Разработка способов улучшения технико-экономических показателей и методики выбора рациональных режимов плазменно-дуговых сталеплавильных печей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.10, кандидат наук Окунева Виктория Валерьевна

• Окунева Виктория Валерьевна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Окунева Виктория Валерьевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

5

ГЛАВА 1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ПЛАЗМЕННО

ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ

1.1. Устройство плазменно-дуговых сталеплавильных печей и энергетические параметры дуг

1.2. Электрические и тепловые режимы плазменно-дуговых сталеплавильных печей

1.3. Источники питания и схемы электроснабжения плазменно-дуговых сталеплавильных печей

1.4. Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА РАЦИОНАЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ДУГИ В ПЛАЗМЕННО-ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ

2.1. Локальные и средние угловые коэффициенты излучения поверхностей и объемов

2.2. Разработка методики расчета угловых коэффициентов излучения дуги на поверхности при их нахождении во взаимопараллельных плоскостях

2.3. Определение локальных угловых коэффициентов излучения

дуги при наклонном положении плазмотрона в ПДСП

2.4. Разработка методики расчета рационального положения дуги в плазменно-дуговых сталеплавильных печах

2.5. Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ, ИЗЛУЧАЕМОЙ ДУГАМИ НА МЕТАЛЛ, ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЯХ ПЛАЗМОТРОНОВ И ДЛИНАХ ДУГ В ПЛАЗМЕННО-ДУГОВЫХ

СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ

3.1. Исследование влияния длины дуги и ее положения на

теплообмен в плазменно-дуговых сталеплавильных печах

3.2. Исследование влияния угла наклона плазмотрона на теплообмен

в плазменно-дуговых сталеплавильных печах

3.3. Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4. РАСЧЕТ РАЦИОНАЛЬНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ДУГИ И РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО СНИЖЕНИЮ УДЕЛЬНОГО РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ПЛАЗМЕННО-ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ

4.1. Исследование влияния смещения анодного пятна на теплообмен и расчет рационального положения плазмотрона и дуги в плазменно-дуговых сталеплавильных печах

4.2. Расчет рационального положения и длины дуги и разработка мероприятий по снижению удельного расхода электроэнергии в плазменно-дуговых сталеплавильных печах

4.3. Выводы по четвёртой главе

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЖИМА ПДСП С ДВУМЯ ПЛАЗМОТРОНАМИ, СВОДОВЫМ И СТЕНОВЫМ

5.1. Разработка конструкции ПДСП с сводовым и стеновым плазмотронами

5.2. Разработка электрического режима ПДСП с сводовым и

стеновым плазмотронами

5.3. Выводы по пятой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка способов улучшения технико-экономических показателей и методики выбора рациональных режимов плазменно-дуговых сталеплавильных печей»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время доля электростали, то есть стали, выплавляемой в дуговых сталеплавильных печах, в мировой выплавке стали составляет более 35% (33% в 1999 г. [1]). Выплавка стали к 2015 г. прогнозируется на уровне 830 млн.т/год при доле электростали 40%. Выплавка электростали продолжает увеличиваться вместе с кислородно-конверторным производством стали, потеснив до 1 0-12% мартеновское производство, которое было основным в производстве стали в начале 20 века. Вместимость печей увеличилась с 3 т в 1900 г. до 150-200 т в 2000 г.

Рост вместимости печей сопровождался ростом мощности печей с 0,45 МВА в начале 20 века до 100 МВА в конце 20 века. Производительность печей возросла с 100 тыс.т стали в год в 1950-е годы до 500 тыс.т стали в год в 1990-е годы до 1 млн.т стали в год в 2000 г., рост мощности печей осуществлялся за счет увеличения напряжения электропечного трансформатора, тока дуги. Вторичное напряжение электропечного трансформатора увеличилось с 100 В в начале 20 в. до 760-1100 В в конце века, ток дуги возрос за этот период с 2 кА до 60-70 кА дуговых сталеплавильных печах трехфазного тока (ДСПТТ) и до 100 кА в дуговых сталеплавильных печах постоянного тока (ДСППТ). Печи постоянного тока ДСППТ получили промышленное распространение с 1970-х годов с развитием полупроводниковой техники и в настоящее время конкурируют с ДСПТТ по мощности, производительности, удельному расходу электроэнергии и электродов. Первичное напряжение электропечного трансформатора возросло с 6, 10 кВ до 110 кВ.

За столетний период существования дуговых сталеплавильных печей (ДСП) вследствие совершенствования электрооборудования, электрических и тепловых режимов, технологии плавки стали удельный расход электроэнергии снизился с 800-750 кВт-ч/т в начале века до 485 кВт-ч/т в

1970-е годы. В последующие 1980-е годы удельный расход электроэнергии возрос с 485 до 590 кВт-ч/т, несмотря на ряд предпринимаемых мер по снижению потребления электроэнергии печами, что требовало объяснения. Объяснить данное явление можно было исследовав энергетические параметры электрических дуг ДСП, так как электрические дуги являются основными источниками энергии в дуговых сталеплавильных печах. На долю электрических дуг приходится 55-65 % энергии, поступающей в современную высокомощную большегрузную дуговую сталеплавильную печь. Основными энергетическими параметрами электрических дуг, характеризующими распределение мощности излучения электрических дуг в рабочем пространстве ДСП и плазменно-дуговых сталеплавильных печей (ПДСП) являются угловые коэффициенты излучения и коэффициенты полезного действия электрических дуг. Проведенный анализ истории развития дуговых сталеплавильных печей показал отсутствие к 1996 г. методики расчета основных энергетических показателей электрических дуг ДСП и ПДСП: коэффициента полезного действия и угловых коэффициентов излучения электрических дуг на поверхности ванны металла [1-67].

В настоящее время при реконструкции цехов металлургических и машиностроительных предприятий принимают к установке дуговые сталеплавильные печи трехфазного и постоянного тока, что вызвано близкими технико-экономическими показателями работы печей с различным родом тока. Преимущество печей постоянного тока по сравнению с такими же по мощности и емкости печами трехфазного тока следующие: стабильнее электрический режим, меньше пылегазовых выбросов и воздействие на питающую сеть, несколько ниже расход электродов и уровень шума. Однако печи постоянного тока по сравнению с печами трехфазного тока имеют недостатки: больший расход огнеупоров, выше на 1,5-2 % электрические потери, наличие подового электрода с ограниченным сроком службы, необходимость работы с жидким стартом. Данные потребления

электроэнергии печами трехфазного и постоянного токов противоречивы: в публикациях инофирм [12] приводятся сведения о меньшем на 5-10 % удельном расходе электроэнергии в электродных печах постоянного тока по сравнению с расходом в печах трехфазного тока, в отечественных публикациях данные имеют обратный характер. Например, в работе [55] приводятся сведения о том, что при работе 12-т печи постоянного тока по сравнению с печью трехфазного тока такой же емкости и мощности расход электроэнергии на 10-12 % больше. Фирма Danitly (Италия) предлагает дуговые сталеплавильные печи трехфазного и постоянного тока емкостью 100-160 т, причем приводит одинаковый показатель расхода электроэнергии 360-400 кВт-ч/т для печей трехфазного и постоянного тока, расход электродов соответственно 1,2-1,7 и 1,7-02,2 кг/т [55].

Удельный расход электроэнергии и электродов зависит от распределения мощности дуг в печи, напряжения, силы тока, геометрических параметров, положения дуг, шлакового режима. Для ответа на вопрос о распределении мощности в печах трехфазного и постоянного тока, потреблении ими электроэнергии, расходе электродов при одинаковой емкости и мощности необходима разработка методики расчета угловых коэффициентов излучения и коэффициента полезного действия дуг ДСП и ПДСП, которая позволит сравнить технико-экономические показатели ДСП и ПДСП расчетным путем. Это особенно актуально в настоящее время, когда идет жесткая конкуренция между фирмами-производителями печей различного рода тока и необходимы объективные, независимые данные о перспективности использования постоянного или трехфазного тока в печах.

Разработка методики расчета КПД дуг дуговых и плазменно-дуговых сталеплавильных печей актуальна в настоящее время в связи с необходимостью проведения энергосберегающих мероприятий во всех отраслях промышленности России и выполнением программы Энергосбережения, курируемой на Правительственном уровне. Разработка

методики расчета коэффициента полезного действия дуг ДСПТТ, ДСППТ, ПДСП позволит анализировать и прогнозировать расход электроэнергии в печах, выбирать рациональные режимы и способы плавки стали в ДСП и ПДСП с наименьшим расходом электроэнергии и электродов за плавку.

