книги из ГПНТБ / Иванько, В. Ф. Пультовщик сталеплавильной электропечи учеб. пособие

рабочих ступеней вторичного напряжения печного транс­ форматора. Пользуясь этими отпайками, можно получить различные ампер-витки управляющей обмотки, следова­ тельно, и различные значения сопротивлений рабочей об­ мотки. Для каждой ступени напряжения трансформатора подбирают такие ампер-витки управления, чтобы на ра­ бочей обмотке магнитного усилителя были получены со­ противление и напряжение, нужные для стабилизации за­ данного тока данной ступени.

Эти ампер-витки управления изменяются для каждой ступени при переключении трансформатора. При этом включение в схему необходимого числа витков управляю­ щей обмотки и сопротивления производится блок-контак­ тами привода переключателя ступеней напряжения.

регулирования тока с помощью оператора. Нужно отме­ тить также, что автотрансформаторы часто выходили из строя из-за повреждения контактов, а магнитные усили­ тели работают вполне надежно.

В результате проведенного совершенствования схемы регулирования мощностью уменьшился разброс плавок по показателям в период расплавления. Представилось также возможным на некоторых печах вместо двух пультовщиков на две печи поручить управление одному, ис­ пользуя при этом материальные стимулы.

Для печей ЭШП и ВДП в последнее время широко используют программаторы, которые достаточно точно позволяют выдерживать заданный электрический режим.

Таким образом, первая часть — автоматизация выпол­ нения заданного электрического режима — находится в своей завершающей стадии. Что касается второй части комплексной автоматизации и механизации технологиче­ ского процесса, то она находится еще в начальной стадии развития по экспериментированию, отработке и совер­ шенствованию отдельных узлов, звеньев системы комп­ лексной автоматизации и механизации печи.

Нужно отметить, что уже основательно проведены ме­ ханизация и автоматизация следующих трудоемких, фи­ зически тяжелых работ:

1) перемешивание металла в ванне печи и скачивание шлака (электромагнитное перемешивание) ;

171

2)дача шлакообразующих в печь и других материа­ лов с помощью машины «Плюйко»;

3)заправка печи с помощью машины;

4)пружинно-пневматический зажим электродов;

5)пневматическая почта по доставке проб в экепресс^__ лабораторию и другие работы.

В настоящее время работают исследовательские ин­ ституты и заводы над оптимальным решением следующих задач автоматизации процесса:

1) непрерывный контроль температуры футеровки пе­ чи и расплавленного металла в зависимости от вводи­ мой в печь мощности и корректирование этой мощности по результатам измерения температуры;

2) корректировка электрического режима по первому пункту должна обеспечивать получение оптимальных зна­ чений по продолжительности плавки и другим техникоэкономическим показателям (удельному расходу электро­ энергии, коэффициенту мощности и т. д.);

3) автоматический контроль химического состава ме­ талла и в соответствии с этим механизированная подача кислорода, легирующих и других материалов.

Выполнением всех этих операций управляет про­ граммно-управляющее устройство, которому подчинены все автоматические регуляторы отдельных процессов. Для стали каждой марки составляют программу, которую соответственно шифруют и закладывают в программно-

1. Расскажите путь тока в схеме электроснабжения электропечи?

2.Какие нужно выполнить действия перед отключением разъеди­ нителей в схеме электроснабжения и перед включением их? .

3.Что означает разобрать схему печи?

4.Чем опасно загрязнение изоляции первичной и вторичной сто­ роны печного трансформатора?

5.Какой принцип лежит в основе получения большого числа ступеней вторичного напряжения печного трансформатора?

под нагрузкой, нужно ли отключать главный высоковольтный выклю­ чатель, когда переключатель должен совершать переход с соедине­ ния треугольником на соединение звездой?

8. В чем суть явления дикой и мертвой фаз?

172

9. Какие меры принимают для снижения вредного влияния ди­ кой и мертвой фаз?

10.Какой принцип работы электромагнитного перемешивания ме­

талла?

11.Какая схема питания вакуумно-дуговой печи?

12.Какая схема питания печи ЭШП?

13.Какая сигнализация включенного и отключенного состояния печи находится у сталевара для всех видов печей?

14.Какие защиты имеются у печного трансформатора и как они действуют; действия пультовщика при работе защит?

15.Назначение всех приборов на пульте электропечей?

16. Принцип действия автоматического регулятора мощности?

Г л а в а V

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОПЕЧЕЙ

§ 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ

Электрическими характеристиками дуговой сталепла­ вильной печи называют зависимость мощности, забирае­ мой печью из сети (Рс), полезной мощности, выделяю­ щейся внутри печи (Рпол), мощности электрических по­ терь (Рэ .п), коэффициента полезного действия (тіэл), коэффициент мощности (cos ср) от величины вторичного тока.

