Проект дуговой сталеплавильной печи вместимостью 50 тонн (Расчетная часть курсового проекта)

2     Расчетная часть

2.1  Выбор основных электрических параметров ДСП

Основным параметром, характеризующим, дуговую сталеплавильную печь (ДСП), принято считать её номинальную вместимость g₀. При проектировании, как правило, устанавливают зависимость между вместимостью печи (g₀) и ее электрическими параметрами.

К основным электрическим параметрам относятся: номинальная мощность трансформатора S_Н, высшая ступень вторичного линейного напряжения , В или U_2ФВ = , номинальная сила вторичного тока I_2ЛН, А.

2.1.1 Выбор мощности трансформатора ДСП

Максимальную мощность трансформатора ДСП можно определить по формуле

                                             (1)

где       g₀ – вместимость печи, т;

S_Н – номинальная мощность трансформатора, кВА;

cosj – средний коэффициент мощности печной установки, принимаем  cosj = 0,90;

Q_пр.р – практический расход энергии за период расплавления с учетом тепловых и электрических потерь печью на 1 т металла, кВт×ч/т. Принимаем Q_пр.р=440кВт×ч;

t_p – время расплавления, ч. Принимаем t_p = 0,666 ч;

К – коэффициент использования мощности трансформатора.

Принимаем К = 0,90.

Получаем

кВА

Принимаем стандартную мощность трансформатора 45 МВА.

2.1.2 Определение вторичного напряжения

Высшую ступень вторичного линейного напряжения U_2ЛВ можно описать зависимостью типа

U_2ЛВ=КS_Нⁿ                                                           (2)

где       U_2ЛВ – высшая ступень вторичного линейного напряжения, В;

S_Н – номинальная мощность трансформатора, MBA.

Принимаем n = 0,25 (методика Никольского Л.В, Соколова А.Н.) и           К = 240 (данные Никольского Л.Е.)

U_2ЛВ = 24045^0,25 = 621,6 В

По ходу плавки вторичное напряжение необходимо снижать согласно энергетическому режиму. Низшая ступень вторичного напряжения определяется глубиной регулирования напряжения в виде соотношения  . Принимаем

                                                               (3)

В

2.1.3 Определение ступеней вторичного напряжения печь имеет 23 ступеней напряжения. Разница между ступенями напряжения определяется зависимостью

                                                 (4)

где       n – количество ступеней напряжения

 В

Таким образом, составляем соотношение

Промежуточные ступени вторичного напряжения получаются изменением числа витков на первичных обмотках трансформатора и переключением схемы соединения первичных обмоток трехфазных трансформаторов с треугольника на звезду (вторичное линейное напряжение при этом уменьшается в 1,73 раза).

2.1.4 Определение величины силы номинального линейного тока,А

,                                                  (5)

 А

2.1.5 Расчет диаметра электрода

Наиболее простой способ определения d_ЭЛ – по допустимой плотности тока, которая установлена для электродов разного диаметра

d_ЭЛ                                                         (6)

где       I_2ЛН – номинальная сила тока в электроде, А;

Di – плотность тока, А/см². Di = 22 А/см².

 мм

2.2  Выбор формы и определение размеров плавильного пространства печи

2.2.1 Объем ванны, занимаемый жидкой сталью

V_М = uG м³                                                         (7)

V_М = 0,14550 = 7,25 м³

где       u – удельный объем жидкой стали, м³/т (u = 0,145 м³/т);

G – масса жидкого металла, т.

2.2.2 Выбор рационального значения соотношения

для печи с основной футеровкой, работающей на твердой завалке (металлолом, металлизованные окатыши) D_М/Н_М =4,5÷5,5. Принимаем

D_М/Н_М = а где       D_М – диаметр зеркала металла;

H_М – глубина металла;

Принимаем а=5,0.

2.2.3 Выбор наиболее рациональной формы ванны

При конструировании печей чаще всего выбирают наиболее распространенную сфероконическую ванну с углом между образующей и осью конуса 45°. В процессе эксплуатации такая ванна изменяет свою первоначальную форму, приобретая очертания параболоида. Угол откосов остается при этом близким к 40¸45° к вертикали, что вполне достаточно для их заправки сыпучими огнеупорными материалами (угол естественного откоса сухого магнезита 30¸35°).

Полная глубина сфероконической ванны Н_М состоит из двух частей: глубины конической части ванны (h₁) и глубины сферической части ванны (h₂). Причем h₁ = 0,8Н_М и h₂ = 0,2Н_М.

2.2.4 Диаметр зеркала металла

Для сфероконической ванны D_М определяется следующим образом

D_М = 2000СV_М^1/3                                              (8)