Дуги в сталеплавильных печах горят в их рабочем пространстве в парах металлов при давлении, близком к атмосферному, что оказывает решающее влияние на распределение мощности в дугах. По данным В.Пашкиса, Н.В. Окорокова [70], ВНИИЭТО [69] для дуг сталеплавильных печей характерно следующее распределение электрической мощности: вся мощность дуги преобразуется в ней в тепловую, причем 80-90 % - в тепловой поток излучения столба дуги, 10-20 % - в конвективный поток и тепловой поток электродных пятен. В работе [69] дан анализ теплопередачи электрических дуг в дуговых сталеплавильных печах трехфазного и постоянного токов, показано, что в ДСП доминирует теплообмен излучением. В работе [14] изложены теоретические основы теплообмена излучением во всех типах ДСП и плазменно-дуговых сталеплавильных печах (ПДСП), осуществлен анализ теплообмена в них в различные периоды плавки, приведены графики распределения потоков излучения по металлу, стенам, сводам печи. Длительная практика эксплуатации дуговых сталеплавильных печей, исследование тепловых нагрузок, износа футеровки [69-81] подтверждают данные работ [13,14,69] о распределении электрической мощности в дугах сталеплавильных печей, о реальных процессах преобразования в дугах электрической энергии в тепловую.

Актуальность диссертационной работы подтверждена выделением Минобрнауки РФ гранта № 2.1.2/9224 на 2010-2012 гг. на проведение фундаментальных исследований в области металлургии, результаты исследования по теме которого вошли в диссертационную работу.

Целью диссертационной работы является разработка методики расчета рациональных положения плазмотрона и длины дуги в плазменно-дуговых

сталеплавильных печах, обеспечивающих повышение энергетической эффективности.

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:

- разработано обобщенное аналитическое выражение для расчета угловых коэффициентов излучения дуг плазмотронов на поверхности нагрева плазменно-дуговых сталеплавильных печей, разработана трехмерная математическая модель для автоматизированного расчета локальных и средних угловых коэффициентов излучения дуг на поверхности нагрева при всем многообразии взаиморасположения дуг и поверхностей нагрева;

- разработана методика расчета рациональных положения и длины дуги в ПДСП, основанная на обобщенном аналитическом выражении для расчета угловых коэффициентов излучения дуги на поверхности нагрева и на трехмерной математической модели для автоматизированного расчета угловых коэффициентов излучения дуги на поверхности нагрева при всем многообразии их взаиморасположения;

- установлено, что влияние угла наклона плазмотрона и дуги на теплообмен в плазменно-дуговых сталеплавильных печах в открытые периоды плавки стали. С ростом угла наклона плазмотрона и дуги средний угловой коэффициент излучения дуги на ванну металла возрастает. Максимального значения средний угловой коэффициент излучения дуги и максимальная мощность, излучаемая дугой на ванну металла, достигают при углах наклона плазмотрона и дуги к вертикальной оси 75-830;

- выявлено влияние высоты столба дуги и его отклонения от вертикальной оси на теплообмен в плазменно-дуговых сталеплавильных печах: при высоте столба дуги, составляющей 0,4-0,5 от диаметра ванны, максимального значения средний угловой коэффициент излучения дуги на ванну металла 0,406-0,391 достигает при угле наклона плазмотрона и дуги к вертикальной оси 82-840; при высоте столба дуги, составляющей 0,2-0,3 от

диаметра ванны, максимального значения средний угловой коэффициент излучения дуги на ванну металла 0,383-0,398 достигает при угле наклона плазмотрона и дуги к вертикальной оси 81-830;

- на основании аналитических исследований определены рациональные длину и положение дуги в ПДСП в жидкие периоды плавки стали при которых достигаются максимальная мощность излучения дуги на ванну металла: 1д = 0,5Дв, угол наклона 750, смещение анодного пятна 0,3Дв. При найденных расчетом рациональных длине и положении дуги угловой коэффициент излучения, мощность излучения дуги на ванну металла возрастают в 1,9 раза по сравнению с вертикальным положением дуги;

- показано, что для действующей плазменно-дуговой сталеплавильной печи, вместимостью 6 тонн, рациональное положение и длину дуги в периоды окончания расплавления шихты и рафинировки металла: длина дуги 800 мм, угол наклона плазмотрона и дуги 750, смещение анодного пятна 560 мм от центра поверхности ванны. При данном положении и параметрах дуги увеличиваются угловой коэффициент излучения дуги с 0,26 до 0,41, доля мощности излучения дуги с 26% до 41% по сравнению с вертикальным положением плазмотрона и дуги по оси симметрии печи, сокращаются удельный расход электроэнергии на 11%, время плавки на 14%, производительность печи возрастает на 10-14%;

- разработан инновационный способ плавки стали в плазменно-дуговых сталеплавильных печах, вместимостью 3-10 тонн, включающей плавление шихты вертикально установленным в своде печи плазмотроном, после расплавления шихты дальнейшую плавку осуществляют наклонно установленным плазмотроном, расположенным в стене печи под углом 76-820 к вертикальной оси, при этом отношение длины дуги к диаметру ванны составляет 0,35-0,5, а анодное пятно дуги смещено в сторону стены от центра симметрии поверхности ванны на расстояние, равное 0,25-0,32 от диаметра ванны печи;

- разработана методика расчета рациональных положения и длины дуги в плазменно-дуговых сталеплавильных печах, вместимостью 3-10 тонн, для расчета и последующей работы печей по расчетному режиму позволяет сократить удельный расход электроэнергии на 10-11%, время плавки на 1314%, повысить производительность печей на 10-14%.

При проведении теоретических исследований для отыскания функций для определения локальных угловых коэффициентов излучения электрических дуг использованы методы интегрального исчисления. После нахождения функций, характеризующих локальные и средние угловые коэффициенты излучения дуг, пользовались методами математического моделирования на ЭВМ расчета угловых коэффициентов излучения дуг в плазменно-дуговых сталеплавильных печах. При проведении экспериментальных исследований использованы методы статистического анализа.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- Разработано обобщенное аналитическое выражение для расчета угловых коэффициентов излучения дуг плазмотронов на поверхности нагрева плазменно-дуговых сталеплавильных печей, разработана трехмерная математическая модель для автоматизированного расчета локальных и средних угловых коэффициентов излучения дуг на поверхности нагрева при всем многообразии взаиморасположения дуг и поверхностей нагрева;

- разработана методика расчета рациональных положения и длины дуги в ПДСП, основанная на обобщенном аналитическом выражении для расчета угловых коэффициентов излучения дуги на поверхности нагрева и на трехмерной математической модели для автоматизированного расчета угловых коэффициентов излучения дуги на поверхности нагрева при всем многообразии их взаиморасположения;

- проведенными аналитическими исследованиями определены рациональные длина и положение дуги в ПДСП в жидкие периоды плавки стали при которых достигаются максимальные угловой коэффициент излучения и мощность излучения дуги на ванну металла: 1д = 0,5Дв, угол наклона 750, смещение анодного пятна 0,3Дв. При таком положении дуги угловой коэффициент излучения составляет 0,42 и на ванну металла приходится 42% мощности излучения дуги, а при вертикальном положении дуги угловой коэффициент излучения и мощность излучения дуги на ванну металла составляет соответственно 0,22 и 22%. При найденных расчетом рациональных длине и положении дуги угловой коэффициент излучения, мощность излучения дуги на ванну металла возрастают в 1,9 раза по сравнению с вертикальным положением дуги;

- разработана методика расчета рациональных положения и длины дуги в плазменно-дуговых сталеплавильных печах, вместимостью 3-10 тонн, для расчета и последующей работы печей по расчетному режиму позволяет сократить удельный расход электроэнергии на 10 -11%, время плавки на 13-14%, повысить производительность печей на 1014%;

Практическая ценность работы состоит в том, что с разработкой изложенной в диссертации методики расчета рациональных положения и длины дуги в плазменно-дуговых сталеплавильных печах появилась возможность анализировать и прогнозировать удельный расход электроэнергии в плазменно-дуговых сталеплавильных печах при различных электрических, геометрических параметрах и положении дуг, высоте шлака рассчитывать рациональную длину и положение дуг в печах. Также разработан инновационный способ плавки стали в плазменно-дуговых сталеплавильных печах, вместимостью 3-10 тонн, включающей плавление шихты вертикально установленным в своде печи плазмотроном, после

расплавления шихты дальнейшую плавку осуществляют наклонно установленным плазмотроном, расположенным в стене печи под углом 76820 к вертикальной оси, при этом отношение длины дуги к диаметру ванны составляет 0,35-0,5, а анодное пятно дуги смещено в сторону стены от центра симметрии поверхности ванны на расстояние, равное 0,25-0,32 от диаметра ванны печи;

Полученные в работе результаты соответствуют паспорту специальности 05.09.10 - Электротехнология, в частности пункту:

«В рамках специальности решаются проблемы использования электроэнергии в металлургии, термических процессах различного назначения, в технологиях с использованием разряда в газах».

