Ванны дуговой сталеплавильной печи

 

 

Наиболее распространенным типом ванны ДСП является сфероконическая ванна (рис. 4.1).

Коническая поверхность ванны образует откосы подины и характеризует угол между образующей конуса и горизонталью. Учитывая угол естественного откоса () сухого периклазового порошка, применяемого для заправки футеровки подины ДСП во избежание зарастания подины при эксплуатации ДСП, стремятся к получению угла откоса , равного .

Обозначения размеров ванны дуговой сталеплавильной печи (рис. 4.1) приведены в табл. 4.1.

Объем жидкометаллической ванны печи до уровня порога рабочего окна условно можно разделить на объем металлической ванны, объем шлаковой ванны и дополнительный объем.

Необходимый объем жидкометаллической ванны по жидкому металлу определяется исходя из массы жидкого металла.

Объем жидкометаллической ванны печи до уровня порога рабочего окна условно можно разделить на объем металлической ванны, объем шлаковой ванны и дополнительный объем.

Объем жидкого металла, м³,

, (4.1)

где – заданная номинальная емкость ДСП (масса жидкого металла, т);

а – удельный объем жидкой стали. В зависимости от химического состава стали м³/т;

– плотность жидкой стали. В зависимости от химического состава стали т/м³.

 

Рис. 4.1. Схема ванны дуговой сталеплавильной печи

 

 

 

 

Таблица 4.1

 

Обозначение размеров ванны ДСП

 

№	Символ	Параметр
		Диаметр кожуха
		Диаметр плавильного пространства на уровне откосов
		Диаметр зеркала металла
		Диаметр ванны на уровне порога рабочего окна
		Толщина огнеупорного слоя
		Толщина теплоизоляционного слоя
		Для сфероконической формы ванны печи - угол между образующей и осью конуса ()
		Ширина рабочего окна
		Высота рабочего окна
		Стрела арки рабочего окна
	Н	Полная высота ванны печи до уровня порога рабочего окна
		Высота конусной части ванны печи
		Высота сферической части ванны печи (глубина шарового сегмента)
		Глубина ванны по металлу
	Е	Толщина подины
		Расстояние между уровнем откосов печи и порогом рабочего окна
		Уровень откосов подина печи
		Уровень порога рабочего окна
		Уровень металла в печи
	К	Высота плавильного пространства
		Верхний диаметр плавильного пространства
		Стрела свода печи
		Толщина свода
		Диаметр распада электродов (диаметр окружности, на которой находятся оси электродов)
		Диаметр электродного отверстия в своде
		Толщина стенки кожуха

 

 

В процессе нагрева и расплавления в ДСП происходит угар некоторой части загруженного в печь металла (скрапа). Обычно угар составляет 5–6 % массы загруженного металла. Поэтому для получения заданного количества жидкого металла в печь необходимо загрузить увеличенное количество скрапа [8].

Масса загружаемого в печь скрапа, т,

 

, (4.2)

где - масса жидкого металла, т;

- коэффициент угара, масса угорающего металла по отношению к массе загружаемого в печь скрапа.

 

Без заметной погрешности для практических расчетов можно принимать массу загружаемого скрапа равной необходимой массе жидкого металла с коэффициентом увеличения

. (4.3)

 

Объем шлаковой ванны, м³,

 

, (4. 4)

где – масса жидкого металла, т;

– масса шлака;

с – плотность жидкого шлака. В зависимости от состава и температуры , т/м³.

 

В зависимости от марки выплавляемой стали при расчетах принимают по данным [3]. По [11] масса шлака составляет 5 ¸ 7 % массы жидкой стали ().

При упрощенных расчетах по данным [3] объем шлака составляет до 20 % объема жидкого металла в небольших печах () и 17 – 15 % в крупных печах (. По данным [1, 11] объем шлака составляет 10–15 % объема жидкого металла (). По данным [18] для кислого шлака плотность равна 2,9 т/м³, удельный объем 0,345 м³/т, для основного шлака плотность равна 3,2 т/м³, удельный объем 0,322 м³/т.

В расчетах можно исходить из того, что шлак занимает 5–10 % объема жидкого металла, в случае использования метализованных окатышей в шихте объем шлака увеличивается до 15 %.

Дополнительный объем ванны ДСП, необходимый в случае «кипения» металла и шлака в окислительный период плавки [1, 11], V³

 

, (4.5)

 

где - дополнительный объем ванны в долях объема жидкой стали.

 

Используя (4.1, 4.4, 4.5) можно определить полный объем жидкометаллической ванны печи до уровня порога рабочего окна

 

. (4.6)