Технологичен процес на топене на стомана в EAF
Сроков проект
Част 1: Електротехнологични промишлени инсталации
Електрическо изчисляване на дъгова стоманена пещ
Дисциплина: "Електрообзавеждане на индустрията"
| Ръководител | Наталия Константиновна Мороз(научна степен, звание, длъжност. Пълно име) |
| Попълнено от ученик | Коптяева Анастасия Василиевна(пълно име) |
| Група, курс | EO-41, 4-та година |
| Дата на доставка | |
| Дата на защита Степен на защита | ______________________________________ ___________________________________________(подпис на учителя) |
ЗАДАЧА КЪМ КУРСОВИЯ ПРОЕКТ. 3
1. ДЪГОВИ ПЕЩИ ЗА ТОПЕНЕНЕ НА СТОМАНА .. 5
1.1 Конструкция от ПДЧ.. 5
1.2 Технологичен процес на топене на стомана в EAF .. 7
1.3 Електрическа захранваща верига на ПДЧ и характеристики на работата на електрическото оборудване на пещта. 8
1.4 Пълни и опростени еквивалентни схеми за EAF .. 11
2. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ЕЛЕКТРИЧЕСКИТЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НА ДЪГОВА ПЕЩ ЗА ТОПЕНЕНЕ НА СТОМАНА.. 13
2.1 Кръгова диаграма DSP.. 13
2.2 Експлоатационни характеристики на ПДЧ.. 15
СПИСЪК НА ИЗПОЛЗВАНИТЕ ИЗТОЧНИЦИ.. 19
ЗАДАНИЕ ЗА КУРСОВ ПРОЕКТ
Изборът на електрическия режим на работа, конструкцията на електрическите характеристики на електродъговата пещ (EAF) и захранващата верига с описание на характеристиките на електрическото оборудване.
1) Опишете технологичния процес на производство на стомана в EAF
2) Опишете дизайна на ПДЧ
3) Дайте веригата за електрическо захранване на ПДЧ и опишете характеристиките на работата на електрическото оборудване на пещта
4) Дайте пълна и опростена еквивалентна схема за ПДЧ
5) Изградете кръгова диаграма на DSP
6) Използване на кръговиначертайте работните характеристики на EAF с диаграма в зависимост от вторичния ток на електрическия трансформатор: активна мощност; полезна мощност“, освободена в дъгата; мощност на електрическите загуби; фактор на мощността; електрическа ефективност; напрежение на дъгата (външна характеристика на източника на захранване).
Таблица 1 Изходни данни за изчисляване на електрическите характеристики на EAF
| № п / стр | Активно съпротивление на къса мрежа 10 -4, Ohm | Реактивно съпротивление на къса мрежа 10 -4, Ohm | Активно съпротивление на трансформатора 10 -4, Ohm | Реактивно съпротивление на трансформатора 10 -4, Ohm | Напрежение на празен ход на трансформатора, V |
| 4.1 | 31.4 |
ВЪВЕДЕНИЕ
През последните години областта на приложение на електротехнологичните процеси значително се разшири в индустрията, заменяйки много технологични процеси с отопление на гориво. Преходът към електротехнологични процеси осигурява повишаване на качеството на продуктите, в много случаи дава възможност за извършване на такива операции и получаване на материали, които иначе са невъзможни за извършване, подобряване на санитарните условия на труд и намаляване на вредното въздействие върху околната среда. Сега можем да кажем, че няма индустрии, където електрическите технологии да не са широко използвани.
Понятията "електротехнология", "електротехнологични процеси" са много широки; по същество те обхващат всички видове процеси, които се характеризират с използването на електрическа енергия, когато тя се преобразува в производствения процес в топлинна, механична или химична форма на енергия. Исторически обаче се случи така, че някои технологични процеси, които попадат в това определение, са станалипоради значението и широкото си разпространение като предмет на изучаване на специални раздели на науката и технологиите (преобразуването на електричеството в механично по време на механичната обработка на материали и продукти, използването на електричество в транспорта, за осветление и за битови нужди).
Курсовият проект има за цел да изчисли електрическите и експлоатационните характеристики на електродъгова пещ.
В пещ с директна дъга топлинната енергия се освобождава в електрически дъги, които горят между краищата на електродите и материала, който трябва да се стопи. Нагряването на материала се извършва с освобождаване на енергия в референтните точки на дъгата, протичане на ток през стопилката, както и поради излъчването на дъговата плазма, конвекция и топлопроводимост.
Електродъговите пещи се използват в металургичната, химическата, инженерната и редица други индустрии.
СТОМАНОДЪГОВИ ПЕЩИ
Дизайн от ПДЧ
Дъговите пещи за топене на стомана работят с трифазен ток с честота 50 Hz. Имат форма на чаша; стените на пещта са изградени от огнеупорни тухли - магнезит, ако се използва основната шлака, и динас, ако шлаката е кисела (някои пещи са за фасонно леене). Дъното на ваната на пещта е натъпкано с огнеупорен прах, смесен с каменовъглен катран или течно стъкло, за да се създаде слой, непроницаем за течен метал. Отгоре пещта е покрита със сферичен огнеупорен покрив с три отвора, разположени във върховете на правилен триъгълник, през който в пещта влизат три графитни електрода. Електродите са захванати в бронзови или стоманени държачи за електроди, чиито ръкави са фиксирани върху стелажи, които се движат нагоре и надолу в водачи с помощта на електродвигатели или хидравлични механизми. Токът се подава къмдържачи за електроди от специален трифазен понижаващ трансформатор, използващ медни гуми, тръби и гъвкави кабели. Между краищата на електродите и метала на пръта, който електрически е нулата на трифазната товарна звезда, горят дъги. Чрез преместване на електродите нагоре и надолу можете да регулирате дължината на дъгата, а с нея и тока и мощността на всяка фаза на пещта, елиминирайки колебанията на тока, късите съединения и прекъсванията на дъгата. Освен това, за да се контролира режимът на пещта, се използва промяна в напрежението, захранващо пещта, за което намотката на трансформатора на електрическата пещ се захранва с голям брой кранове. Превключването от едно ниво на напрежение към друго при пещи с малък капацитет се извършва с изключен трансформатор, а при мощни пещи - с помощта на специален превключвател на етапа, без да се изключва пещта от мрежата.