Методика расчета рациональных положения и длины дуги и способы повышения технико-экономических показателей плазменно-дуговых сталеплавильных печей включены в учебно -методический комплекс по дисциплине «Электротехнологические установки» в раздел «Дуговые печи» и используются в настоящее время в ТвГТУ при чтении лекций, выполнении лабораторных работ, практических занятий, расчетно -графических работ при подготовке инженеров по специальности «Электроснабжение», бакалавров, магистрантов по направлению «Электроэнергетика и электротехника».

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: XIV Минском Международном форуме по тепло- и массообмену (Минск, 2012г.), XVII Международном Конгрессе по электротехнологии (Санкт-Петербург, 2012г.), XIV Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты» (Крым, 2012г.), VI Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология», Москва, НИТУ «МИСИС», 2012г., XIX и XX Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика»

(Москва, 2013, 2014 г.г.); Научно-практической конференции «Повышение эффективности энергетического оборудования», Санкт-Петербург, СПГПУ, 2012г.

По теме диссертационной работы опубликованы 21 работа, в том числе 6 в журналах из перечня ВАК, 2 патента.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка литературы. Общий объем 141 страница, в том числе 23 рисунка, 23 таблицы, список литературы из 201 наименования, приложение 1 страница.

В первой главе изложены конструкции и режимы работы плазменно-дуговых сталеплавильных печей, схемы электроснабжения, источники питания ПДСП и их анализ.

Во второй главе изложены результаты разработки методики расчета рациональных положения и длины дуги в плазменно -дуговых сталеплавильных печах, адаптации обобщенного аналитического выражения для расчета угловых коэффициентов излучения дуг на поверхности нагрева, разработки трехмерной математической модели для автоматизированного расчета угловых коэффициентов излучения дуг.

В третьей главе приведены результаты аналитического исследования теплообмена в плазменно-дуговых сталеплавильных печах при изменении угла наклона и длины дуги, описан разработанный инновационный способ плавки стали в плазменно-дуговых сталеплавильных печах с рациональными длиной и расположением дуги.

Четвертая глава посвящена определению аналитическим способом рациональной длины и положения дуги в ПДСП, при которых достигается максимальный угловой коэффициент излучения и мощность излучения дуги на ванну металла, сокращается удельный расход электроэнергии на 11%, время плавки на 14%, производительность печи возрастает на 10-14%.

Пятая глава посвящена разработке конструкции и электрического режима работы плазменно-дуговой печи с двумя плазмотронами, сводовым и стеновым.

В заключении изложены выводы по работе. В приложении показана практическая реализация результатов работы.

Глава 1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ПЛАЗМЕННО-ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ

1.1. УСТРОЙСТВО ПЛАЗМЕННО-ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ДУГ

В печах с огнеупорной футеровкой максимальное значение мощности дуг Рд ограничено допустимой температурой Тф из-за особых условий теплопередачи от плазменных дуг. В связи с этим эксплуатация ПДП возможна только с системой автоматического регулирования величины Рд по непрерывно измеряемой температуре футеровки Тф.

Для плавки стали в атмосфере плазмообразующего газа используются реконструированные ДСП, вместимостью 6-30 т. Реконструкция ДСП в ПДСП, вместимостью до 10 т заключается в установке вертикального плазмотрона вместо сводового электрода в печах постоянного тока ДСППТ. В печах трехфазного тока, в ДСПТТ оставляют одну Г-образную стойку с гидроцилиндром перемещения электрода, стойки двух других фаз демонстрируют. Кроме того, в ДСПТТ монтируют подовый электрод, в ДСППТ подовый электрод имеется. Схема электроснабжения ПДСП снабжается мощным тиристорным преобразователем для питания плазмотронов. Таким образом, современная конструкция ПДСП, вместимостью до 10т, представляет собой переоборудованную ДСП, вместимостью до 10т с одним вертикальным плазмотроном вместо графитовых электродов.

ПДСП, вместимостью от 15 до 30 т также представляют собой переоборудованные ДСПТТ аналогичной вместимости, в которых вместо трех сводовых электродов устанавливают три плазмотрона. Три плазмотрона устанавливают вертикально в своде печи или наклонно в стенах. Плазмотроны, и сводовые и стеновые, снабжены механизмами перемещения,

позволяющими менять длину дуги. Таким образом, конструкции сводовых и стеновых плазмотронов и механизмы их перемещения апробированы в 197080-е годы и имеется длительный опыт их эксплуатации. Плазмотроны в стенах установлены симметрично по периметру под углом 25 -400 к вертикальной оси. Расчеты рационального угла наклона плазмотрона ранее не проводились, угол 25-400 был выбран априори, опытным путем.

В качестве объекта исследования была выбрана плазменно-дуговая сталеплавильная печь с керамическим тиглем.

Плазменно-дуговые сталеплавильные печи с керамическим тиглем отличаются от дуговых сталеплавильных печей наличием плазмотронов для подвода энергии в печь вместо графитовых электродов (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Плазменно-дуговая сталеплавильная печь с керамическим тиглем и одним плазмотроном в своде (а) и с плазмотронами, установленными в стенах (б).

1 - кожух; 2 - футеровка; 3 - свод; 4 - плазмотрон; 5 - подовый электрод; 6 -дуга.

В плазменно-дуговых сталеплавильных печах с керамическим тиглем используются от одного до трех-четырех плазмотронов установленных вертикально (рис. 1.1, а) в своде печи или наклонно (рис. 1.1, б) в стенах

печей. ПДСП располагается в стальном кожухе 1, рабочее пространство печи создает футеровка 2 стен и пода, свод 3. Плазменно-дуговые сталеплавильные печи получают питание от источников постоянного тока и реже от трехфазной сети. При питании от источника постоянного тока плазмотрон 4 является катодом, а подовый электрод 5 анодом, между которыми горит дуга 6.

По сравнению с плавкой стали в ДСП плавка в ПДСП обладает следующими преимуществами:

- металл в процессе плавки не загрязняется материалом электродов;

- в печи поддерживается нейтральная атмосфера, за счет чего снижается угар металла;

- наличие в печи нейтральной атмосферы создает условия глубокой очистки металла от газов и неметаллических включения и получения высококачественных сталей и сплавов;

- стабильный электрический режим;

- улучшение санитарно-гигиенических условий за счет отсутствия газовыделений и шума из печи.

ПДСП используют при производстве нержавеющих сталей с низким содержанием углерода и выплавке сталей с повышенным содержанием азота. Печи, вместимостью до 10 тонн включительно, снабжаются одним плазмотроном, установленным вертикально, ПДСП, вместимостью 12-30 т, двумя-четырьмя плазмотронами, установленными в стенах печей. Печь работает следующим образом. Завалка шихты в рабочее пространство печи осуществляется при поднятом и отодвинутом своде. Затем свод закрывается и плазмотрон (плазмотроны) вводится в печь так, чтобы между торцом сопла и шихтой установился зазор в 100-300 мм. На плазмотрон-катод и подовый электрод-анод подается напряжение, а между соплом и катодом зажигается стартовая дуга с током от нескольких десятков до сотен ампер. Плазмотрон опускают, дуга начинает гореть на шихту. После зажигания рабочей дуги

плазмотрон отводят в рабочее положение, в котором он остается неподвижным до конца плавки. В настоящее время в ПДСП используются плазмотроны на токи до 10кА, мощностью 4-6 МВт.

По исследованиям Бортничука Н.И., Крутянского М.М. [73] и других исследователей столб вертикально горящей дуги в верхней части, у катода, представляет собой круглый усеченный конус, который переходит в цилиндр, простирающийся до анода. В качестве плазмообразующего газа используют аргон, азот, водород, гелий или их смеси. В результате обжатия плазмообразующим газом возрастают плотность тока, концентрация энергии в единице объема, температура дуги с 6000К до 25000К. Температура на оси дуги, напряженность электрического поля, плотность тока максимальны у катода в конической части столба дуги, в цилиндрической части по высоте столба дуги эти параметры одинаковы. Газ в дуге движется по направлению от катода к аноду со скоростью, значительно превышающей скорость среды, окружающей дугу. Радиус дуги в цилиндрической части зависит от условий теплообмена столба с окружающей средой.

