5. Определение основных геометрических размеров печи.

Ванна печи выполняется сфероконической, объём её должен быть достаточным для того, чтобы вместить весь жидкий металл и шлак. Объём шлака составляет 20 % объёма металла в небольших печах и 17-15 % в крупных. На рис. 2. дана форма плавильного пространства дуговой сталеплавильной печи. Она сфероконическая с углом ° между образующей и осью конуса. Объём конуса, занятый жидким металлом, ограничивается уровнем ; выше него лежит уровень шлака, а ещё выше – уровень рабочего окна . Таким образом, между уровнями верхний поверхности шлака и порога рабочего окна (определяющего максимальную вместимость ванны) предусмотрен дополнительный объём на случай всплесков шлака, перегрузки печи, небольшого случайного её наклона или перекоса, равный 8-12% объёма металла. Уровень откосов подины А делают на 40 - 100 мм (в зависимости от размера печи) выше уровня порога В с тем чтобы шлак при скачивании не касался стен печи.

Рис. 2. Форма плавильного пространства ДСП.

Основные размеры плавильного пространства печи определяют, исходя из её заданной номинальной ёмкости (массы жидкой стали) G=125 т.

Объём стали в ванне V, равен:

м³,

где , м³/т – удельный объем жидкой стали.

Полный объём ванны до порога рабочего окна

м³,

где - масса шлака в долях массы стали; , т/м³ – плотность жидкого шлака; - дополнительный объём ванны в долях объёма жидкой стали.

Полная высота ванны H, до уровня порога рабочего окна может быть определена по эмпирической формуле (для ванн с °)

м,

где А изменяется от 0.31 для небольших «основных» печей до 0.345 у самых крупных и может быть принят равным 0.38 для «кислых» печей.

Высота ванны H складывается из высоты её конусной и сферической частей.

Высота конусной части ванны

, м.

Высота сферической части ванны

, м.

Диаметр ванны на уровне порога рабочего окна рассчитывается по выражению

, м.

Диаметр плавильного пространства на уровне откосов D₁, м, равен:

, м,

где , м - для более крупных печей.

, м.

Верхний диаметр плавильного пространства для цилиндрических стен, выкладываемых из кирпича.

Стрела свода обычно составляет 0.1-0.12 от его диаметра.

Размер рабочего окна определяется размерами мульд загрузочной машины или других заправочных приспособлений, возможностью заправки через него подины и стен по всему периметру печи и наблюдения за их состоянием и состоянием свода.

Ширина рабочего окна М, равна:

, м,

где p=0.33 для печей ёмкостью до 10 т, 0.3-0.26 для печей ёмкостью 15-40 т и 0.25-0.22 для более крупных печей.

Высота рабочего окна , м,

стрела его арки , м.

Толщина подины Е равна: , м.

Из этого размера на теплоизоляционный слой (если он имеется) обычно приходится 0.22-0.25 м для печей ёмкостью выше 40 т. Остальное приходится на слой огнеупорного кирпича и набивную часть подины. Поэтому на теплоизоляционный слой берем 0.23 м, а остальное на огнеупорный слой (магнезитохромитовый) 0.66 м.

Толщину свода возьмём м. (для печей выше 30 т.)

Весьма важным размером является диаметр распада электродов D_р.э – диаметр окружности, на которой расположены их оси.

А. Н. Соколовым предложена формула для этого диаметра, учитывающая размеры, как диаметра электрода, так и диаметра плавильного пространства:

м,

где q является функцией диаметра электрода. Так, для графитированных электродов диаметром 0.1-0.3 м q=0.35, для электродов диаметром 0.3-0.5 м q=0.35.

м; возьмем мм;

Диаметр электродного отверстия м;

Зазор м.