Плазматрон; 2- шихта; 3-кристаллизатор
Тепловая мощность, передаваемая металлу в анодном пятне, Ра зависит от силы тока и длины дуги, когда закончено формирование конического участка столба со стороны катодного пятна. По данным М.М. Крутянского: Pa, max=0.4PД, при lДmax= (4÷5) Dст, где Dст – диаметр цилиндрической части столба дуги. Особенность распределения теплового излучения от вертикальной плазменной дуги между поверхностями свободного пространства ПДП по сравнению с ДСП заключается в меньшей направленности излучения высокотемпературного столба на ванну (<30-40%), практическом отсутствии экранирования тепловых потоков на свод и в наличии опасной для тепловой работы футеровки стены зоны «горячего пояса» на высоте, равной половине длины дуги, т.е. hгор=0,5lД. Неравномерность облучения свода зависит не только от длины дуги lД, но и от высоты расположения свода. Поэтому при конструировании ПДП необходимо выбирать рациональное соотношение (hcn/Do)равн, обеспечивающий равномерную облучённость поверхности свода при данной длине плазменной дуги. С учётом вышеизложенного, рациональный тепловой режим ПДП зависит от параметров плазменной дуги. Вся мощность дуги РД складывается из мощности, передаваемой ванне в анодном пятне Ра, мощности, выделяемой в столбе дуги Рст и мощности, выделяемой в катодной области Рн. Как уже отмечалось мощность Ра полностью поглощается металлом и не зависит от геометрических размеров рабочего пространства ПДМ. Мощность Рн составляет 1-2% от величины РД и её значением можно пренебречь. Поэтому мощность передаваемая плазменной дуге на ванну Рв=Ра+xРст, где x- доля мощности, передаваемая ванне от столба дуги, которая в условиях лучистого теплообмена (с точностью до 5-45%) является угловым коэффициентом, зависящим от отношения lд/Do и определяемым, например, методом светового моделирования. Результаты расчетов, выполненных Л.Н. Курляндским для ПДП вместимостью до 12 тонн, показывают: 1) для каждого значения силы тока дуги существует рациональное значение её длины lрацд»2lдmax , при котором мощность Рв максимальная и составляет от всей мощности дуги 42-45%; 2) наибольшее отношение Рв/Рд, равное 56%, достигается при наиболее короткой дуге, равной lд=lдmax . Однако меньшее напряжение дуги в этом случае является причиной абсолютного снижения мощности Рn; 3) чрезмерное удлинение дуги (lд>2lдmax) приводит к резкому снижению Pn , несмотря на соответствующее увеличение Uд (при неизменной температуре футеровки), так как мощность, передаваемая через анодное пятно, постепенно уменьшается до нуля, снижая эффективность плазменного нагрева. Следует особо отметить, что рациональную длину плазменной дуги следует устанавливать, когда металл почти расплавлен. В начале периода расплавления можно работать и на более длинных дугах, чтобы ввести в печь максимально возможную мощность Рд, которую можно получить от источника питания. Геометрические размеры свободного пространства согласуют с выбранным lдрац. или заданным значением (по электрическим условиям) длины дуги, чтобы высота стены, определяющая расположение пят свода, соответствовала условию: hcткр<hст<hстравн, где hcткр - наименьшая допустимая высота расположения свода, при которой происходит равнозначное облучение плазменными дугами футеровки свода и стены в «горячем поясе». Условие hстравн<hст при данной длине дуги lд связано с увеличением заглубления плазматронов в свободное пространство и возрастанием тепловых потерь с охлаждающей средой, тогда как облучённость поверхности свода практически не изменяется. Как уже отмечалось, параметры электрического режима ПДП, определяемые вольтамперной характеристикой плазменной дуги, зависят от целого ряда внешних факторов- состава и расхода плазмообразующего газа, температурной ситуации в рабочем пространстве, длины дуги. В отличии от ДСП в рабочем режиме ПДП не требуется непрерывного передвижения плазматрона, так как существует определённая длина дуги lдрац , зависящая от силы тока, при которой происходит наиболее эффективна передача тепла от плазменной дуги к ванне т.е. Pв максимальна. Передвижение плазматрона необходима для зажигания дуги. Последовательность операций такая: сначала проводят пробой промежутка между катодом и соплом высоковольтным искровым зарядом, возбуждаемым специальным разрядником – высокочастотным осциллятором и зажигают вспомогательную дугу с силой тока до 200 А; затем при помощи, например, гидравлического привода передвигают плазматрон в сторону шихты до тех пор, пока под действием напряжения холста хода источника питания не произойдёт пробой рабочего промежутка, ионизируемого потоком плазмы вспомогательной дуги, и зажигание плазменной дуги между анодом-шихтой. После зажигания основной дуги устанавливают плазматрон в рабочем положении, характеризуемом рациональной для заданной силы тока длиной дуги lдрац. Электротехническим недостатком ПДП является снижение Uд с увеличением температуры рабочего пространства и соответствующее уменьшение мощности нагрева по ходу плавки (при неизменных значениях силы тока и массового расхода плазмообразующего газа). В ряде случаев удаётся стабилизировать или даже повысить напряжения и мощность плазменной дуги путём введения второго компонента в плазмообразующий газ - водорода или азота, поскольку в этих газах дуговой разряд имеет более высокую вольт - амперную характеристику. Но водород, кроме того, что увеличивает взрывоопасность, оказывает вредное влияние на ход технологического процесса и качество некоторых марок сталей. В таких случаях возможно вдувание в рабочее пространство ПДП дополнительного объёма холодного газа с последующей его откачкой и охлаждением. Потери тепла с откачиваемым газом могут быть компенсированы снижением тепловых потерь во всех элементах печи в результате ускорения плавки при более высокой мощности плазменных дуг. В печах с огнеупорной футеровкой максимальное значение мощности дуг Рд ограничено допустимой температурой Тф из-за особых условий теплопередачи от плазменных дуг. Поэтому эксплуатация ПДП возможна только с системой автоматического регулирования величины Рд по непрерывно измеряемой температуре футеровки Тф.
Популярное: Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ![]() ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (159)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |