МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Уральский государственный технический университет-УПИ
Оценка проекта ____
Члены комиссии
__________________________________________________________________
180500 344270 027 ПЗ
к.т.н., доцент __.__.04
Студент гр. ЭТУС 431к _________ Чумичёв И.С.
__.__.04
2004
ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Дуговая сталеплавильная печь.
Емкость печи: 50 т;
Питание постоянным током.
Особенность работы: разливка на МНЛЗ.
СОДЕРЖАНИЕ
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼…...…………3
ВВЕДЕНИЕ¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼…………..5
1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА……………...……..…8
1.1 Общие сведения………………………………………………………….8
1.2 Окислительный период плавки………………………………………..12
1.3 Восстановительный период плавки…………………………………...14
1.4 Порядок легирования……….………………………...………………..15
1.5 Особенности плавки конструкционной стали………………….…….16
1.6 Разливка стали………………………………………………….…..…...17
2. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
ПО КОНСТРУКЦИИ ПЕЧИ…………………….……….…………..……...20
2.1 Основные элементы конструкции печи…………………………….…20
2.2 Электрододержатели………………………………...…………………21
2.3 Механизм наклона печи……………………………………………..…21
2.4 Система загрузки печи…………………………………………………22
2.5 Свод печи………………………………………………………………..22
2.6 Газоотсос………………………………………………………………..23
3. РАСЧЕТ ЭНЕРГИИ НА РАСПЛАВЛЕНИЕ……………………………….24
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ
ПЛАВИЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВА ¼¼¼¼¼¼.¼¼¼¼….…….….25
5. ВЫБОР ФУТЕРОВКИ ПЕЧИ……………………………………………….29
5.1 Футеровка подины………………………………………………….…..29
5.2 Футеровка стен………………………………………………………….30
5.3 Футеровка свода………………………………………………………...31
6. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПЕЧИ……………………….……………………….32
6.1 Тепловые потери через футеровку стенок печи………………...……32
6.2 Тепловые потери через футеровку свода печи……………………….33
6.3 Тепловые потери через футеровку подины…………………………..35
6.4 Суммарные потери через футеровку печи……………………………37
6.5 Потери через рабочее окно…………………………………………….37
6.6 Тепловые потери с газами………………………………...……………37
6.7 Тепловые потери в период межплавочного простоя…………………38
7. ВЫБОР МОЩНОСТИ ПЕЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА………………...39
8. РАСЧЕТ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КОРОТКОЙ СЕТИ………..42
9. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ……………………………………….50
9.1 Обоснование выбора схемы преобразователя………………………..50
9.2 Расчет преобразоватея………………………………………………….57
9.3 Выбор тиристоров………………………………………………………58
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼...¼………..60
ПРИЛОЖЕНИЕ 2………………………………………………………………..61
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼¼.¼¼…………62
ВВЕДЕНИЕ
Дуговые сталеплавильные печи, применяемые в промышленных установках с конца XIX века, в настоящее время получили широкое распространение во многих областях промышленности. Большая скорость нагрева является дополнительным преимуществом по сравнению с нагревом в печах сопротивления.
Основное назначение дуговой сталеплавильной печи (ДСП) прямого действия – выплавка стали из металлического лома (скарпа). Такой процесс весьма энергоемок; на 1 т выплавленной стали в зависимости от емкости печи и характера процесса расходуется от 500 до 1000 кВт×ч электроэнергии, поэтому при прочих равных условиях процесс дешевле проводить в мартеновской печи, где топливо сжигается непосредственно. В связи с этим лишь сравнительно небольшую часть всей получаемой из скрапа стали выплавляют в электрических печах. В них осуществляются лишь те процессы, которые трудно проводить в мартеновской печи или конверторе. В первую очередь – это получение высоколегированных сортов стали, требующих тщательного очищения металла от вредных примесей (особенно серы) и неметаллических включений, и обезгаживания его. Для таких сортов стали стоимость передела гораздо меньше стоимости легирующих и самой стали и решающими факторами становятся качество металла и степень угара ценных добавок. Существенные преимущества (большие маневренность и скорость плавки, снижение капитальных затрат) имеет дуговая печь как агрегат для получения стального литья.
Следует отметить, что по мере удешевления электроэнергии, а также благодаря увеличению емкости дуговых агрегатов, вследствие чего уменьшается расход электроэнергии и материалов на выплавку 1 т стали, разница в стоимости передела металла в дуговой и мартеновской печах снижается. В последние годы в мощных дуговых печах выплавляют не только высоколегированные стали. В этом случае в пользу дуговых печей говорят их большая приспособленность к характеру скрапа и легкость плавки в них крупного скрапа.
