Особенности электрического режима

Упрощенная эквивалентная схема замещения электропечной установки ЭШП в принципе такая же, как в ДСП (см. рис. 31). Особенность заключается в том, что в схеме имеются три переменных сопротивления: R_шл, R_эди Х_эд. Величины R_эди Х_эдуменьшаются в течение плавки из-за сплавления расходуемых электродов, снижая сопротивление всего вторичного токопровода и нарушая стабильность электрического режима и технологического процесса ЭШП. Поскольку регулирование тока I_шл в этих условиях за счет изменения R_шл,достигаемого изменением межэлектродного расстояния h согласно (126), технологически нецелесообразно из-за нарушения условия (125), необходимо регулирование вторичного напряжения U₂ по ходу плавки (рис. 77).

Рис. 77. График изменения мощности (а), вторичного напряжения (б), силы тока (в) и глубины металлической ванны (г) по ходу процесса ЭШП:
I – период формирования металлической ванны;
II – рабочий период; III – период выведения усадочной раковины

Рабочая ступень вторичного напряжения U₂аналогично (87) равна

. (136)

Особенностью электропечной установки ЭШП, имеющей большое число ступеней напряжения U₂,является необходимость анализа рабочих характеристик в зависимости от U₂ при рациональных технологических условиях в шлаковой ванне, при которых сопротивление шлаковой ванны R_шл постоянно. При R_шл= const коэффициенты cos φ, η_э и удельный расход электроэнергии W_утакже не зависят от величины напряжения U₂. Как уже отмечалось, выбранные параметры электрического режима корректируют при изменении параметров вторичного токопровода в виде соответствующей программы, задаваемой АРЭР.

С учетом вышеуказанных особенностей вторичного токопровода печей ЭШП по ходу плавки изменяются и электротехнические коэффициенты (табл. 24).

Таблица 24

Электротехнические показатели печей ЭШП

Вариант	cos φ	ηэ
Одноэлектродный	0,4...0,65/0,5...0,8	0,7...0,75/0,85
Двухэлектродный	0,85...0,90/0,95	0,85/0,95

Примечания. 1. Меньшие цифры характеризуют более крупные печи ЭШП.

2. Числитель – в начале плавки, знаменатель – в конце.

Тепловой баланс и технико-экономические показатели работы

Тепловой баланс

Тепло, генерируемое в шлаковой ванне печи ЭШП согласно (124), расходуется следующим образом:

. (137)

Экспериментальные исследования тепловых балансов, выполненные ВНИИЭТО и ИЭС, показывают:

1. Тепловые потери через стенку кристаллизатора W_кл, согласно уравнению (133), составляют 35...45 % для одноэлектродных печей и 50...70 % для многоэлектродных при увеличении площади тепловоспринимающей поверхности кристаллизаторов сложной формы.

2. Потери излучением с зеркала шлаковой ванны W_изл, зависящие, согласно (132), от коэффициента заполнения кристаллизатора k_з.к и температуры поверхности шлака, при правильно выбранном положении расходуемых электродов относительно невелики, составляют 5...15 %.

3. Тепло, передаваемое жидкометаллической ванне, согласно выражению (131), и теряемое теплопроводностью через слиток W_cл,оказывает значительное влияние на условия формирования слитка; в балансе W_cлсоставляет 5...20 %.

Доля тепла W_пол/W_шл,затраченногона нагрев расходуемого электрода и плавление электродного металла, согласно (130), характеризует тепловой КПД η_т печи ЭШП:

, (138)

где – сумма тепловых потерь шлаковой ванны, .

Выражение (138) показывает, что величина η_т зависит не от энергии W_шл,генерируемой в шлаке [согласно формуле (124)], а от величины тепловых потерь т.е. от соотношения геометрических размеров шлаковой ванны и расположения расходуемых электродов, физических свойств шлака, температурного поля шлаковой ванны (см. гл. IV, § 2).

По данным А.А. Никулина и Ю.М. Миронова, тепловой КПД одноэлектродных печей ЭШП составляет (для разных шлаков):

АНФ-1П (95 % CaF₂) 0,15...0,20;

АНФ-6 (60 % СаF₂) 0,25...0,30;

АН-291 (20 % СaF₂) 0,30...0,40.