Длина дуги ПДСП зависит от вместимости печи и колеблется от 0,3м до 2м на крупных печах. Длина дуги зависит от градиента напряжения в столбе дуги, который в ПДСП меньше, чем в ДСП. В конце периода расплавления шихты градиент напряжения в столбе дуги в ДСП составляет 0,8-1,2 В/мм, в окислительный и восстановительный периоды 0,6-0,8 В/мм [73]. Градиент напряжения в столбе дуги ПДСП зависит от состава плазмообразующего газа и температуры печной среды. При использовании аргона в качестве плазмообразующего газа и температуре печной среды Тп = 1700К градиент напряжения в столбе дуги grad ист =0,3 - 0,5 В/мм; при Тп = 2000К grad ист =0,1 - 0,2 В/мм. Для других газов градиенты напряжений в столбе дуги следующие: азот grad ист =1,5 - 2,0 В/мм; гелий grad ист =2 - 3 В/мм; водород grad ист =5 - 10 В/мм [73]. Градиент напряжений в столбе дуги снижается по ходу плавки в 1,5-2 раза при

повышении температуры печной среды. Напряжение на дуге составляет 200-600В. Мощность, выделяющаяся в дуге Рд, определяется произведением напряжения на дуге Ид на ток дуги !д:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Окунева Виктория Валерьевна, 2015 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Макаров А.Н. Теплообмен в электродуговых и факельных металлургических печах и энергетических установках: учебное пособие для студентов вузов. СПб.: Изд-во «Лань», 2014. 384с.

2. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1981.417 с.

3. Невский А.С. Лучистый теплообмен в печах и топках. М.: Металлургия, 1971. 440 с.

4. Ключников А.Д., Иванцов Г.П. Теплопередача излучением в огнетехнических установках. М.: Энергия, 1970. 400 с.

5. Аметистов Е.В. Основы теории теплообмена: Учебное пособие. М.: Изд -во МЭИ, 2000. 247 с.

6. Макаров А.Н., Дюндин А.С., Рыбакова В.В. Анализ структуры и эффективности Российских и зарубежных машиностроительных компаний // Электрометаллургия. 2012. №2. С. 2-10.

7. Блох А.Г., Журавлев Ю.А., Рыжков Л.Н. Теплообмен излучением: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. 432 с.

8. Макаров А.Н. Теплообмен в электродуговых и факельных печах и топках паровых котлов. Тверь: ТГТУ, 2003, 348 с.

9. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидравлическое сопротивление: Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1990. 367 с.

10. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1970. 659 с.

11. Теплотехнические расчеты металлургических печей: Учебник / Под ред. А.С. Телегина. М.: Металлургия, 1993. 368 с.

12. Кривандин В.А., Егоров А.В. Тепловая работа и конструкции печей черной металлургии: Учебник. М.: Металлургия, 1989. 462 с.

13. Макаров А.Н., Свенчанский А.Д. Оптимальные тепловые режимы дуговых сталеплавильных печей. М.: Энергоатомиздат, 1992. 96 с.

14. Макаров А.Н. Теплообмен в дуговых сталеплавильных печах. Тверь: ТГТУ, 1998. 184 с.

15. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник / Под общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. М.: Энергоиздат, 1982. 512 с.

16. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / Под общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. М.: Энергоиздат, 1991. 588 с.

17. Кувалдин А.Б., Лепешкин А.Р. Скоростные режимы индукционного нагрева и термонапряжения в изделиях : монография / А.Б. Кувалдин, А.Р. Лепешкин. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. - 284 с. -(«Современные электротехнологии». Т.7)

18. Макаров А.Н., Рыбакова В.В., Круглов Е.В. Использование открытых закономерностей для снижения расхода электроэнергии в электрометаллургических печах // XIV Минский Международный форум по тепло- и массообмену. Минск: ИТМО им. А.В. Лыкова, 2012. Т.2. Ч.1. С. 91-94.

19. Makarov A.N., Rybakova V.V., Kruglov E.V. Natural connection between parameters of radiation of electric arcs and flames of arc-steelmaking furnaces // XVII Congress International Union for Electricity Applications (UIE). Energy efficient, economically sound, ecologically respectful, educationally enforced electrotechnologies. Procedings of the Congress. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2012. рр. 297-304.

20. Макаров А.Н,, Рыбакова В.В., Соколов А.Ю. Расчет и анализ КПД дуг при вертикальном и наклонном их горении в электросталеплавильных печах // XIV Международная конференция «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты». Труды МКЭЭЭ-2012. 23-29 сентября 2012г., Крым, Алушта. М.: МЭИ, 2012. С. 297-298.

21. Расчет нагревательных и термических печей: Справочник/ Под ред. В.М. Тымчака и В.Л. Гусовского М.: Металлургия, 1983, 480 с.

22. Макаров А.Н., Рыбакова В.В., Кузнецов А.В. Законы теплообмена электрической дуги и факела в электродуговых сталеплавильных печах // VI Международная научно-практическая конференция «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология». Труды конференции 15-20 октября 2012г., Москва, МИСиС. М.: Издательство ООО «ИТЕП», НИТУ МИСиС, 2012. С. 256-268.

23. Металлургическая теплотехника. Т. 1. Теоретические основы: Учебник для вузов / Под ред. В.А. Кривандина. М.: Металлургия, 1986. 424 с.

24. Мастрюков Б.С. Теплотехнические расчеты промышленных печей: Учебник. М.: Металлургия, 1972. 368 с.

25. Адрианов В.Н. Основы радиационного и сложного теплообмена. М.: Энергия, 1972. 463 с.

26. Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением. М.: Мир, 1975. 934 с.

27. Спероу Э.М., Сесс Р.Д. Теплообмен излучением. Л.: Энергия, 1971. 294 с.

28. Глинков М.А., Глинков Г.М. Общая теория печей. М.: Металлургия, 1978. 264 с.

29. Детков С.П. Зональный расчет лучистого теплообмена с применением электронно-цифровых машин // Теплофизика высоких температур. 1964. №1. С. 82-89.

30. Журавлев Ю.А. Разработка зональной математической модели теплообмена в топках котельных агрегатов и исследование ее свойств // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1979. № 6. С. 133-139.

31. Поляк Г.Л. Лучистый теплообмен тел с произвольными индикатрисами отражения поверхностей // Конвективный и лучистый теплообмен. М.: Изд-во АН СССР. 1960. С.118-132.

32. Суринов Ю.А. Обобщенный зональный метод исследования и расчета лучистого теплообмена в поглощающей и рассеивающей среде // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1975. № 4. С.112-137.

33. Чандрасекар С. Перенос лучистой энергии. М.: ИЛ, 1993, 431 с.

34. Адзерихо К.С. Лекции по теории переноса лучистой энергии/ Под ред. М.А.Ельяшевича. Минск: Изд-во БГУ, 1975, 192 с.

35. Смелов В.В. Лекции по теории переноса нейтронов. М.: Атомиздат, 1972, 173 с.

36. Марчук Г.И. Методы расчета ядерных реакторов. М.: Госатомиздат, 1961, 668 с.

37. Radiative Transfer-1. Proceeding of the First International symposium on Radiation Transfer (edited by prof M.Pinar Mengus). Kusadasi, Turkey. ICHMT, 1995, p. 800

38. Кузьмин В.А., Маратканова Е.И., Даутов Э.А. Инженерная методика расчета теплового излучения дисперсных систем //Изв. вузов: Авиационная техника. 1989. №1. С. 74-78.

39. Губинский В.И., Лу Чжун-У. Теория пламенных печей. М.: Машиностроение, 1995. 256 с.

40. Лисиенко В.Г. Интенсификация процессов теплообмена в пламенных печах. М.: Металлургия, 1978. 243 с.

41. Самарский А.А. Об одном экономичном разностном методе решения многомерного параболического уравнения в произвольной области // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1962. Т.2. №5. С. 787-811.

42. Теплотехнические расчеты при автоматизированном проектировании нагревательных и термических печей: Справочник / Под ред. А.Б. Усачева. М.: Черметинформация. 1999. 185 с.

43. Технологическое сжигание и использование топлива / А.А. Винтовкин, М.Г. Ладыгичев, Ю.М. Голдобин, Г.П. Ясников. М.: Металлургия, 1998. 286 с.

44. Основы практической теории горения / Под ред. В.В. Померанцева. Л.: Энергоатомиздат, Ленинград. отд. 1986. 312 с.

45. Гидродинамика и теория горения потока топлива / Под ред. Б.В. Канторовича. М.: Металлургия, 1971. 485 с.

46. Сполдинг Д.Б. Горение и массообмен. М.: Машиностроение, 1985. 235 с.

47. Брюханов О.Н., Мастрюков Б.С. Аэродинамика, горение и теплообмен при сжигании топлива: Справочное пособие. СПб.: Недра, 1994. 317 с.

48. Кривандин В.А. Светящееся пламя природного газа. М.: Металлургия, 1973. 136 с.

49. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах. М.: Мир, 1968. 592 с.

50. Лавров Н.В. Физико-химические основы процесса горения топлива. М.: Наука, 1971. 275 с.

