Результаты обработки расплава стали на агрегате ковш-печь с полыми электродами Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

МЕТАЛЛУРГИЯ ЧЕРНЫХ, ЦВЕТНЫХ И РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ

МЕТАЛЛУРГИЯ ЧЕРНЫХ, ЦВЕТНЫХ И РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ

УДК 621.746.5.047:669.14

В. А. Бигеев, Е. Б. Агапитов, М. М. Ерофеев, И. М. Захаров, С. А. Самойлин

РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВА СТАЛИ НА АГРЕГАТЕ КОВШ-ПЕЧЬ С ПОЛЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ

В 2005-2006 гг. проведен комплекс исследований по совершенствованию работы агрегата ковш-печь (АКП) №1 кислородно-конвертерного цеха ОАО «ММК», представляющий собой двухпозиционный агрегат фирмы «FUCHS systemtechnik», предназначенный для обработки ковшей емкостью 370 т. Проектная мощность агрегата - около 5,5 млн тонн стали в год - является в настоящее время одной из самых высоких в мире.

Эффективность электродугового подогрева расплава зависит от ряда технологических факторов:

• толщины и состава шлакового покрытия металла;

• температуры расплава;

• длительности работы дугового устройства;

• режима перемешивания расплава;

• запаса устойчивости и быстродействия автоматической системы регулирования положения электродов;

• рабочей ступени печного трансформатора, определяющей напряжение, ток и длину дуги. Эффективность нагрева определяется соответствием проектных и эксплутационных характеристик.

Проведенные с помощью созданной системы сбора и обработки информации о электрических па-

кВтч/с*т

0.025

0.02 -

0.01

0.005

♦

.. .« ♦ ♦♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

♦ •: ♦ Iі 1 ♦♦♦' ♦ ♦ ♦ ♦

5 ■ < Ць ♦ ♦♦ ♦ •* * " г Г ♦# ♦ ♦ ♦

# * ♦ * ♦ ♦

♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

0 0.05 0.1 0.15

Рис. 1. Зависимость удельного расхода электроэнергии на обработку от удельного расхода продувочного аргона

раметрах дуговой установки исследования показали, что в настоящее время она работает в несимметричном, нестабильном режиме и не обеспечивает повторяемость нагрева в сходных условиях.

Возникновение несимметричного режима связано с разбалансировкой электрических фаз и нестабильной работой электрических дуг, эти эффекты определяются режимом АСУ управления дугами. Вследствие разбалансировки электрической системы перекосы токов по фазам достигают 30-40%, что приводит к неравномерному нагреву электродов и небалансам мощности отдельных дуг [1]. Так как персонал изменяет расход газа на донную продувку в соответствии с малопредсказуемой производственной обстановкой и периодическим использованием совместно с донной продувкой верхней фурмы, происходит разброс удельных энергетических затрат на тонну стали при сходных начальных условиях обработки, в частности начальной температуре металла, марке стали и ее составе. На рис. 1 представлены результаты обработки массива данных паспортов 320 плавок стали марки 08, анализ которых показывает, что существуют факторы, обусловливающие группировку значений удельных расходов в определенных зонах (0,003-0,01; 0,01-0,02; выше 0,02 кВт-ч/(с-т)), выявление данных факторов позволит управлять режимом нагрева расплава и снизить удельный расход электроэнергии.

Анализ электрических режимов показал, что одним из факторов, определяющих эффективность вложения электроэнергии, является устойчивость горения дуг. Совместное исследование электрических и тепловых характеристик работы печи ковша позволило оценить связь к.п.д. нагрева и режима работы ЭДУ. Выявлено снижение к.п.д. нагрева при возрастании несимметричности работы ЭДУ. Несимметричность токов по фазам более 10% сопровождается резким, скачкообразным изменением электрических

м3/т

36

Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2007. № 1.

Результаты обработки расплава стали на агрегате ковш-печь..

В.АБигеев, Е.Б.Агапитов, М.М.Ерофеев и др.

к.п.д. 0,39

к.п.д. 0,55

к.п.д. 0,63

Время, мин

Рис. 2. График изменения температуры расплава и к.п.д. нагревов

ю

ї 1 -Q i_

0)0)-, Ч! 7 ^ о ^ °

!

ч <S 6

<и с а. <п о

5 -

8

9

15 16

10 11 12 13 14

Номер ступени трансформатора

Рис. 3. Сравнение среднего удельного расхода электроэнергии на различных ступенях печного трансформатора при работе на полых (сплошные линии) и сплошных (пунктир) электродах

параметров ЭДУ и считается неустойчивым режимом работы.

Из рис. 2 видно, что нагревы, проводимые на одной и той же ступени трансформатора, но при различном режиме горения дуг, приводили

к различной эффективности (к.п.д.) нагрева [2]. При этом к.п.д. нагрева изменялся от 0,39 до 0,63. Параллельная регистрация электрических характеристик показала, что максимальный к.п.д. достигался при минимальном колебании электрических параметров - токов и напряжений, то есть при наиболее устойчивом режиме работы ЭДУ.

Для улучшения режима горения дуг, снижения расхода электродов было предложено оснастить агрегат полыми электродами и системой подачи в них газа.

Проведенные серии из 106 и 320 плавок показали перспективность предложенного решения. Экономия электроэнергии достигалась на всех ступенях работы трансформатора, однако наиболее существенно (6-7%) при работе на 12 ступени (рис. 3). Удельный расход электродов снижался в среднем на 10%, изменился характер выгорания электродов. Угар электродов происходил симметрично в виде воронки правильной формы, за счет привязки дуги в центрах электродов. Обнаружено, что устойчивое горение дуги связано с оптимизацией расходов подаваемого в электроды газа для каждой ступени работы трансформатора.

Технологические аспекты эффективности использования полых электродов могут наиболее ярко проявиться в технологии обработки сверхнизкоуглеродистых сталей (типа Ш сталей) и при отклонении хода плавки от установившегося ритма или, например, в условиях отсутствия возможности наведения «белого» шлака из-за временных или технических ограничений. Особый интерес данная технология может представлять для производств, использующих ковши «с высоким» наливом, не позволяющим организовать вспенивание шлака как, например, в ККЦ ОАО ММК.

Библиографический список

1. Развитие системы угравления электродуговой установкой печь-ковш с целью повышения эффективности нагрева / Е.Б. Агапитов, Г.П. Корнилов, А.А. Николаев, М.М. Ерофеев, Ю.П. Журавлев, А.П. Мусиенко // Изв. вузов. Электромеханика. 2006. № 4. С. 81-84.

2. Управление тепловым и электрическим режимами агрегата ковш-печь / Е.Б. Агапитов, Г.П. Корнилов, Т.Р. Храмшин, М.М. Ерофеев, А.А. Николаев // Электрометаллургия. 2006. № 6. С. 11-16.

Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2007. № 1.-------------------------------------------------------------37