7. Теплообмен в «свободном» пространстве дсп. Теплотехнически рациональные размеры «свободного» пространства в дсп.

а) Свободное пространство формируют стена и свод, рабочие поверхности которых участвуют в лучистом теплообмене. Дуговые печи представляют собой печи-теплообменники с радиационным режимом работы. Особенности РТО в рабочем прост-ве опред-ся:

-условиями существования дуг (выдувание, экранирование, длина столба и проч.);

-теплотехническими качествами внутренней поверхности свободного пространства (тем-ра, степень черноты, эксцентриситет дуг, коэф-т развития футеровки);

Из-за малого объема дуги и сравнительно большого расстояния от дуги до стены и свода можно принять дугу за сферу малого диаметра (точечный источник). Тогда облученность футеровки можно рассчитать по ф-ле:

Q=k_экрP_эдcosβ/(4πr²), где:

q-плотность потока излучения;

k_экр-поправочный коэффициент;

P_эд-мощность дуги, кВт;

β-угол между направлением излучения и нормалью к футеровке;

r-расстояние от дуги до футеровки.

Формула позволяет сравнивать величину плотности падающего теплового потока для обоснования теплотехническирациональных соотношений геометрических размеров свободного пространства.

б) Теплотехнически рациональные размеры свободного пространства ДСП в виде расстояния от уровня откосов подины до верха стен или, что то же самое, до пят сферического кирпичного свода, определяют из условий теплообмена и возможности размещения металлошихты большего в 5-7 раз объема по сравнению с жидким металлом:

h_ст=k_стD_о=(0,35-0,45)D_о

принимая большие значения k_ст для малых ДСП, а меньшие – для крупных ДСП.

8. Футеровка подины дсп. Теплотехнически рациональная толщина подины. Особенности конструкции дсп с донным выпуском.

а) Назначение футеровки – защита металлоконструкций в печи, а также организация теплообмена. Футеровка подины служит для формирования ванны жидкого металла и шлака соответствующих размеров а также для обеспечения тепловой изоляции металла в ванне. Основные требования к футеровке:

-достаточная огнеупорность;

-устойчивость против резких температурных колебаний;

-высокая механическая прочность;

-достаточно большое тепловое сопротивление.

Футеровка подины состоит из 2х основных слоев: верхнего – рабочего набивного слоя, и нижнего – кирпичной кладки.

Для тепловой изоляции днище кожуха ДСП покрывают одним или двумя листами асбестового картона толщиной 10-20 мм, насыпают выравнивающий слой шамотного порошка толщиной 20-30 мм, на который укладывают 1-2 ряда шамотного кирпича на плашку толщиной 65 или 130 мм, общая толщина теплоизоляции может достигать 75-200 мм для ДСП различной вместимости.

Огнеупорную кладку сферической части подины выполняют из прямых периклазовых кирпичей марки П-91размером 230х115х65. Кирпичи устанавливают на ребро в несколько рядов со смещением каждого последующего ряда относительно предыдущего на 45^о, чтобы перекрыть вертикальные швы. Швы кладки заполняют просеянным, предварительно нагретым периклазовым порошком.

Рабочий слой подины набивают из сухого мелкозернистого электрометаллургического периклазового порошка ППЭ-88. Толщина набивного слоя в зависимости от конструкции может варьироваться от 100 до 800 мм. Масса футеровки подины отечественных ДСП примерно равна вместимости печи m₀.

б) Теплотехнически рациональная толщина подины равна максимальной глубине ванны металлаΔ_пд=h_м. При современной одношлаковой технологии с применением донной продувки ванны жидкого металла отпадают ограничения на величину температурного перепада. Поэтому возможно снижение теплового сопротивления подины за счет уменьшения ее толщины на 20-25%, т.е. Δ_пд=(0,75-0,80)h_м.

в) В футеровке эркерной части подины ДСП 4го поколения расположено донное выпускное отверстие. Ось отверстия диаметром 160-180 мм делают вертикальной или под некоторым углом (до 5^о), обеспечивая определенную траекторию струи жидкого металла. Футеровка отверстия состоит из внешнего длинного стакана, набранного из колец высотой 150-200 мм и диаметром 550\400 мм, и сменного внутреннего стакана, формирующего выпускное отверстие (рабочий канал). Оба стакана изготавливают из периклазоуглеродистых или карборундовых огнеупоров, которых хватает на 150-200 выпусков, что достаточно для недельных кампаний между полными выпусками металла из ДСП. Рабочий канал внизу заканчивается графитовой или периклазоуглеродистой концевой втулкой, которую перекрывают графитовой запорной плитой или шибером. Рабочий канал перед началом очередной плавки засыпают периклазовым порошком.