51. Макаров А.Н., Кривнев Е.И. Влияние геометрических размеров факела на распределение падающих потоков излучений в топке парового котла // Промышленная энергетика. 2001. №8. С. 30-32.

52. Макаров А.Н., Рыбакова В.В., Круглов Е.В. Научно-исследовательские центры и фирмы машиностроительных и металлургических компаний // Электрометаллургия. 2013. №3. С. 28-34.

53. Макаров А.Н., Рыбакова В.В., Круглов Е.В. Закономерности, сопровождающие преобразование энергии топлива и электрической энергии в тепловую при факельном сжигании топлива и горении электрической дуги в парах металлов // XIV Минский международный форум по тепло- и массообмену. Минск: ИТМО им. А.В. Лыкова НАН Беларуси. 2012. Тезисы докладов. Т.2. Часть 2. стр. 511-513

54. Невский А.С.Теплопередача в мартеновских печах. М: Металлургиздат, 1963. 230 с.

55. Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства / В.П. Григорьев, М.Ю. Нечкин, А.В. Егоров, Л.Е. Никольский. М.: Энергоатомиздат, 1991.512 с.

56. Макаров А.Н., Кривнев Е.И. Расчет распределения излучения факела в топке парового котла // Промышленная энергетика. 2000.№11. С. 33-36.

57. Кривандин В.А. Энергосбережение как результат непрерывного совершенствования тепловой работы и конструкции нагревательных устройств // Известия вузов. Черная металлургия. 2001. №7. С. 48-54.

58. Макаров А.Н., Кривнев Е.И. Методика расчета рационального пространственного положения факела с целью оптимизации теплообмена в промышленной печи // Промышленная энергетика. 2000. №2. С.39-42.

59. Макаров А.Н., Кривнев Е.И. Расчет распределения излучения факела огнетехнических установок // Четвертый Минский Международный форум по тепломассообмену ММФ - 2000: Труды форума. Том 2. Радиационный и комбинированный теплообмен. Минск: Изд-во АНК, Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова, 2000. С.3-10.

60. Макаров А.Н., Рыбакова В.В., Круглов Е.В. Инновационные устройства электродуговых и факельных металлургических печей. Ч.1. Плазменно -дуговые и дуговые сталеплавильные печи постоянного тока // Электрометаллургия. 2013. №4. С.2-6.

61. Макаров А.Н., Кривнев Е.И. Расчет теплообмена излучением в печах и установках с линейными источниками излучения // Вторая Российская национальная конференция по теплообмену: Труды конференции. Том 6. Интенсификация теплообмена. Радиационный и сложный теплообмен. М.: Изд-во МЭИ, 1998. С. 314-315.

62. Макаров А.Н. Определение угловых коэффициентов излучения линейного источника на плоские поверхности // Вторая Российская национальная конференция по теплообмену: Труды конференции. Том 6. Интенсификация теплообмена. Радиационный и сложный теплообмен. М.: Изд-во МЭИ, 1998. С. 312-313.

63. Макаров А.Н. Определение угловых коэффициентов излучения линейного источника на параллельные и перпендикулярные плоскости // Теплоэнергетика. 1997. №1. С. 65-68.

64. Макаров А.Н. Определение угловых коэффициентов излучения линейного источника на произвольно расположенные плоскости// Теплоэнергетика. 1998.№12. С.58-62.

65. Макаров А.Н. Определение угловых коэффициентов излучения линейного источника и факела топок паровых котлов // Теплоэнергетика. 2000. №8.С.63-66.

66. Макаров А.Н., Рыбакова В.В., Круглов Е.В. Инновационные устройства электродуговых и факельных металлургических печей. Ч.2. Регенеративные нагревательные колодцы // Электрометаллургия. 2013. №5. С. 12-16.

67. Финкельбург В., Меккер Г. Электрические дуги и термическая плазма. М.: Иностранная литература, 1961. 370 с.

68. Лесков Г.И. Электрическая сварочная дуга. М.: Машиностроение, 1970. 335 с.

69. Никольский Л.Е., Смоляренко В.Д., Кузнецов Л.Н. Тепловая работа дуговых сталеплавильных печей. М.: Металлургия, 1981. 344 с.

70. Окороков Н.В. Дуговые сталеплавильные печи. М.: Металлургия, 1971. 344 с.

71. Сисоян Г.А. Электрическая дуга в электрической печи. М.: Металлургия, 1971. 304 с.

72. Влияние мощности дуг на тепловую работу футеровки / В.Д. Смоляренко, Н.И.Щадрич, А.Ф. Моржин, З.Л. Трейзон, Р.И. Спелицин, А.Н. Попов // Исследование в области промышленного электронагрева: Сб. тр. / ВНИИЭТО. 1974. С. 94-98.

73. Бортничук Н.И., Крутянский М.М. Плазменно-дуговые плавильные печи. М.: Энергоиздат, 1981. 120 с.

75. Кузнецов Л.Н., Пирогов Н.А., Егоров А.В. Расчет параметров дуговых сталеплавильных печей для плавки металлизированных материалов // Исследование в области промышленного электронагрева: Сб. тр. / ВНИИЭТО. 1981. С. 88-97.

76. Самохвалов Г.В., Черныш Г.И. Электрические печи черной металлургии. М.: Металлургия, 1984. 232 с.

77. Спелицин Р.И., Пирогов Н.А., Смоляренко В.Д. Влияние электрических режимов работы высокомощных ДСП на заглубление дуги в жидкую ванну // Производство электростали: Сб. тр. / НИИМ. 1977. С. 46-50.

78. Цишевский В.П. Дуговые электропечи специальной металлургии. М.: Изд-во МЭИ, 1981. 87 с.

79. Макаров А.Н. Исследование несимметричных электрических и тепловых режимов мощных дуговых сталеплавильных печей: Дис. ... канд. техн. наук. М.: МЭИ, 1982. 175 с.

80. Кузнецов Л.Н., Спелицин Р.И. Современные представления о мощной электрической дуге в сталеплавильных печах // Электротех. промышленность. Сер. Электротермия. 1982.№2. С.8-10.

81. Спелицин Р.И. Исследование заглубления электрической дуги в жидкую ванну в условиях высокомощных дуговых сталеплавильных печей // Электротех. промышленность. Сер. Электротермия. 1975. №12. С. 10-11.

82. Пирожников В.Е.. Каблуковский А.Р. Автоматизация контроля и управления электросталеплавильными установками. М.: Металлургия, 1974. 208 с.

83. Макаров А.Н. Распределение тепловых потоков в топке парового котла ТГМП - 204 // Электрические станции. 2003. №1. С. 20-25

85. Макаров А.Н., Свенчанский А.Д. Теплообмен в камере дуговой сталеплавильной печи при несимметричном режиме // Вопросы теплообмена в электротермических установках. М.: Энергоатомиздат, 1983. С. 67-72.

86. Егоров А.В. Электроплавильные печи черной металлургии: Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1985. 280 с.

87. Schwabe W.E., Robinson C.C. Development of large steel Fumase from 100 to 400 toncapacity // 7 Congress of International Unionfor elektroheat. Warsaw, 1972. P. 126-142.

88. Дуговые печи постоянного тока. Исследование режимов работы и опыт эксплуатации / М.Я. Каплун, М.М. Крутянский, В.С. Малиновский и др. // Актуальные проблемы создания дуговых и рудно -термических печей: Сб. тр. / ВНИИЭТО, 1984. С. 44-53.

89. Крутянский М.М., Малиновский В.С. Энергетические и газодинамические параметры стационарной электрической дуги в плазменной печи // Исследования в области промышленного электронагрева: Сб. тр. / ВНИИЭТО. 1979. С. 125-134.

90. Кручинин А.М. Расчет динамических систем с электрической дугой: Учебное пособие. М.:МЭИ, 1988. 68 с.

91. Макаров А.Н. Лучистый теплообмен между поверхностями в дуговых сталеплавильных печах // Электрофизические, тепловые и электротехнические процессы в электротермических установках и вопросы управления ими: Сб. тр. №576 / МЭИ. 1982. С. 26-29.

92. Цишевский В.П. Рудовосстановительные печи и энергетические балансы дуговых металлургических печей. М.: МЭИ, 1980. 74 с.

93. Макаров А.Н., Кривнев Е.И. Расчет тепловых потоков в топке парового котла ТГМП-204 // Промышленная энергетика. 2002. №2. С.38-42.

нагревательном колодце // Промышленная энергетика.2004.№10. С.49-53.

95. Макаров А.Н., Дунаев А.Ю. Расчет теплообмена в рекуперативном

нагревательном колодце // Промышленная энергетика. 2005. №8. С.27-31.

96. Макаров А.Н., Кривнев Е.И., Воропаев В.В. Теплообмен в топке парового котла ТГМП-314 // Промышленная энергетика.2003.№12. С.36-42.

