Пример расчета параметров трехфазной дуговой печи

Рассчитать трехфазную дуговую печь для выплавки кислой стали. Производительность печи 10 т/ч, продолжительность загрузки шихты 0,1 ч, продолжительность плавки 1 ч, продолжительность выпуска металла 0,05 ч, продолжительность ремонта печи после каждой плавки 0,15 ч.

1. Вместимость печи:

= (0,1+1,0+0,05+0,15) · 10 = 13 т

2. Объем жидкого металла в печи:

= = 1,8 м³

3. Полная высота ванны до порога рабочего окна. Угол наклона печи принимаем равным 45 ⁰С, а значение коэффициента А = 0,38.

h₃ = А · m^0,25 = 0,38 · 13^0,25 = 0,675 м

4. Высота сферической части ванны:

h₂ = 0,2 · h₃ = 0,2 · 0,675 = 0,135 м

5. Диаметр ванны на уровне порога рабочего окна:

= =

= 2,895 м

Таблица 1.2 – Исходные данные для расчета основных параметров дуговой печи

Вар.	П, т/ч	τ1, ч	τ 2, ч	τ 3, ч	τ 4, ч	Про- цесс	Вар.	П, т/ч	τ1, ч	τ 2, ч	τ 3, ч	τ 4, ч	Про- цесс
1	0,4	0,1	1,0	0,05	0,15	о	12	0,4	0,1	1,0	0,05	0,15	к
2	1,1	0,1	1,0	0,05	0,15	о	13	1,1	0,1	1,0	0,05	0,15	к
3	2	0,1	1,0	0,05	0,15	о	14	2	0,1	1,0	0,05	0,15	к
4	5	0,1	1,0	0,05	0,15	о	15	5	0,1	1,0	0,05	0,15	к
5	9	0,1	1,0	0,05	0,15	о	16	9	0,1	1,0	0,05	0,15	к
6	17	0,2	1,0	0,1	0,2	о	17	17	0,2	1,0	0,1	0,2	к
7	33	0,2	1,0	0,1	0,2	о	18	33	0,2	1,0	0,1	0,2	к
8	70	0,2	1,0	0,1	0,2	о	19	70	0,2	1,0	0,1	0,2	к
9	100	0,2	1,0	0,1	0,2	о	20	100	0,2	1,0	0,1	0,2	к
10	110	0,2	1,0	0,1	0,2	о	21	110	0,2	1,0	0,1	0,2	к
11	130	0,2	1,0	0,1	0,2	о	22	130	0,2	1,0	0,1	0,2	к

В табл. 1.2 : о – основной процесс; к – кислый процесс

6. Диаметр плавильного пространства на уровне верхнего края откоса. Принимаем h₄ = 0,15 · h₃.

d₂ = d₁ + 2· h₄ = d₁ + 2· 0,15·h₃ = 2,895 + 2 · 0,15 · 0,675 = 3,01 м

7. Высота плавильного пространства. Принимаем h₅ = 0,45 · d_2.

h₅ = 0,45 · d₂ = 0,45 · 3,01 = 1,355 м

8. Толщина футеровки пода:

= 0,615 м

9. Толщину s₃ огнеупорного слоя стен принимаем 0,35 м, а толщину s₂ теплоизоляционного слоя 0,15 м.

10. Внутренний диаметр каркаса печи:

d₃ = d₂ + 2·( s₂ + s₃) = 3,01 + 2 · (0,15 + 0,35) = 4,01 м

11. Толщина стенки каркаса печи:

s₁ = 0,005 · d₃ = 0,005 · 4,01 = 0,02 м

12. Толщину огнеупорного слоя свода принимаем равной s₄ = 0,3 м.

13. Ширина рабочего окна:

в = 0,3 · d₂ = 0,3 · 3,01 = 0,9 м

14. Высота рабочего окна:

h₁ = 0,8 · в = 0,8 · 0,9 = 0,72 м

15. Мощность печного трансформатора, при η = 0,6, cos φ = 0,9,

W = 355 кВт·ч/т:

= 6600 кВА

16. Сила тока при вторичном напряжении 250 В:

= 15200 А

17. Диаметр графитизированного электрода при допустимой плотности тока 20 · 10⁴ А/м²:

= 0,3 м

18. Диаметр распада электродов при d₄ = 3 · d₅:

d₄ = 3 · d₅ = 3 · 0,3 = 0,9 м.