жесткого поддержания оптимального электрического режима по минимуму удельного расхода электроэнергии в работе [1] предложено рудовосстановительные печи с закрытой дугой комплектовать трансформаторами с постоянным вторичным током по ступеням и с шагом напряжения между смежными ступенями 1,5-2 В. Регрессионное уравнение связи между силой тока I2 (кА) и активной мощностью печной установки Р (МВт),.по данным работы[2], имеет вид

формула (1)

где т - коэффициент, характеризующий состав сплава, для 655-ного ферросилиция равен 8,82.

В работе методом математической статистики показателей режима работы более 90 РВП предприятий ВП0 «Союзферросплав» за период 1971-1984 гг. получены уравнения связи между силой тока и активной мощностью печи для массовых кремнистых (ФС45, ФС75) и хромистых (ФХ, ФСХ48) сплавов.

При доверительной вероятности 95 % показатели степени в уравнениях для рассматриваемых сплавов отличаются в пределах от -3,0 до +2,1 % по отношению к 0,72 (1).

Коэффициент т, характеризующий состав сплава при выплавке, составил: для ФС75 - 9,19; ЗС45 - 8,41; Ш - 7,42; ФСХ48 - 8,74. На РВП заданной активной мощности соответствующей силы тока выбор электрического режима заключается в определении Uba. При этом Uba определяется из условий обеспечения, с одной стороны, дугового режима плавления, с другой - оптимального заглубления электродов для создания достаточной толщины фильтрующего слоя шихты на колошнике. Известно, что развитие дугового режима плавления происходит при повышении Uba,, а заглубление электродов в шихту при прочих равных условиях обеспечивается снижением напряжения на ванне. Следовательно, существует уровень оптимального полезного напряжения, обеспечивающий дуговой режим плавления и минимальные потери тепла и ведущих элементов через колошник.

В работе [3] указывается, что в зависимости от выбранного экономического критерия (себестоимость продукта, производительность агрегата или удельный расход электроэнергии на единицу ферросплава) оптимальный электрический режим, т.е. Uba может быть различным.

По данным анализа параметров электрического режима печей, работающих с лучшими показателями по удельному расходу электроэнергии, связь между Uba. (В) и силой тока в электроде 7 (А) описывается уравнением:

формула (2)

где m1 - коэффициент, характеризующий состав сплава при выплавке, составил: для ФС75 - 0,269; ФС65 - 0,286; ФС45 - 0,308; ФХ - 0,372; ФСХ48 - 0,291.

Коэффициент m1, в основном определяется различиями исходных материалов или разными соотношениями компонентов шихты и зависит от электрического режима печи. Следовательно, на конкретной мощности каждый сплав имеет собственные электрические параметры рационального режима плавления. При выплавке кремнистых сплавов электрический режим характеризуется повышением силы тока с увеличением содержания кремния в сплаве. Электрически* режим выплавки 48%-ного ферросиликохрома близок к режиму 65%-ного ферросилиция. Рациональный режим выплавки углеродистого феррохрома осуществляется при более высоком напряжении и меньшей силе тока, чем пря выплавке высококремнистых сплавов.

При разработке новых плавильных агрегатов и модернизации действующих РВП с увеличением их мощности обеспечение соответствия

рисунок
Рис. 1. Зависимость удельного расхода электроэнергии от активной мощности на площадь распада электродов при выплавке ФС65

электроэнергетических параметров и геометрических размеров ванны печи для конкретного сплава является одним из главных вопросов проектирования. От того, насколько обеспечено соответствие электрических, тепловых, геометрических и

рисунок
Рис 2. Зависимость удельного расхода электроэнергии от активной мощности на площадь распада электродов при выплавке ФС45

технологических параметров, зависит экономичность работы РВП и эксплуатационная надежность их элементов. Диаметр самоспекающегося электрода определяют исходя из рациональных (освоенных в промышленности) для технологического процесса плотностей тока в электроде. Оптимальные условия эксплуатации электродов при сложившемся качестве электродной массы обеспечиваются при плотностях тока 4,5-5,5 А/см 2.

В практике отечественного печестроения [4] геометрические размеры печи определяют методом геометрического подобия. При этом предложенные значения критерия геометрического подобия колеблются в широких пределах, и размеры ванны, рассчитанные по их значениям, существенно отличаются друг от друга.

Исходя из создавшегося положения в практике печестроения предлагается методика определения размеров ванны на основе обеспечения электроэнергетического подобия. В качестве электроэнергетического критерия подобия принята удельная активная мощность (приходящаяся на площадь распада электродов в ванне), при которой обеспечивается минимальный удельный расход электроэнергии на единицу массы выплавляемого сплава.

Из анализа показателей работы печей следует, что минимальный удельный расход . электроэнергии при выплавке 65%-ного (рис. 1) и 45%-ного (рис. 2) ферросилиция достигается при удельной активной мощности на площадь распада электродов 2000-2100 кВт/м 2. При выплавке углеродистого, феррохрома оптимальная удельная мощность на площадь распада электродов (рис. 3) равна 1700-1800 кВт/м 2. Связь внутреннего диаметра ванны Db (мм) с активной мощностью печной установки Р (МВт) при обеспечении работы с гарнисажем и сохранением футеровки стен ванны печи описывается уравнением:

формула (3)

где п - коэффициент, зависящий от сплава; для печи, выплавляющей 45%- ный ферросилиций, п =3,19; углеродистый феррохром 2,72.

На основании проведенных исследовании установлены для массовых марок кремнистых и хромистых сплавов рациональные соотношения между электрическими параметрами и геометрическими размерам ванны на основе определения плотности активной мощности в ванне РШ по минимуму удельного расхода электроэнергии.

рисунок
Рис. 3. Зависимость удельного расхода электроэнергии от активной мощности на площадь распада электродов при выплавке углеродистого феррохрома.

Для трехфазных РВП с цилиндрической ванной для условий обеспечения энергосберегающей технологии плавки получены уравнения связи силы тока электрода с активной мощностью печной установки, активной составляющей напряжения на ванне с силой тока в электроде для сплавов ФС75, Ф065, ФС45, ФСХ48 и ФХ, а также уравнение связи диаметра ванны с активной мощностью для ФС45 и ФХ.

БИБЛИ0ГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  1. Ахметшин Н.Ф., Пекарский Л.Ф., Чистяков Г.Д. - Совершенствование технологии ферросплавов: Науч. тр. /НИМ. М.: Металлургия, 1981-, с. 61—64.
  2. Ахметшин Н.Ф., Чистяков Г .Д., Сычев В.А. - Производство Ферросплавов: Науч. тр. / НИИМ. М.: Металлургия, 1977, № 6, с. 106-112.
  3. Щедровицкий Я.С. Производство ферросплавов в закрытых печах. М.: Металлургия, 1975. 311 с.
  4. Промышленные установки электродугового нагрева и их параметры. Никольский Л.Е., Бортничук Н.И., Волоконский Л.А. и др. М.:Энергия, 1971. 271 с.

© 2003–2008 ЗАО «Деловой центр «Альянс»
Адрес: 454080, г. Челябинск, ул. Худякова, д. 17
Тел./факс: (351) 260-70-97, 260-70-87, 261-33-66
E-mail: ferro-alliance@chel.surnet.ru, Реквизиты