97. Макаров А.Н., Чернышев Д.В., Воропаев В.В. Расчет теплообмена в камере сгорания стационарной газотурбинной установки // Промышленная энергетика. 2006. №1. С. 31-36.

98. Kawakami Isamu. Developing the largest DC are furnace // Stell Times. 1991, №5. P. 246-254.

99. Mcaloon T.P. Comelt - a new generation of clectric arc furnace // Iron and Steelmaker. 1994. №10. P. 63-66.

100. Никольский Л.Е., Зинуров И.Ю. Оборудование и проектирование электросталеплавильных цехов: Учебное пособие. М.: Металлургия, 1993. 272 с.

101. Сосонкин О.М., Кудрин В.А. Водоохлаждаемый свод электродуговой печи. М.: Металлургия, 1985. 144 с.

102. Kleimt B. Development by VAI in electric arc steelmaking // Steel Times. 1997. №3. P. 98-101.

103. Электротермическое оборудование: Справочник / Под общ. ред. А.П. Альтгаузена. М.: Энергия. 1980. 416 с.

104. Фарнасов Г.А., Рабинович В.Л., Егоров А.В. Электрооборудование и элементы автоматизации электроплавильных установок: Справочник. М.: Металлургия, 1976. 336 с.

105. Свенчанский А.Д., Макаров А.Н. Распределение плотности излучения стабилизированных дуг постоянного тока в рабочем пространстве печей // Исследования электротермических установок: Сб. тр. / ЧГУ. 1986. С. 83-87.

106. Игнатов И.И. Математические модели теплообмена в ДСП // Математическое моделирование и расчет дуговых и плазменных сталеплавильных печей: Сб. тр. / ВНИИЭТО. 1983. С. 3-14.

107. Макаров А.Н., Свенчанский А.Д. Расчет отраженной составляющей облученности футеровки от дуг в дуговых сталеплавильных печах // Электротех. промышленность. Сер. Электротермия. 1983.№5. С.1-2.

108. Макаров А.Н. Определение тепловых потоков на ванну в дуговых и плазменно-дуговых сталеплавильных печах // Восьмое Всесоюзное научно-техническое совещание по электротермии, электротермическому оборудованию: Тез. докл. Чебоксары, июль 1985. М.: Энергоатомиздат, 1985. С. 5-6.

109. Макаров А.Н. Особенности определения тепловых потоков на ванну в дуговых и плазменно-дуговых печах // Электро- и теплофизические процессы в электротермических установках и вопросы управления ими: Сб. тр. №70 / МЭИ. 1985. С.108-111.

110. Свенчанский А.Д., Макаров А.Н. Определение тепловых потоков дуг в сталеплавильных печах // Электротех. промышленность. Сер. Электротермия. 1982. №6. С. 6-8.

111. Макаров А.Н. Математическая модель плазменно-дуговой печи с доминирующим излучением как электротеплового преобразователя // Известия вузов. Черная металлургия. 1989. №7. С. 139-142.

113. Лисиенко В.Г., Лобанов В.И.. Китаев Б.И. Теплофизика металлургических процессов. М.: Металлургия, 1982. 239 с.

114. Спелицин Р.И., Смоляренко В.Д., Курлыкин В.П. Правомерность применения закона Кеплера для расчета облученности футеровки ДСП // Электротех. промышленность. Сер. Электротермия. 1976. №6. С.6-7.

115. Спелицин Р.И., Смоляренко В.Д. Влияние электрического режима на стойкость футеровки ДСП // Оптимизация конструкций и режимов работы электротермического оборудования: Сб. тр. / ВНИИЭТО. 1982. С.20-24.

116. Смоляренко В.Д. Прогнозирование влияния энергетического режима на стойкость футеровки дуговой сталеплавильной печи // Математическое моделирование и расчет дуговых и плазменных сталеплавильных печей: Сб. тр. / ВНИИЭТО. 1983. С.19-20.

117. Макаров А.Н., Николаев А.В. Расчет радиационного теплообмена в плазменно-дуговых печах // Пятое Всесоюзное совещание по плазменным процессам в металлургии и технологии неорганических материалов: Тез. докл. Москва, октябрь 1988. М. 1988. Ч.1. С.24-25.

118. Макаров А.Н. Теория теплообмена излучением в дуговых печах для плавки стали: Дис. ... д-ра техн. наук. Санкт-Петербург. 1994. 354 с.

119. Свет Д.Я. Температурное излучение металлов и некоторых веществ. М.: Металлургия, 1964. 168 с.

120. Однопозов Л.Б. Вопросы моделирования тепловых процессов в электрических печах. М.: Стандартэлектро, 1966. С 45-50.

121. Schwabe W.E. Electrical and thermal factor in UHP arc furnaces designoperation // 9th Internacional congress UIE. Cannes, october, 1980. Р.4-11.

техническая конференция по обобщению опыта эксплуатации высокомощных дуговых сталеплавильных печей: Тез. докл. Челябинск, июнь, 1989. Челябинск: ЧПИ, 1989. С. 25-26.

123. Макаров А.Н., Шимко М.Б., Острик В.В. Анализ основных технико-экономических показателей работы дуговых печей переменного и постоянного тока // Электрометаллургия. 2004. №3. С. 5-9.

124. Макаров А.Н., Макаров Р.А., Воропаев В.В. Анализ энергетических характеристик высокомощных дуговых сталеплавильных печей // Электричество. 2004. №5. С. 34-36.

125. Кайбичева М.Н. Футеровка электропечей. М.: Металлургия, 1975. 280 с.

126. Игнатов И.И., Давыдов В.П. Тепловой расчет ДСП с водоохлаждаемыми панелями // Математическое моделирование и расчет дуговых и плазменных сталеплавильных печей: Сб. тр. / ВНИИЭТО. 1983. С.15-17.

127. Поволоцкий Д.Я., Гудин Ю.А., Зинуров И.Ю. Устройство и работа сверхмощных дуговых сталеплавильных печей. М.: Металлургия, 1990. 176 с.

128. Экономия электроэнергии в дуговых сталеплавильных печах / Ю.Н. Тулуевский, И.Ю. Зинуров, А.Н. Попов, В.С. Галян М.: Энергоатомиздат, 1987. 104 с.

129. Минеев Р.В., Михеев А.П., Рыжков Ю.Л. Повышение эффективности электроснабжения электропечей. М.: Энергоатомиздат, 1986. 208 с.

130. Марков Н.А. Электрические цепи и режимы дуговых электропечных установок. М.: Энергия, 1975. 204 с.

131. Макаров А.Н., Харченко В.В. Оптимизация электрических и тепловых режимов дуговых сталеплавильных печей // Автоматизация электротехнологических установок: Сб. тр. №240 / МЭИ. 1990. С.43-46.

133. Макаров А.Н., Макаров В.С. Теория и практика лучистого теплообмена в дуговых сталеплавильных печах // Новые направления в электротермии: Сб. тр. №534 / МЭИ. 1991. С.77-78.

134. Григорян В.А., Белянчиков Л.Н., Стомахин А.Я. Теоретические основы сталеплавильного производства. М.: Металлургия, 1987. 272 с.

135. Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы: Справочник / Под ред. А.В. Клименко, В.М. Зорина. М.: Изд-во МЭИ, 2000. 528 с.

136. Рыбакова В.В., Макаров А.Н. Плазменно-дуговая сталеплавильная печь // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Девятнадцатая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов в 4 томах. Т.2. М.: МЭИ, 2013. С. 314-315.

137. Макаров А.Н., Кузнецов А.В., Рыбакова В.В. Сравнение энергоэффективности дуговых сталеплавильных печей постоянного и переменного тока // Энергосбережение в электро- и теплоэнергетических металлургических установках. Сб. научно-практических трудов. Вып. 1. Тверь: ТвГТУ, 2013. С. 5-18.

138. Макаров А.Н., Рыбакова В.В. Двухдуговой плазмотрон для плазменно -дуговых сталеплавильных печей // Энергосбережение в электро- и теплоэнергетических металлургических установках. Сб. научно-практических трудов. Вып. 1. Тверь: ТвГТУ, 2013. С. 19-24.

139. Рыбакова В.В., Макаров А.Н. Повышение КПД дуг плазмотронов ПДСП // Радиоэлектротехника, электротехника и энергетика: Двадцатая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов в 4-х томах. Т.2.М.: МЭИ, 2014. с. 301-302.

140. Макаров А.Н., Кузнецов А.В., Рыбакова В.В., Галичева М.К. О влиянии формы электрода и параметров дуги на ее заглубление в ванну металла в дуговых сталеплавильных печах // Промышленная энергетика, 2014, №10, с.10-15

141. Стырикович М.А., Шпильрайн Э.Э. Энергетика. Проблемы и перспективы. М.: Энергия. 1981. 193 с.