Выплавка легированных сталей включает следующие операции: расплавление металла, удаление содержащихся в нем вредных примесей и газов, раскисление металла, введение в него нужных легирующих и выливание из в печи в ковш для разливки по изложницам или формам. Значение этих операций и требования которые они предъявляют к дуговой печи, могут быть весьма различными.
В последние годы широкое развитие получили дуговые сталеплавильные печи, работающие на постоянном токе. По сравнению с печами переменного тока они имеют следующие преимущества:
- расход электродов в 2...5 раз меньше в зависимости от подготовки шихты;
- отсутствие толчков и помех в питающую энергосистему;
- расход электроэнергии меньше на 10 ... 15 %;
- расход огнеупорных материалов меньше на 20 ... 30 %;
- расход исходного сырья уменьшается на 1,5...2 %;
- расход дорогостоящих легирующих добавок меньше на 20…60%;
- уровень шума уменьшается со 105 дБл до 85 дБл;
- количество пыле-газовыбросов меньше в 8 .... 10 раз;
- Низкая эрозия графитированных электродов позволяет выплавлять сталь с низким содержанием углерода (уровень науглераживания не превышает 0,005 %);
- Дуговые электропечи постоянного тока имеют наиболее высокий энергетический к.п.д., самый низкий процент угара металла, самую высокую стойкость футеровки, улучшенные условия труда и пониженное количество пыле-газовыбросов;
- Дуговые электропечи постоянного тока могут работать с полным сливом металла, допускают его частичный слив, а также могут работать в качестве миксера;
- За счёт возможности использования электрохимических реакций на постоянном токе для удаления вредных примесей, улучшения перемешивания металла и более высокой стабильности процесса улучшается качество выплавляемого металла.
В данном курсовом проекте рассчитывается дуговая сталеплавильная печь работающая на постоянном токе, предназначенная для выплавки конструкционной стали с разливкой на МНЛЗ.
1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
1.1 Общие сведения
Существенным отличием получения стали в дуговых печах является возможность получения в плавильном пространстве восстановительной или нейтральной атмосферы и различного давления.
Восстановительная атмосфера в электродуговых печах позволяет получить шлак, содержащий в конце плавки не более 1 % FeO, что примерно в 10 раз меньше, чем в обычном шлаке мартеновской печи.
Другим отличием является отсутствие в атмосфере печи кислорода. Поэтому ведение окислительных процессов возможно только за счет внешнего кислорода, источниками которого могут быть железная руда и газообразный кислород, вдуваемый в ванну. По этой же причине имеют место меньшие потери металла на угар.
Возможность ведения плавки на шлаке с более высокой температурой плавления и перегрева в условиях основного процесса облегчает осуществление десульфурации. При основном процессе плавки обеспечиваются все условия, необходимые для получения стали с минимальным содержанием серы. В тоже время процесс дефосфорации в электродуговых печах хуже.
В электродуговых печах имеются благоприятные условия для переплава высоколегированных отходов. Здесь потери дефицитных легирующих элементов минимальны.
Особенностью выплавки стали в электродуговых печах является возможность работы с одним шлаком, без специального восстановительного периода. Это значительно сокращает продолжительность плавки, расход электроэнергии и улучшает все технико-экономические показатели процесса.
В процессе электроплавки конечный результат предопределяется в основном взаимодействии двух фаз – металлической и шлаковой. В остальных процессах тремя металлической, газовой и шлаковой
Поэтому с точки зрения возможности использования влияния физико-химических факторов на конечные результаты электроплавка является более совершенной. Практически значительное количество дефектов в отливках и слитках из легированных сталей получается из-за плохого качества металла или вызываются и усугубляются четырьмя вредными примесями: кислородом, серой, водородом и фосфором. Электроплавка является наиболее гибким процессом для борьбы с тремя примесями: кислородом, серой и водородом.
Основное преимущество дуговой печи заключается в возможности раскисления и обессеривания металла и легкости его перегрева, поэтому в целях удешевления процесса иногда применяют так называемый «дуплекс-процесс», при котором расплавление скрапа и окисление ведут в более дешевом плавильном аппарате – мартеновской печи, а затем жидкий металл переливают в дуговую печь для рафинирования и доводки до нужного состава. Реже применяют дуплекс-процесс «конвертор-электропечь».