yandex.metrica
Электрометаллургия

Расчет ванны

При расчете ванны дуговой сталеплавильной печи чаще всего принимают сфероконической формы с углом откосов 45° и уровнем откосов над уровнем металла на 100-250 мм.

При эксплуатации печей фактическая емкость (завалка) на 15-25 % больше запроектированной, поэтому уровень шлака и металла поднимается выше уровня откосов. Постепенное размывание откосов и их поплавочная заправка приводят к изменению конической формы, и фактически ванна становится сферической с углом откосов от 25 до 45° к вертикали.

В соответствии с этим более рационально рассчитывать ванну сферической с откосами, образованными касательной к окружности ванны и вертикалью (см. рис. 2.2).

Продольный разрез сферической ванны

Оценивая ванну с точки зрения полноты протекания рафинировочных процессов при ее проектировании, обычно, принимается величина

формула

Это отношение ДМ/ hМ является основным параметром ванны, который определяет форму ванны, ее глубину и эффективность расплавления и прогрева металла дугами; определяет диаметр печи, близость стен к дугам и тепловую напряженность на стенах; определяет величину поверхности металла в контакте со шлаком и скорость обменных процессов.

При проектировании основных дуговых печей малой и средней емкости, выплавляющих высоколегированные стали электропечного сортамента под двумя шлаками, можно рекомендовать ДМ / hМ в пределах 5,0…5,5, а для большегрузных ДСП при одношлаковом процессе с внепечной обработкой уменьшить это отношение до 4,5…5,0; для ДСП, работающих на металлизированном сырье, увеличить ДМ / hМ до 5,5…6,0, что дает возможность снизить тепловую напряженность футеровки основания стен печи.

Однако при сопоставлении этой величины с другой, характеризующей ванну, а именно с удельной поверхностью ванны (f):

формула

где FМ — поверхность зеркала металла, м2; GМ — емкость печи, т; оказывается, что при одном и том же значении «а» в печах различной емкости, величина «f» меняется/

Основываясь на этом, а также на показателях работы печей, можно принять за определяющую величину ванны ее удельную поверхность, т. е. «f». Из практических данных значение «f» дуговых печей колеблется от 0,18 до 0,6 м2/т.

Основываясь на принятом значении fРАСЧ и садке печи (GМ), параметры ванны определяют из выражений:

формула

Для обеспечения стойкости нижней части стен (на стыке с откосами) на уровне шлакового пояса при бурном кипении ванны, возможности заправки откосов, компенсации возможного зарастания подины, в ванне создается дополнительный объем VДОП, вмещающий шлак с запасом; т. е. помимо металла ванна должна вмещать шлак с учетом его вспенивания при кипении.

формула

Объем VШЛ шлаковой ванны зависит от количества шлака и его плотности, составляющей в зависимости от состава и температуры шлака 2,9-3,2 т/м3.

Кратность шлака GШЛ (количество шлака, выраженное в процентах от массы металла) составляет 3-7 % в зависимости от марки выплавляемой стали.

Толщину шлака можно оценить, пренебрегая конусностью шлаковой ванны по выражению:

формула

Дополнительный объем VДОП принимают равным 10-16 % VМ. Уровень порога рабочего окна принимают на 20-40 мм выше зеркала шлаковой ванны:

формула

Паспортной характеристикой, т. е. параметром ДСП, является глубина ванны от уровня порога рабочего окна:

формула

Этот параметр для действующих отечественных ДСП может быть описан корреляционным уравнением:

формула

Другой параметр ДСП — диаметр ванны на уровне порога рабочего окна ДО можно определить по выражению

формула

Уровень откосов ванны принимают выше уровня порога рабочего окна на 30-100 мм во избежание размывания шлаком основания футеровки стен и возможного аварийного выхода жидкого металла. С учетом этого

формула

или по отношению к глубине ванны

формула

Суммарная глубина ванны hВ определяет такой важный параметр ДСП как диаметр рабочего пространства на уровне откосов ДО, являющийся также паспортной характеристикой ДСП:

формула