Обшивката на пещта е разположена в здрав стоманен корпус, в който е изрязан един работен прозорец, покрит с повдигаща се врата и отвор за кран с дренажен нос, през който металът се отвежда в кофата след приключване на топенето. Работният прозорец се използва за наблюдение на състоянието на банята и облицовката, за запълване (коригиране) на огнището и стените, за хвърляне на шлакообразуващи материали и легиращи добавки в пещта и вземане на метална проба. Освен това през работния прозорец, разположен срещу дренажния чорап, шлаката се изтегля в кутията за шлака, докато пещта е наклонена към прозореца.
Към долните конструкции на пещта е прикрепен вал с направляващи ролки, в които стелажите на пещта се движат вертикално, носейки електрододържачи със захванати в тях електроди. В долната си част корпусът на пещта лежи върху два сектора, с които лежи върху хоризонтални платформи или система от ролки. Механизмът за накланяне на пещта извършва търкалянето на сектори върху платформи или ролки, като по този начин накланя цялата пещ със стелажии електроди на 40–45° към оттичането на метала в кофата и на 15° към работния прозорец (при изтегляне на шлаката). Задвижващият механизъм за накланяне на пещта може да бъде електромеханичен или хидравличен.
За зареждане на пещта покривът се повдига и обръща заедно с електродите чрез специални механизми, оставяйки ваната на пещта отворена. Сместа се зарежда в зареждащата вана, монтира се с кран над пещта, отваря се дъното на вана и сместа пада в пещта.
Големите ПДЧ са оборудвани с устройства за електромагнитно смесване на метал във ваната. За тази цел под дъното на пещта (дъното е от магнитна стомана) се монтира статор и се създава движещо се магнитно поле. Увлеченият от полето метал се смесва, което осигурява изравняване на състава и температурата на ваната. В допълнение, движението на горния слой метал, предизвикано от устройството към работния прозорец, улеснява изтеглянето на шлаката. За да се увеличи дълбочината на проникване на магнитното поле в метала и да се увеличи ефективното движение на последния, статорът се захранва с нискочестотен ток (0,4–0,6 Hz) от специална електрическа машина или полупроводников преобразувател. По този начин EAF е голям и сложен топилен агрегат, оборудван с редица механизми и високоскоростна автоматична система за управление на електрическия режим.
Технологичен процес на производство на стомана в EAF
Първият период на топене е топенето на заряда. Електродите се спускат, докосват заряда и се издигат; между краищата им и метала се запалват дъги. Металът под електродите се нагрява, започва да се топи и да капе надолу към дъното на ваната. В заряда се образува вдлъбнатина и след това "кладенец", в който, докато се топи, електродът се спуска. Този процес продължава, докато електродът достигне резервоар от разтопено веществометал върху огнището; след това зарядът на стените на ямките започва да се коригира, ямките се разширяват, нивото на разтопения метал във ваната, а с него и електродите, започват да се повишават, докато целият заряд се стопи. Това е много неспокоен, нестабилен период на топене, тъй като дъгата, заобиколена от студен заряд, е много къса (2–3 cm) и нестабилна, стените на ямките, коригирани от дъгата, се свиват, падат върху електрода и причиняват късо съединение. В същото време е желателно да се извърши периодът на топене възможно най-бързо, при максимална мощност, тъй като както производителността на EAF, така и неговата ефективност зависят от времето на топене. Този период може да се извърши при максимално напрежение, тъй като дъгите са обградени от студен метал, който предпазва облицовката на стените и свода от тяхното излъчване.
По време на периода на окисление металът се стопява и покрива с шлака, дъгата е по-дълга (5–10 cm), режимът е по-спокоен, излъчването на дъгите към облицовката е по-голямо и следователно е необходимо да се намалят мощността и напрежението с 15–20%.
По време на периода на рафиниране металните стени са много горещи, дъгите се удължават още повече (до 20-30 см) и силно излъчват топлина към облицовката, която се нагрява до максималната температура за материала, поради което напрежението се намалява до 50-60% от номиналното. Нуждата от енергия също пада рязко, мощността на пещта се намалява до 30-50% от номиналната.
От гореизложеното следва, че е необходимо да може да се регулира мощността на пещта и нейното напрежение в широк диапазон, а нейното електрическо оборудване трябва да издържа на чести къси съединения и удари на натоварване.
Освен това трябва да се отбележи, че EAF е голям и много неприятен консуматор за електроенергийната система. Обикновено работи с нисък фактор на мощността (0,8-0,7); дъгата генерира високочестотни трептения, които са нежелани за други потребители, мощност,консумиран от мрежата, варира в широк диапазон по време на топене; електрическият режим на пещта, особено в началния период, се характеризира с чести къси съединения и прекъсвания на дъгата.