4.Характеристика печи.

Диаметр кристаллизатора………………………..1400 мм.

Диаметр расходуемого электрода………………1225 мм.

Длина расходуемого электрода…………………5000 мм.

Скорость плавления …………………………..49 кг/мин

Ток источника питания ………………………….50 кА.

Напряжение источника питания……………….75 В.

5.Расчет геометрии вдп.

Дана печь ДТВ-14-Г26. Печь для плавки титана.

Исходные данные:

Диаметр кристаллизатора: D_кр=1400 мм,

Расходуемый электрод: D_рэ=1225 мм, L_рэ=5000мм

Расчет печи производят исходя из заданного развеса слитка, который определяется массой и размерами конечного изделия либо особенностями оборудования для дальнейшего передела выплавленных слитков(ковка, прокатка и т.д.).

По заданной массе слитка М его диаметр может быть рассчитан по формуле , где Y_Т – плотность переплавляемого металла в твердом состоянии, К_сл – коэффициент зависящий от вида выплавляемого слитка(ковка, прокатка и т.д.). Так как эта печь для проката на сорт К_сл=(0,2÷0,25)из [1] . Y_Т для титана 4500 из таблицы 6.6 [1].

Тогда, .

Длину слитка определяют из выражения (6.15)[1],

Тогда будет равной .

Массовая скорость плавления электрода Gявляется основным параметром печей ВДП. Она определяет качество слитка и потребляемую мощность печи и зависит от диаметра слитка и заданной глубины металлической ванны.

Определяется как из выражения (6.16) [1], где М₁ – коэффициент, определяемый физико-химическими свойствами металла, М₁ для титана 0,15÷0,2 ; К_фр – коэффициент фронта кристаллизации , определяющий характер структуры слитка, К_фр для титана 0,3÷0,7.

Тогда Gдля этой печи будет равной .

6.Энергетический баланс печи.

Энергетический баланс электрода определяется:

h_кат∙Рд = Р _{пол э} + Р _{пот э} – Р _а-к , где Р _{пол э}– полезная мощность электрода,

Р_{пот э}- мощность потерь электрода;Р _а-к– мощность получаемая от излучения электрода; Рд – мощность столба дуги; h_кат -катодные доли мощности, для титана h_кат=0,6.

Р_{пол э}определяется из выражения 6.2 [1], равна , где а и b– коэффициенты зависящие от теплофизических параметров переплавляемого металла , по табл. 6.6 [1] для титана: а=26.8 и b=1,7 ; t_гор и t_пл – средняя температура катода и температура плавления соответственно, из табл. 6.3 [1] для титана t_гор=1675 ,t_пл=1660

Тогда 1408 кВт.

Р_{пот э} определяется из выражения 6.5 [1], равна , где f–коэффициент зависящий от теплофизических свойств металла и температур ВДП, по табл. 6.6[1] для титана f=1.33∙10³

Тогда 50 кВт.

Р_а-к определяется из выражения 6.7 [1], равна

,

где е коэффициент равный 213 для титана по табл. 6.6 [1].

Тогда =135.5 кВт.

Из энергетического баланса электрода, находим мощности столба дуги:

= 2205 кВт.

Энергетический баланс слитка имеет вид:

Р_д (h_а - К_у )= Р_полсл + Р_ак + Р_аизл+ Р_{а тепл} , где Р_полсл- полезная мощность слитка; Р_аизл - потери излучением, Р_{а тепл}– теплоотвод от зеркала ванны; К_у – доля тока утечки на кристаллизатор, составляющая 0,05÷0,015.

Р_полслопределяется из выражения 6.3 [1], равна

Тогда =138 кВт.

Р_{а тепл}определяется из выражения 6.11 [1], равна , где – коэффициент учитывающий долю конвективной теплопередачи, при плавке соленоидом =5÷10; – коэффициент теплопроводности, для титана 14 Вт / ( м ∙К), – глубина ванны металла, принимаем как 1,4∙L_cл

Тогда = 1072 кВт.

Р_аизл определяется из выражения 6.9 [1], равна , где – степень черноты расплавленного металла, для титана =0,15; =5.67∙10^-8Вт·м⁻²·К⁻⁴.–постоянная Стефана – Больцмана; - , исходя из рис 6.15 [1] =2373 K.

Тогда =9.73∙10^-4 кВт.

Из энергетического баланса слитка, находим мощности столба дуги: =3450 кВт.

Как видим, мощность столба дуги электрода и слитка отличаются незначительно, баланс совпадает.

Тепловой КПД ВДП определяется как , где – полная мощность печи, определяется из формулы 6.3 [1] , и равно

кВт.

Тогда