142. Макаров А.Н. Применение модели линейного источника для определения падающих потоков излучений в топке парового котла // Теплоэнергетика. 2001. №7. С.39-43.

143. Давидзон М.И. О влиянии плотности теплового потока на образование внутритрубных отложений // Теплоэнергетика. 2001. №1. С.72-73.

144. Опыт реконструкции кожухов мощных дуговых сталеплавильных печей на Челябинском металлургическом заводе / И.Ю. Зинуров, Л.К. Кузнецов, А.П. Герасимов и др. // Электротех. промышленность. Сер. Электротермия. 1969. №7. С. 8-12.

145. Оплавление футеровки ДСП / В.И. Ломакин, Ц.Д. Кацман, А.А. Устюгов и др. // Производство электростали: Сб. тр./ НИИМ. 1977.№6. с.56-64.

146. Пирожников В.Е. Автоматизация электросталеплавильного производства. М.: Металлургия. 1985. 184 с.

147. Пути повышения стойкости футеровки дуговых сталеплавильных печей / И.Ю. Зинуров, А.И. Строганов, Н.А. Тулин и др. // Производство электростали: Сб. тр. / НИИМ. 1976. С.23-29.

148. Макаров А.Н. Влияние излучения электродов на износ сводов дуговых сталеплавильных печей // Известия вузов. Черная металлургия. 1991.№2. С.80-82.

149. Макаров А.Н. Формирование плавильной зоны в плазменно-дуговых и дуговых сталеплавильных печах трехфазного и постоянного токов // Известия вузов. Черная металлургия. 1996. №10. С.54-57.

151. Макаров А.Н., Макаров Р.А. Распределение потоков излучения дуг в дуговых сталеплавильных печах трехфазного и постоянного токов в период расплавления // Известия вузов. Черная металлургия. 1998. №2. С. 11-14.

152. Макаров А.Н., Макаров Р.А. Теплоотдача электрических дуг в плазменно-дуговых и дуговых сталеплавильных печах трехфазного и постоянного токов // Известия вузов. Черная металлургия. 1999. №6. С.16-19.

153. Макаров А.Н. Методика расчета КПД дуг дуговых сталеплавильных печей // Энергосбережение в промышленности: Межвуз. сб. науч. тр. Тверь: ТГТУ, 1999. С.14-16.

154. Esmann H., Grunberg D. The direct current arc furnace, a new way to produce steel // Metallurgical Plant and Technology. 1983. №3. S. 23-27.

155. Макаров А.Н., Макаров Р.А., Зуйков Р.М. Определение коэффициента полезного действия дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов // Известия вузов. Черная металлургия. 2001. №2. С.12-17.

156. Makarov A.N., Rybakova V.V., Galicheva M.K. Electromagnetism and the Arc Efficiency of Electric Arc Steel Melting Furnaces // Journal of Electromagnetic Analysis and Application, №6, 2014, pp. 184-192

157. Влияние изменения мощности трансформатора на эффективность работы дуговой печи/ А.Н. Макаров, В.П. Рубцов, В.И. Пешехонов, Д.С. Папков // Электротехника. 1999. №2. С. 40-43.

158. Патент 2105819 (RU 2105819 C1). С21С5/52. Способ плавки стали в дуговой печи / А.Н. Макаров, Р.А. Макаров // Изобретения. 1998. №6. С. 25.

159. Патент 2135603 (ЯИ 2135603 С1). С21С5/52. Способ плавки стали в дуговой печи / А.Н. Макаров, Р.А. Макаров // Изобретения. 1999. №24. С.28.

160. Макаров А.Н. Расчет потоков излучения на ванну металла при наклонном положении плазмотронов в плазменно-дуговых печах // Известия вузов. Черная металлургия. 1991. №8. С. 55-57.

161. Макаров А.Н. Электротехнологические установки: Учебное пособие. Тверь: ТвеПИ, 1991. 74 с.

162. Макаров А.Н. Электротермические и электротехнологические установки: Учебное пособие. Тверь: ТвеПИ, 1993. 64 с.

163. Макаров А.Н. Электротехнологические установки: Учебное пособие. Тверь: ТГТУ, 2000. 144 с.

164. Макаров А.Н. Расчет излучения дуги заглубленного плазмотрона в плазменно-дуговой печи // Известия вузов. Черная металлургия. 1994. №6. С. 14-16.

165. Миронов Ю.М., Миронова А.Н. Электрооборудование и электроснабжение электротермических, плазменных и лучевых установок. М.: Энергоатомиздат, 1991. 376 с.

166. Макаров А.Н. Пакет прикладных программ для оптимизации процесса работы дуговых и плазменно-дуговых сталеплавильных печей // Научно-технический бюллетень «Новые технологии». 1995. №4. С.22-24.

167. Макаров А.Н. Перспективы развития дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного тока // Электросбережение, электроснабжение, электрооборудование: Тезисы докладов научн. -техн. и метод. конференции. М.: Электрика, 1996. С. 12-13.

докладов Всеросс. науч. конференции. Чебоксары: Изд-во ЧГУ, 1997. С.23-25.

169. Пирогов Н.А., Спелицин Р.И. Режимы заглубления дуг в сталеплавильной печи // Исследования в области промышленного электронагрева: Сб. тр. / ВНИИЭТО. 1979. С. 107-115.

170. Рубцов В.П., Еремеева Л.В., Сазонов В.Ю. Использование линейного привода для перемещения электродов в дуговых сталеплавильных печах // Исследования электротермических установок: Сб. тр. / ЧГУ. 1986. С.26-29.

171. Ефреймович Ю.Е. Связь между электрическими и тепловыми процессами в дуговых печах // Электричество. 1962. №9. С.72-77.

172. Чередниченко В.С., Косинов В.А. Дуговой разряд с полым катодом // Известия СО АН СССР. Сер. Техн. наук. 1980. №3. С.48-63.

173. Макаров А.Н., Папков Д.С. Влияние реактивного сопротивления токоподвода на теплообмен в дуговых сталеплавильных печах // Электромеханика и электротехнологии: Тезисы докладов III Междунар. конференции. М.: Изд-во МЭИ, 1998. С. 380-381.

174. Макаров А.Н., Макаров Р.А., Зуйков Р.М. Анализ кпд дуг дуговых сталеплавильных печей постоянного и трехфазного токов // Электротехника, электромеханика, электротехнологии: Труды IV Междунар. конференции. М.: Изд-во МЭИ, 2000. С.397-398.

175. Макаров А.Н., Макаров Р.А., Чернышев Д.В. Анализ кпд дуг дуговых сталеплавильных печей // Электроснабжение, энергосбережение и электроремонт: Тезисы докладов Федеральной научн.-техн. конференции. Новомосковск: Изд-во НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2000. С. 116-117.

А.М. Кручинин, Ю.М. Миронов, А.Н. Попов. М.: Энергоиздат, 1981. 296с.

177. Короткие сети и электрические параметры дуговых электропечей: Справочник // Я.Б. Данцис, Л.С. Кацевич, Г.М. Жилов и др. М.: Металлургия, 1987. 320 с.

178. Автоматическое управление электротермическими установками // А.М. Кручинин, К.М. Махмудов, Ю.М. Миронов и др. М.: Энергоиздат, 1986. 416 с.

179. Смоляренко В.Д. Высокомощные дуговые сталеплавильные печи. М.: Энергия, 1976. 104 с.

180. Макаров А.Н., Макаров Р.А., Чернышев Д.В. Влияние электрических параметров на технико-экономические показатели дуговых сталеплавильных печей // Электрификация металлургических предприятий Сибири. Вып. 9. Томск: Изд-во ТГУ. 2000. С. 99-107.

181. Дуговые сталеплавильные печи: Атлас // И.Ю. Зинуров, А.И. Строганов, Л.К. Кузнецов и др. М.: Металлургия, 1978. 179 с.

182. Макаров А.Н. Методика расчета теплообмена излучением в электродуговых и факельных печах и топках // Проблемы энергосбережения. Теплообмен в электротермических и факельных печах и топках: Материалы Междунар. научн.-техн. конференции. Тверь: ТГТУ, 2001. С. 4-8.

183. Кузнецов Л.Н., Однопозов Л.Б., Никольский Л.Е. Моделирование радиационного теплообмена в рабочем пространстве дуговых сталеплавильных печей // Электротех. промышленность. Сер. Электротермия. 1971. № 11. С. 14-17.

185. Макаров А.Н., Кривнев Е.И., Макаров Р.А. Распределение потоков излучений по высоте и периметру топки парового котла // Промышленная энергетика. 2002. №5. С.45-49.

