Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Теплообмен в рабочем пространстве дуговых печей

Неодинаковое излучение объясняется тем, что дуга сверху закрыта электродом, а с боков шлаком (после расплавления шихты). Поэтому распределение излучения дуги должно зависеть от: степени наблюдаемого в трехфазных печах выдувания дуги из-под электрода в сторону стен, соотношения диаметра электрода и длины дуги, толщины шлакового покрова и длины дуги, напряжения столба дуги и анодно-катодного падения потенциала, состава шлака (два последних фактора определяют длину дуги).

В зависимости от степени экранирования дуги в системе дуга — ванна — кладка после расплавления шихты возможны две схемы теплообмена:

1. При сильном экранировании дуги (большая величина и толстый слой шлака) основное количество тепла дуги переменного тока поглощается ограниченным объемом, расположенным под электродами. Диаметр «горячей зоны», в которой тепло от дуги передается металлу непосредственно теплопроводностью и на которую приходится около 90% всего излучения, примерно равен двум диаметрам электродов.

При такой схеме теплообмена металл нагревается теплопроводностью от горячих зон под дугами, а шлак, находящийся за пределами горячих зон, и кладка нагреваются в основном от металла. В этом случае температура шлака на значительном расстоянии от дуг меньше температуры металла, а температура футеровки печи меньше температуры и шлака и металла.

2. При незначительном экранировании электрической дуги ванна нагревается теплом, поступающим от горячих зон и отражаемым кладкой на шлак, от которого нагревается металл. При такой схеме тепловых потоков температура кладки выше температуры шлака, а температура шлака выше температуры металла.

Количество тепла, передаваемого излучением, пропорционально разности температур нагреваемого тела и источника тепла в четвертой степени (закон Стефана—Больцмана, уравнение). Поэтому в начале плавки, когда температура кладки значительно превышает температуру шихты, величина теплового потока от кладки на шихту достигает больших значений и резко уменьшается к концу плавки по мере выравнивания температуры металла и кладки.

В то же время разность температур в четвертой степени электрической дуги и кладки остается очень большой и уменьшается к концу плавки незначительно (примерно на 10%). В связи с этим в дуговых печах практически отсутствует саморегулирование интенсивности облучения футеровки, характерное для пламенных печей, у которых температуры источника нагрева (факела) и огнеупорной футеровки сопоставимы.

Изменяющаяся во времени излучательная способность футеровки на шихту и независимая от ее температуры интенсивность облучения кладки дугами служат причиной очень резких колебаний температуры внутренней поверхности футеровки. Скорость изменения температуры составляет 3000—4000 и может достигать в некоторых случаях 10 000 °С/ч. При этом в конце отдельные участки футеровки получают тепла больше, чем теряют теплопроводностью и излучением на кладку, и этот избыток тепла кладкой аккумулируется. В результате температура таких участков резко повышается, может превысить допустимый предел и вызвать разрушение футеровки.

Первая схема теплообмена исключает опасность перегрева футеровки, но менее благоприятна для протекания физико-химических процессов между шлаком и металлом. При такой схеме теплообмена отдельные участки поверхности раздела металл—шлак неравноценны для процессов рафинирования: условия рафинирования благоприятны в горячей зоне (шлак горячее металла) и неблагоприятны на периферии (шлак холоднее металла).

Вторая схема обеспечивает более благоприятные условия рафинирования металла шлаком по всей поверхности ванны, но создает опасность перегрева отдельных участков футеровки.

Учитывая низкую стойкость футеровки мощных сталеплавильных печей, более целесообразной следует считать первую схему теплообмена. При этом использование даже такого простого приема, как перемешивание стали (механическое, электромагнитное и др.), вызывает значительное увеличение эффективного коэффициента теплопередачи (изменяет условия внутреннего теплообмена) и согласованное изменение коэффициента массопереноса, что приводит к заметному увеличению скорости и нагрева и рафинирования. Уже разработанные методы интенсификации физико-химических процессов между металлом и шлаком в дуговой печи и применяемые способы внепечного рафинирования позволяют исключительно гибко управлять процессами рафинирования независимо от схемы теплообмена в печи и делают тем самым недостатки этой схемы не столь значительными.

Источник [4] → список литературы.

Вернуться в начало статьи: Теплообмен в рабочем пространстве дуговых печей

Читайте также:

Вернуться в начало раздела: Электропечи
Вернуться на главную: Черная металлургия

Пленка ПВД купить ПВД пленку.