Вибір потужності трансформатора установки АКОС-ківш-піч

Перехід до технології вищого рівня визначає необхідність перенесення основних технологічних прийомів відновлювального періоду в АКОС. При цьому одне з головних завдань є ефективна десульфурація і доведення сталі до заданого хімічного складу і температури, які вимагають додаткового підігріву металу. Швидкість і ефективність нагріву металу і розплавлення добавок, поряд з іншими факторами, визначається також потужністю трансформатора АКОС. Різноманіття факторів, які визначають вибір потужності трансформатора, обумовлює великий розкид даних на графіку залежності потужності від місткості АКОС. При цьому необхідно враховувати, що в ряді випадків для АКОС використовують трансформатори модернізованих або ліквідованих ДСП.

При нагріві сталі в АКОС виділяється дві стадії. Спочатку відбувається вирівняння температури металу, поверхневих шарів футеровки ковша, склепіння і електродів з одночасним розплавленням шлакоутворюючих і металевих добавок. При цьому температура металу трохи стабілізується. Потім на другій стадії йде властиво нагрів сталі до заданої температури.

Активна потужність трансформатора, необхідна для нагріву металу і добавок визначається по формулі:

МВт,

де: h_д – тепловий к.к.д. дуги; Н_мд – питома витрата енергії на нагрів сталі і добавок на 1^оС у діапазоні 1550-1650^оС, кВт×г/(т×^оС); М_мд – маса металу і добавок, т; можна прийняти, що маса добавок становить, приблизно, 10% від маси рідкої сталі і тоді М_мд = 1,1 Мж; V_t – швидкість нагріву металу, ^оС/хв. Експериментальні значення Н_мд наведено в табл.3.24.

Таблиця 3.24. Питома витрата енергії (Нмд) для АКОС різної місткості (Gт) і потужності трансформатора (Р)

Зі збільшенням місткості АКОС і потужності трансформатора знижується питома витрата енергії, що пов'язано зі зменшенням питомих теплових втрат. Для ковшів місткістю більше 180 т використовується наступне емпіричне вираження для потужності теплових втрат:

,

де: Р и М - потужність теплових втрат і маса металу для 180 т ковша; Р_тп і М_м – теж для ковша місткістю більше 180 т.

Згідно розрахунковим даним h_д для ковшів місткістю 200, 250, 300 і 350 т становить 0,639; 0,656; 0,670 і 0,681 відповідно. Швидкість нагріву металу коливається від 2 до 6^оС/хв. Використовуючи ці дані можна з певним ступенем допустимості визначити шляхом екстраполяції вихідну потужність (Р) для АКОС необхідної місткості. З урахуванням практики коефіцієнт потужності трансформатора АКОС (cosj) перебуває в межах 0,62-0,75, що дає нам можливість визначити встановлену потужність трансформатора Р_у (МВ×А). Однак, для ефективного використання потужності трансформатора велике значення має обґрунтований вибір живильного струму і напруги. Силу струму можна визначити з рівняння:

I₂ = m×P^0,72,

де: I₂ – сила струму на електроді; m – коефіцієнт, який характеризує енергообмінні особливості процесу і для умов АКОС значення m = 5,72.

Вторинна робоча напруга визначається з виразу:

при U_2тр.в. = 1, 2-1,25U_2Р – для вищого ступеня і U_2тр.н. = 0,85U_2р – для нижчого ступеня. Кількість ступенів трансформатора для АКОС місткістю 12-350 т з трансформатором – 4-50 МВ×А відповідно становить 6-12, збільшуючись з підвищенням потужності трансформатора.

В табл. 3.25 наведено рекомендовані параметри трансформатора для АКОС (ківш-піч) місткістю 12-350 т.

Напруга дуги (U_д) визначається по формулі:

,

де: h_ел – електричний к.к.д.

Зв'язок напруги дуги і її довжини (l_д) описується емпіричним виразом:

U_д = а +вl_д,

де: а – сума анодного і катодного спадання напруги, В;

в – спадання напруги в стовпі дуги, В/мм.

Таблиця 3.25. Рекомендовані параметри трансформатора для агрегатів ківш-піч 12-350 т

За даними С.Й.Хитрика і Чуйко М.М. для дугових печей а = 9-30 В (для пари вугілля-сталь – 22 В; вугілля-основні шлаки – 9 В; вугілля-кислі шлаки – 30 В); в = 3,5-4 В/мм у період окислення і в = 1, 0-1,2 В/мм у відновний період.

Довжина дуги збільшується з ростом місткості АКОС і швидкості нагріву, що необхідно враховувати при визначенні висоти шлаків у ковші, для забезпечення екранування дуг. У стадії нагріву і розплавлення шлакової суміші збільшення висоти шлакового шару з 30 до 200 мм забезпечує підвищення швидкості нагріву з 2 до 3,4^оС/хв. Для ефективного екранування дуг необхідно забезпечити товщину шлакового шару на рівні (2,5-3,0)lд.

Таким чином, при розробці технології вищого рівня необхідно забезпечити надійну роботу АКОС за рахунок обґрунтованого вибору потужності трансформатора і електричних параметрів установки.