186. Макаров А.Н., Рыбакова В.В. Аналитические закономерности расчета рационального положения дуги в четырехдуговой ПДСП // Энергосбережение в электро-, теплоэнергетических и металлургических установках. Сб. научно-практических трудов. Вып. 2. Тверь: ТвГТУ, 2014. с.4-7

187. Макаров А.Н., Рыбакова В.В. Реконструкция плазменно-дуговой сталеплавильной печи // Механика и физика процессов на поверхности и в контакте твердых тел, деталей технологического оборудования. Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 7. Тверь: ТвГТУ. 2014. с.196-200

188. Макаров А.Н., Рыбакова В.В., Галичева М.К. Энергосбережение при производстве стали в плазменно-дуговых печах // Промышленная энергетика. 2013. №10. с. 22-25.

189. Макаров А.Н., Рыбакова В.В., Круглов Е.В. Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока // Патент на изобретение №2516896 (Яи 2516896 С1) Б27Б 3/08. Изобретения, 2014, №14

190. Макаров А.Н., Рыбакова В.В., Круглов Е.В. Нагревательная печь с кольцевым подом // Патент на изобретение №2517079 (Яи 2517079 С2) Б27Б 3/00. Изобретения, 2014, №15

191. Макаров А.Н., Рыбакова В.В., Галичева М.К. Рекуперативный нагревательный колодец // Патент на изобретение №2521772 (Яи 2521772 С1) С21Б 9/70. Изобретения, 2014, №19

193. Попов С.К., Морозов И.П. Расчетное исследование тепло-технологических процессов и установок. М.: МЭИ, 1999. 48 с.

194. Васильев А.С., Гуревич С.Г., Иоффе Ю.С. Источники питания электротермических установок. М.: Энергоатомиздат, 1985. 248 с.

195. Макаров А.Н., Шимко М.Б. Влияние кпд дуг на потребление электроэнергии дуговыми сталеплавильными печами постоянного и трехфазного токов // Электротехника. 2002. №7. С.55-59.

196. Макаров А.Н. Расчет теплообмена излучением в топках паровых котлов // Третья Российская национальная конференция по теплообмену: Труды конференции. Т.1. Пленарные и общие проблемные доклады. М.: Изд-во МЭИ, 2002. С.84-87.

197. Макаров А.Н., Кривнев Е.И., Макаров Р.А. Моделирование факела топок и печей линейными источниками излучения // Третья Российская национальная конференция по теплообмену: Труды конференции. Т.6. Радиационный и сложный теплообмен. М.: Изд-во МЭИ, 2002. С.282-285.

198. Макаров А.Н., Шимко М.Б. Анализ излучения дуг в одно-четырехэлектродных дуговых сталеплавильных печах // Третья Российская национальная конференция по теплообмену: Труды конференции. Т.6. Радиационный и сложный теплообмен. М.: Изд-во МЭИ, 2002. С.286-289.

199. Макаров А.Н. Аналитические и экспериментальные исследования теплообмена и электрических режимов дуговых сталеплавильных печей // Электрометаллургия, 2002. №5. С.38-45.

200. Гречко В.В. Из истории печей: теория, практика, перспективы // Известия вузов. Черная металлургия. 2001. №7. С.52-54.

201. Ресурсоэнергосбережение и альтернативное топливо / Под ред. Пермякова Б.А. М.: НПП Экология-энергетика, МГСУ. 2001. 80 с.

202. Макаров А.Н., Рыбакова В.В. Плавильный плазмотрон // Патент на изобретение №2524173 (RU 2524173 С1) H05H 1/34. Изобретения, 2014, №21

203. Макаров А.Н., Рыбакова В.В. Повышение КПД дуг плазмотронов ПДСП // Радиоэлектроника, электротехника и энергети-ка: Двадцатая Международная научно-техничес-кая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов в 4 томах. Т.2. М.: МЭИ, 2014. 340 с., С. 301-302

204. Макаров А.Н., Рыбакова В.В., Галичева М.К. Разработка инновационных регенеративных нагревательных колодцев // Энергосбережение в электро-, теплоэнергетических и металлургических установках. Сб. научно-практических трудов. Вып. 2. Тверь: ТвГТУ, 2014. с.8-12

205. Makarov A., Kuznetsov A., Rybakova V.V., Galicheva M.K. Laws for radiation from black body and large gas volumes of furnaces, fire boxes. Combustion chambers // News of Science and Education. Sheffield Science and education. № 15, 2014. рр. 39-46

206. Howell Y.R., Permutter M. Monte Carlo Solution of Thermal Transfer through Radiant Media Betweer Gray Walls // Yourn. Heat Transfer. 1964. Р. 116-122.

207. Mengus M.P., Viskanta R. On radiative properties of polydispersions // Combust Scine and Technicke. 1985. Vol. 44. Р. 143-159.

208. Viskanta R., Ungan A., Mengus M.P. Predictions of radiative properties of pulverized coal and fly-ash polydispersions // ASME Publication 81HT24. 1981. Р. 1-11.

209. Zanelly S., Corsi R., Rieri Y. On the cjlculation of spatical temperature and radiative transfer in industrial watertube boiler // Heat Transfer in Flames. Washington, Scripta Book Company. 1973. Р. 18-24.

210. Кацевич Л.С. Теория теплопередачи и тепловые расчеты электрических печей. М.: Энергия. 1977. 304 с.

211. Юдаев Б.М. Теплопередача: Учебник. М.: Высшая школа,1981. 319 с.

212. Шевцов М.А., Бородачев А.С. Развитие электротермической техники. М.: Энергоатомиздат, 1983. 208 с.

213. Альтгаузен А.П. Применение электронагрева и повышение его эффективности. М.: Энергоатомиздат, 1987. 128 с.

214. Шевцов М.А., Бородачев А.С. Современное состояние и тенденции развития плазменного нагрева за рубежом // Обзорная информация. Сер. Электросварочное оборудование. М.: Информэлектро, 1987. 33 с.

215. Klein K-H., Paul G. Upgrading of management philosophi, eguipment and operation at Badische Staplwerke AG // Ironmak and Steelmak. 1987. №1. Р. 35-40.

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА»

(ОАО «ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА»)

172386, Тверская обл., г. Ржев. Заводское их, 2 Тел [phone], Факс [phone] ИНН 6914001400. ОКПО 07508517

стантинов

2015 г.

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы аспирантки Тверского государственного технического университета Окуневой В.В. на ОАО «Электромеханика»

В диссертационной работе Окуневой В.В. изложена разработанная методика расчета рациональных параметров дуг плазмотронов, расчет по разработанной методике рационального положения и длины дуги, позволяющего снизить расход электроэнергии, повысить производительность.

Разработанная методика расчета рационального положения плазмотрона нашла применение в производственном процессе на ОАО «Электромеханика» при выборе рационального положения плазмотрона при нанесении плазменно-дуговым путем защитных покрытий на детали с целью повышения их надежности и ресурса в результате чего повысилась производительность технологического процесса. Практика эксплуатации устройств плазменно-дугового нагрева подтверждает достоверность изложенных в диссертационной работе расчетных данных и разработанной методики расчета.

Заместитель генерального директора по производству

Н.Н. Чупятов

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной и воспитательной работе Тверского государственного

[иверситета йкова Э.Ю.

Федеральное государственное бюджетное абрадовате аьное учреждение высшего профессионального образования «Тверской государственный технический университет» (ТвГТУ)

Наб. А.Никитина, д.22, г.Тверь, 170026 Тел. [phone], факс [phone] E-mail: [e-mail] http://www.tstu.tver.ru ОКПО 02068284, ОГРН 1026900533747, ИНН/КПП 6902010135/ 695201001

« /»'■ ' ^ \ 2014г.

№

На №

от

АКТ

Об использовании в учебном процессе при подготовке студентов специальности 140211 «Электроснабжение» и направления 140400 «Электроэнергетика и электротехника» методики расчета рационального положения дуги и мероприятий по снижению удельного расхода электроэнергии в плазменно-дуговых сталеплавильных печах, разработанных аспирантом Викторией Валерьевной Рыбаковой.

Основные положения кандидатской диссертации, а именно методика расчета рационального положения дуги и мероприятия по снижению удельного расхода электроэнергии в плазменно-дуговых сталеплавильных печах, разработанные аспирантом ТвГТУ РЫБАКОВОЙ В.В., включены в учебно-методический комплекс по дисциплине «Электротехнологические установки» в раздел «Дуговые печи» и используются в настоящее время при чтении лекций, выполнении лабораторных работ, практических занятий, расчетно-графических работ при подготовке инженеров по специальности «Электроснабжение», бакалавров, магистров по направлению «Электроэнергетика и электротехника».

Зам. зав. кафедрой Электроснабжения и электротехники

кандидат технических наук, доцент