Федеральное агентство по образованию

ГОУ «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Институт «Металлургии, Машиностроения и Транспорта»

Кафедра «Металлургические технологии»

Курсовой проект

«РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ»

Работу выполнил студент группы 43311/1: Веселов Р.В.

Преподаватель: Карасев В.П.

Санкт-Петербург

2014

Содержание

1. Выбор мощности трансформатора 3

1. Определение размеров рабочего пространства печи 3

3. Определение высшего вторичного напряжения 7

4. Составление чертежа общего вида 7

5. Составление однолинейной схемы питания печи 7

6. Выбор элементов механизации и автоматизации 8

7. Расчет и построение рабочих характеристик печи 11

7.1. Подготовка исходных данных 13

7.1.1. Вторичное фазное напряжение 13

7.1.2. Активное и индуктивное сопротивления 14

7.1.3. Мощность тепловых потерь 15

7.1.4. Полезный расход электроэнергии 16

7.2. Оптимизация энергетических параметров работы печи в период рафинировки 23

8. Выбор рабочего тока для периода плавления и рафинировки 2

9. Расчет показателей работы печи 4

9.1. Действительные значения рабочих характеристик за отдельные периоды и за плавку в целом 4

9.2. Оценка расчетных показателей работы печи 7

9.3. Варьирование параметра 7

Заключение. 10

1. Выбор мощности трансформатора

Для данного курсового проекта выбрана печь вместимостью:

В поиске оптимальной мощности рассматривают технологические особенности плавки, а также энергетические, технико-экономические, экологические и даже социальные последствия намеченного плана. Мощность печного трансформатора должна быть такой, чтобы с наибольшей эффективностью могла быть реализована технология плавки, и обеспечены качественные показатели стали.

Печной трансформатор был выбран для печи вместимостью 135 т при расчете технологических параметров процесса. Удельная мощность трансформатора для печи, вместимостью 135 тонн:

Следовательно мощность трансформатора:

1. Определение размеров рабочего пространства печи

Масса загружаемого скрапа принимается с учетом его угара:

Объем ванны:

Объем шарового сегмента ванны:

V_c = а (0,05 - 0,12) G, м³

V_c = 0,145 0,11∙135=2,153, м³

где - удельный объем жидкой стали вблизи температуры плавления 0,135…0,145 м³/т, – масса шлака в долях от массы металла 0,07…0,10, – плотность жидкого шлака 2,8…3,2 т/м³.

Ванна печи объемом Vсостоит из четырех объемов (V_ц , V_к , V_с , V_э).

Объем усеченного конуса находится как разность

V_к = V– (0,03 - 0,05) V - 0,35V - V_c

V_к = 24,396– 0,03∙24,396- 0,35∙24,396–2,153=12,973, м³

Диаметр ванны на уровне порога рабочего окна :

d₁ = 0,780 G^0,401

d₁ = 0,780 G^0,401=0,780∙135^0,401=5,576 , м

Размеры печи определяются по формулам, приведенным в таблице 1.

Таблица 1

Обозначение	Формула	Результат
Vц	Vц= 0,35 V	8,539
Vк	Vк = V– (0,03 - 0,05) V - 0,35V - Vc	12,973
d1	d1 = 0,780 G0,401	5,576
hц	hц = 4 Vц /(π d12)	0,350
d2	d2 = (d13 – 24 Vк /π)1/3	4,202
h1	h1 = (d1 – d2) /2	0,687
`h2	`h2 ~= 8 Vc /(π d22)	0,311
h	h = hц + h1 + h2	1,348
m	m = d1 / h	4,136
Vc	Vc = π h2 (0,75 d22 + h22)/6	2,171

Расчет остальных размеров печи выполняется в соответствии с формулами таблиц 2 и 3. В них представлены данные для печей с керамической и водоохлаждаемой футеровкой стен и свода.

Таблица 2.

Новые размеры печи

Обозначение	Значение	Значение коэффициента:
Δh=B∙h, м	0,1618	B=0,12
D1=d1+2∙ Δh, м	5,8996	-
α, град	45	Принято
β, град	45	Принято A=0,37
K=A∙D1, м	2,1829
K''=0,2∙ (K- Δh)	0,4042
M'=0,15∙D1	0,8849
N'=1,3∙M'	1,1504
ΔN'=0,14∙M'	0,1239
D2=D1+K''∙2tg β	6,7080
L'= Lиз+Lмет+Lводы	0,195	Lиз=0,05 Lмет=0,025 Lводы=0,12
d0=dэл+Δd, м	выбор электродов	Δd=0,02
dp=q∙D1	1,1799	q=0,20

Огнеупорные материалы и их выбранная толщина для печи вместимостью 140 т представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Огнеупорные материалы печи вместимостью 140 т

Материал	Толщина, м
Асбест	0,03
Шамот порошок	0,03
Шамот кирпич	0,13
Магнезит кирпич	0,575
Магнезит набивка	0,15
Всего	0,915

Таким образом, толщина рабочего слоя равна 0,915 м.

Современная печь высокой удельной мощности с водоохлаждаемыми стенами и сводом должна быть оборудована эксцентричным донным отверстием для выпуска полупродукта.

d_в – диаметр сталевыпускного отверстия, м.

,м.

_в - продолжительность выпуска, выражается в секундах.

При _в = 240с имеем , м.

Размеры печи должны удовлетворять следующим двум соотношениям:

1. Для предохранения пода от повреждения электрическими дугами во время расплавления шихты необходимо, чтобы диаметр сегмента ванны был больше диаметра распада электродов:для печей высокой мощности

d₂≥ (2.4 – 2.6) d_р

4,202≥3,068

2. Согласно ГОСТ 7206-80 электропечь должна загружаться в один прием скрапом плотностью не менее 1,4 т/м ³. При пересыпании скрапа из загрузочной корзины в печь насыпная плотность лома уменьшается на 20 ... 30 %. Если плотность лома в корзине равна 1,4 т/м ³ , то после загрузки в печь плотность уменьшится до 1,0 … 1,1 т/м³. Отсюда следует:

где - объем рабочего пространства печи равный:

Таким образом, отношение:

Для выполнения данного условия и лучшего использования горения дуг(окружение твердой шихтой) нужно работать с подвалкой, причем в первоначальную завалку давать 70% лома:

3. В заключение этого раздела приведена таблица (табл.4), в которой основные размеры проектируемой печи сопоставляются с размерами действующей печи:

Размеры спроектированной печи удовлетворительно коррелируют с размерами действующей печи такой же емкости. Это подтверждает верность проектировочного расчета.

Таблица 4.

Сравнение расчетных и действующих основных размеров для печи 135 т

Размер, м	Расчет	Действующая печь
D1	5,8996	5,5
h	1,348	1,2
K	2,1829	2,6