Электрометаллургия

Форма и размер ванны дуговой электропечи

Наиболее распространенной формой рабочего пространства дуговой электросталеплавильной печи в настоящее время является цилиндроконическая (рис. 115).

Форма плавильного пространства дуговой сталеплавильной печи

Основными параметрами ванны в соответствии с обозначениями на рис. 115 являются:

D0 — диаметр ванны на уровне порога рабочего окна, мм,

D 1 — диаметр ванны на уровне откосов, мм;

hв  глубина ванны до уровня порога рабочего окна, мм;

hп — полная глубина ванны, мм.

Ванна печи представляет собой усеченный конус, обращенный вниз меньшим основанием, и шаровой сегмент. Полный объем ванны до верхнего уровня откосов складывается из объема металла Vм, шлака Vшл и добавочного объема Vд:

Vп = Vм + Vшл + Vд.                                                    (167)

Объем металла определяется из заданной емкости печи по жидкому металлу и его удельному объему, рав­ному 0,14 м3/т:

Vм = 0,14 Gп м3                                                                                  (168)

где Gп — емкость печи, т.

Объем шлака обычно принимают равным 15% от объема металла, т. е.

Vшл = 0,15Vм                                                                                       (169)

Металл и шлак занимают объем ванны, до уровня порога рабочего окна:

Vв = Vм + Vшл                                                                                    (170)

Глубина ванны hв до уровня порогов рабочих окон может быть принята по диаграмме рис. 116, где приведены данные по отечественным электропечам, а диаметр ванны на уровне порога рабочего окна — по кривой рис. 117.

графики

Угол, образующий конус с верхним основанием по практическим данным, составляет 42—48°, причем большой угол характерен для крупных печей. При указан­ных значениях угла на откосах достаточно хорошо удер­живается заправочный материал. Отношение высоты сегмента hс к глубине ванны hв изменяется с увеличени­ем емкости печей следующим образом:

 

таблица

Высота конической части ванны hк равна hк = hв — hс, а ширина откоса lо= (0,9 ÷ 1,1) hк (меньшее значение для крупных печей). Тогда диаметр основания шарово­го сегмента находится из выражения

dc = D0 — 2l0                                                          (171)

Таким образом размеры ванны определены. После этого делают проверочный расчет. Объем ванны Vв до уровня порога рабочих окон складывается из объема шарового сегмента высотой hс и объема усеченного ко­нуса высотой hк :

формула
При равенстве левой и правой частей или несколько большем значении правой части размеры ванны приня­ты правильные. В случае, если правая часть оказалась меньше левой, необходимо несколько увеличить D0 и вновь сделать проверочный расчет.

Диаметр ванны на уровне откосов D1 принимают рав­ным (1,03 ÷ 1,2) D0. Причем меньшее отношение прини­мают для крупных печей, а большее — для малых.

Добавочный объем ванны целесообразно предусмат­ривать в связи с тем, что при бурном развитии реакции окисления углерода, что возможно в случае продувки ванны кислородом, уровень шлака поднимается выше порога рабочего окна. Кроме того, кладка откосов защи­щена от воздействия электрических дуг легко ремонтируемой набивкой. Шлак в добавочном объеме сдержи­вается ложным порогом, выполняемым путем насыпки извести или доломита, а лучше, как показывает практи­ка, ложный порог делать из распиленного вдоль по обра­зующей электрода, укладываемого на плоскость в пазы нижней рамы завалочного окна.

Добавочный объем Vд составляет 10—15% от объ­ема металла Vм. Тогда высота добавочного объема оп­ределяется из выражения

формула

Обычно высота добавочного объема равна 50— 150 мм в зависимости от емкости печи. Если hд, вычис­ленная по выражению (173), находится в этих пределах, то можно принимать определенные параметры D1 и hд. В случае отклонений необходимо провести дополнитель­ный расчет, изменяя значение D1.