4.4. Розрахунок геометричних параметрів феросплавної печі

Основними елементами відновної електропечі безперервної дії є: ванна, футеровка, кожух, електроди, електротримачі, пічний трансформатор, коротка мережа, пристрій для перепуску електродів, звід, механізм обертання ванни та ін. У печах, що працюють безшлаковим процесом, ~ 70% активної потужності виділяється у ванні, тому й розрахунок слід починати з визначення геометричних і електричних параметрів ванни. Відправним моментом розрахунку є продуктивність печі при виплавці даного сплаву.

У табл. 4.10 наведено розмірний ряд виробництва рафінувальних та відновлювальних електропечей для виробництва феросплавів.

Основні параметри феросплавних електропечей приведені в табл.4.11.

Рафінувальні печі зазвичай працюють періодичним процесом, а відновні - безперервним з періодичним випуском продуктів плавки (металу і шлаку).

Початкові дані:

- тип феросплавної печі - РКЗ-16,5;

- номінальна потужність трансформатора (S) – 16500 кВ∙А;

- сплав, що виплавляється - ФC45 (приймаємо згідно табл. 4.10).

Розрахунок геометричних параметрів рудовідновлювальної печі проводимо наступним чином:

1. Визначення потужності трансформатора і електричних параметрів відновної печі.

Потужність трансформатора пічної установки визначається за формулою:

(4.99)

де S – номінальна потужність трансформатора, кВтА;

G - добова продуктивність, т / добу;

- питома витрата електроенергії, кВт∙год. /т;

24 – кількість годин на добу;

- коефіцієнт потужності;

k^! – коефіцієнт, який враховує перестої печі та колеблення електричного режиму.

Таблиця 4.10-

Розмірний ряд рафінувальних та відновлювальних електропечей для виробництва феросплавів

Піч	Номінальна потужність, мВА	Вана	Механізм нахилу	Механізм обертання	Сплав
Рафінувальні печі
РКО-2,5	2,5	відк.	+	+	Fe-Cr, Fe-Mn, Fe-W, Si-Ca, Fe-Si-Ca
РКО-3,5	3,5	відк.	+	+
Відновлювальні печі
РКО-10,5	10,5	відк.	-	+	Fe-Si, Fe-Mn,
РКЗ-10,5 (базова)	10,5	закр.	-	+	Fe-Cr, Si-Mn
РКО-16,5	16,5	відк.	+	+	Fe-Si, Si-Cr, Si-Ca,
РКЗ-16,5	16,5	закр.	-	+	те саме
РКЗ-24	24,0	закр.	-	+	Fe-Si, Fe-Мn Fe-Cr
РКЗ-33 (базова)	33,0	закр.	-	+	Si-Mn, Si-Сг
РПЗ-48 (базова)	48,0	закр.	-	-	Fe-Si, Fe-Mn
РПЗ-72	72,0	закр.	-	-	Si-Мn

Примітка: Перша буква (Р) означає принцип нагрівання - руднотермічних (дугового, змішаний); друга літера-форма ванни: К-кругла, П-прямокутна, а третина буква: О-відкрита, З – закрита. Цифра після позначення печі відповідає потужності в мВА.

Для печей безперервної дії k^! знаходиться в межах 0,95…0,97 для печей потужністю до 14000 кВА та 0,93…0,95 – для печей потужністю 14000…24000кВА, для періодичних процесів k^!=0,87.