Очевидно, мощность электрических потерь есть сум­ ма потерь активных мощностей: в обмотках трансформа­ тора, потерь в стали магнитопровода трансформатора, в токоведущей ошиновке короткой сети, в частях элект­ родов, находящихся вне печи, в стальных конструкциях печи, на которые распространяется магнитное поле тока, в дросселе.

Полезная электрическая мощность определяется как разность мощности, полученной печным трансформато­ ром из сети, и мощностью потерь:

Электрические характеристики зависят от величины вторичного напряжения трансформатора, от индуктивно-

173

го (х) и активного сопротивления (г) фазы печного контура, от сопротивления дуги (гл) и условий ее го­ рения.

Ввеличину индуктивного сопротивления (х) входит индуктивное сопротивление обмоток фазы трансформато­ ра, дросселя и короткой сети.

Ввеличину активного сопротивления (г) входят: ак­ тивное сопротивление обмоток фазы трансформатора, ду­ ги фазы, обмотки дросселя (оно очень незначительно), короткой сети с частью электрода, находящегося вне пе­ чи, и дополнительное сопротивление, которое характери­ зует потери в стали трансформатора и стали металлокон­

струкций одной фазы. Роль и существо последней состав-

. ляющей рассматриваются ниже в разделе экономии электроэнергии.

Эти сопротивления печного контура (г и х) не остают­ ся постоянными по ходу плавки и зависят от величины тока и режима печи; сопротивление дуги (гд) является нелинейным, оно особенно непостоянно с изменением тока.

Изложенные особенности непостоянства параметров печного контура (г и х) вносят особые трудности в расчет и определение данных для построения электрических ха­ рактеристик сталеплавильной электропечи. Часто строят характеристики, принимая, что все параметры печи оста­ ются неизменными, такие характеристики называются теоретическими. Но по таким характеристикам трудно сделать правильный анализ для выбора нужных электри­ ческих режимов.

Фактические (реальные) электрические характеристи­ ки строятся с учетом изменения параметров г и х, а так­

же Гд.

Особенно большое влияние на эти параметры оказы­ вают условия горения дуги. При неспокойном горении ду­ ги напряжение на дуге и ток несинусоидальны, значения г и X возрастают, а активная мощность сети и полезная мощность в печи снижаются. При синусоидальном же на­ пряжении и токе дуги снижаются сопротивления, а мощ­ ности растут.

Следовательно, для одного и того же значения тока возможны два крайних значения мощности: одно для си­ нусоидального режима, другое для несинусоидального. Поэтому электрические характеристики для синусоидаль-

174

ного режима будем обозначать на графике пунктирными линиями, а для несинусоидального сплошными.

В реальных условиях работы дуговой сталеплавиль­ ной электропечи, особенно в период расплавления шихты, меняется несинусоидальность от наибольшей в начальный момент расплавления до синусоидального режима в кон­ це периода расплавления на хорошем шлаке, поэтому мощность и другие величины характеристик могут нахо­ диться в крайних положениях (пунктир или сплошная кривая) или занимать промежуточные значения между пунктиром и сплошной кривой.

Полезная активная электрическая мощность, выде­ ляющаяся в печи, состоит из двух слагаемых: мощности дуг трех фаз и мощности в частях электродов, которые находятся внутри печи. Раньше при построении электри­ ческих характеристик ошибочно считали, что вся мощ­ ность, выделяющаяся в электродах, является мощностью потерь и этим значительно занижали реальное значение полезной мощности.

Полезная активная мощность печи определяется как сумма полезных мощностей в каждой фазе:

в фазах будут неодинаковыми; эта разница особенно ощу­ тима в крупных электропечах.

В настоящее время это различие активных полезных мощностей в фазах трехфазной печи не учитывается при построении электрических характеристик мощных печей, что является большим недостатком. Необходимо строить электрические характеристики мощных печей для каж­ дой фазы отдельно, тогда можно будет сделать правиль­ ный анализ для выбора рационального электрического режима с учетом особенностей каждой фазы трехфазной электропечи.

Вторая важная особенность в новом плане построе­ ния реальных электрических характеристик, на основа­ нии исследовательских работ, выполненных автором, со­ стоит в изменении начальных значений тока и мощностей, от которых начинается построение электрических харак­ теристик, что приближает их к реальным условиям ра­ боты электропечи.

175

Ранее электрические характеристики строили начиная с нуля величин тока и мощности, и поэтому для началь­ ной части они были совершенно фиктивными, так как для реальных электропечей с высокими вторичными напря­ жениями не существует дуга при таких малых токах, ко­ торые начинаются от нуля. Все электрические характери-

Рис. 64. Электрические характеристики электропечи

стики следует строить от реальных значений токов для конкретной электропечи и конкретной ступени вторичного напряжения.

Следовательно, число электрических характеристик должно соответствовать числу работающих ступеней вто­ ричного напряжения печного трансформатора. Кроме это­ го, для печей большой мощности необходимо характери­ стики строить для каждой фазы.