Інколи замість k^! береться добуток k₁∙ k₂∙ k₃,

де k₁ - коефіцієнт завантаження трансформатора за час фактичної роботи, рівний 0,95…0,98 для печей, що працюють безперервним процесом. Для

Таблиця 4.11-

Основні параметри феросплавних електропечей

Тип печі	Технологічні данні печі
	Потуж-ність, кВА	Вторинна напруга, В	Макси-мальна сила струму в електро- дах, кА	Діаметр електрода, мм	Діаметр розпаду електродів, мм	Макси- мальний хід електрода, мм	Діаметр ванни, мм	Глибина ванни, мм	Діаметр кожуха, мм	Швидкість обертання ванни, * об./год.	Кут нахилу ванни в бік зливу
РКО-2,5	2500	178…89	13,0	300…450	1200…1400	2350	2700	1200	4300	5,4	30
РКО-3,5	3500	371…260	13,0	300…450	1200…1400	2350	2700	1300	5000	5,4	30
РКО-10,5	10500	250…100	38,4	800	-	-	4000	1700	6200	1…2	30
РКО-16,5 РКЗ-16,5	16500	210…132	59,0	1200	2900	1200	6200/6700	2300	7800/8300	1/33:1/132	Не має
РКЗ-24	24000	245…155	71,0	1200	3400	1500	7200	2600	8900	1/48:1/194	Не має
РКЗ-33	33000	250…130	87,0	1500	4000	1600	8700	3000	10500	1/60:1/200	Не має
РПЗ-48	48000	238,5…137	111,8	2800х650	3300	1200	20340х6000	2850	24140x7800	-	-

Примітка: * - в чисельнику дані значення для безшлакового процесу, в знаменнику – для шлакового.

періодичних процесів k₁=0,85…0,90;

k₂ - коефіцієнт використання робочого часу, рівний 0,97…0,98. Для

безперервних процесів 0,97…0,98;

k₃ - коефіцієнт, що враховує умови, які ускладнюють роботу печі (наприклад, падіння напруги в мережі). Зазвичай k₃ =0,96…0,98.

Коефіцієнт потужності установки приймається рівним 0,70…0,95, він залежить від індуктивного опору короткої мережі та відношення струму і напруги, що визначається типом технологічного процесу.

2. Визначаємо згідно табл. 4.12 значення добутку електричного коефіцієнта корисної дії (ККД) на коефіцієнт потужності в залежності від типу сплаву, що виплавляється, та потужності - .

Приймаємо .

3. Корисна потужність печі:

(4.100)

4. Робоча корисна фазова напруга печі:

(4.101)

де c, n – коефіціенти (табл. 4.13); тобто c – величина, яка визначає зв’язок між корисною напругою та корисною потужністю для даного процесу; n – показник степені. Причому для визначення значення c , n треба враховувати вид сплаву, що виплавляється, корисну потужність печі, характеристику процесу (шлаковий та безшлаковий).

Приймаємо для розрахунку n=1/3, c = 3,3.

4. Лінійна напруга на виводах низької напруги пічного трансформатора розраховується за формулою:

Таблиця 4.12-

Розрахункове значення добутку для рудовідновлювальних електропечей безперервної дії

Сплав, що виплавляється	Значення при потужності печі, кВ∙А
	3500…5000	8500…9500	10000…11000	11500…13500	14000…17000	24000	50000
Вуглецевий, мало- та безвуглецевий ферохром	0,90	0,80	0,74	0,70	0,67	0,64	-
Передільний ферохром	0,86	0,80	0,79	0,78	0,75	0,73	-
Силікохром 50%-вий	-	0,83	0,75	0,74	0,73	0,71	-
Металевий марганець	0,86	0,84	-	-	-	-	-
Марганцевий шлак	0,69	0,67	0,65	-	-	-	-
Силікомарганець 82%-вий	-	0,74	0,72	0,71	0,69	0,67	-
Феромарганець	0,80	0,76	0,74	0,72	0,68	0,65	-
Феросиліцій 45%-вий	-	-	0,76	0,73	0,72	0,70	-
Феросиліцій 75%-вий	-	0,84	0,78	0,76	0,74	0,72	-
Феросиліцій 90%-вий	-	0,83	0,81	0,79	0,76	0,74	-
Силікокальцій	-	-	0,71	0,70	0,68	0,66	-
Карбід кальцію	-	-	0,76	0,73	0,72	0,70	-

(4.102)

Таблиця 4.13 -