В соответствии с изложенным на рис. 64 дано изобра­ жение вида реальной электрической характеристики для периода расплавления. Построение начинается со значе­ ния тока, равного примерно 0,5—0,8/Н О м. Для этих токов характерно увеличенное значение всех сопротивлений. При токе короткого замыкания параметры г и % имеют наименьшие значения, так как этот режим характеризу­ ется синусоидальным током. Но при этом режиме нельзя

176

сказать, что полезная мощность равна 0, так как части электродов, находящиеся в печи, выделяют тепло в пла­ вильное пространство печи. Поэтому на кривой полезной мощности показана небольшая величина полезной мощ­ ности, соответствующая току короткого замыкания. Как следует из рис. 64, все величины при синусоидальном ре­ жиме больше, чем при несинусоидальном, но электричес­ кие потери, наоборот, больше при несинусоидальном ре­ жиме и меньше при синусоидальном.

С увеличением токов уменьшается разница между ве­ личинами для синусоидального и несинусоидального ре­ жимов, и при коротком замыкании она равна нулю.

Параметры для построения электрических характе­ ристик определяются электротехническими лаборатория­ ми заводов.

§ 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕЧЕЙ ВДП И ЭШП

Для печей ВДП и ЭШП также строят электрические характеристики, выражающие зависимости полезной мощности, мощности потерь, коэффициента мощности и электрического к. п. д. от тока в расходуемом электроде Только режим наплавления слитка в печах ЭШП со­ вершенно спокойный, и электрические характеристики этого режима в зависимости от тока определяются одно­ значно в противоположность дуговой сталеплавильной пе­ чи. Для печи ВДП, работающей на постоянном токе, электрические характеристики печи будут выражать за­ висимость мощности сети, мощности полезной, мощности потерь и к. п. д. однозначно от напряжения источника

и величины тока в расходуемом электроде.

из сети, какая в этом случае будет полезная мощность?

4.Какую мощность нужно выдерживать, чтобы получить мак­ симальную мощность в плавильном пространстве?

5.Как влияет несинусоидальность токов и напряжений дуги на электрические характеристики?

Г л а в a VF

РАЦИОНАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЖИМ.

ВЕДЕНИЕ ПЛАВКИ. ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ

Вопросу определения оптимальных электрических ре­ жимов посвящено большое число исследовательских ра­ бот. Принято называть электрический режим, который ус­ танавливается на электропечи в результате исследования, «оптимальный», но, как отмечает А. Н. Соколов [13], по­ скольку недостаточно изучены все факторы, определяю­ щие наилучший результат работы печи, целесообразнее называть устанавливаемые в настоящее время электри­ ческие режимы словом «рациональные». Так и будем на­ зывать эти режимы.

ной производительности печи, высокого качества металла и хороших энергетических показателей (коэффициента полезного действия, coscp, удельного расхода электро­ энергии).

Энергетические соотношения в электропечи определя­ ются двумя коэффициентами полезного действия — элект­ рическим (т)эл) и тепловым (т)т ). Общий коэффициент полезного действия печи (т)) находится как произведение составляющих:

Электрический и тепловой коэффициенты полезного действия можно найти по следующим формулам:

178

валке, от сгорания электрода и от реакций, идущих с выделением тепла.

Рис. 65. Тепловой баланс 50-т электропечи

Эти коэффициенты могут быть подсчитаны за каж­ дый период и за всю плавку в целом.

По периодам плавки коэффициенты полезного дей­

дам и в целом по плавке позволяет совершенствовать некоторые узлы печи с целью снижения потерь и улуч­ шения ее показателей.

С этой же целью изучают тепловой баланс печей ВДП и ЭШП. В связи с большими потерями тепла ко­ эффициент полезного действия этих печей хуже, чем обычных дуговых сталеплавильных.

§ 2. ПЛАВИЛЬНОЕ ПРОСТРАНСТВО ПЕЧИ. РАСПАД ЭЛЕКТРОДОВ

Под плавильным пространством дуговой сталепла­ вильной печи понимается все внутреннее пространство печи, ограниченное футеровкой. Процессы теплообмена в этом пространстве весьма слож­ ны. Рассмотрим некоторые весьма важные особенности этих про­

цессов.

На процессы теплообмена влия­ ет в большой степени распад элек­ тродов. Если провести окружность, соответствующую окружности пла­ вильного пространства печи на уровне откосов печи, и в этой ок­ ружности печи нанести по верши­ нам правильного треугольника кру­ ги, соответствующие фактическому расположению электродов, и через центры кругов электродов провести

окружность, то диаметр этой окружности называется диаметром распада электродов. Отношение диаметра распада к диаметру плавильного пространства обозна­ чим К:

электродов. В этих зонах происходит очень быстрое плавление шихты и сильнее изнашивается футеровка.

180