Расчёт электрических параметров ЭШП

 

Определение активного электрического сопротивления шлаковой ванны.

 

, (40)

 

где ;

;

k3 = 1

ρшл - удельное сопротивление шлака, для флюса АНФ-1П

ρшл = 1,8 мОм·м;

Dкр - эквивалентный диаметр кристаллизатора, в данном случае (Dкр)экв = Dср.кр = =0,45.

Тогда активное электрическое сопротивление будет равно:

Определение электрических параметров.

Рассчитаем рабочий ток печи, кА:

 

 (41)

 

Рассчитаем рабочее напряжение на шлаковой ванне, В:

 

Uшл = Iшл · Rшл ; (42)

 

Uшл1 = 18,80· 1,92 = 36,10 В;

Uшл2 = 18,75·1,92 = 36,00 В;

Uшл3 = 18,69·1,92 = 35,89 В;

Uшл4 = 18,60·1,92 = 35,71 В;

Uшл5 = 18,44·1,92 = 35,41 В;

Uшл6 = 18,13·1,92 = 34,81 В.

Активное электрическое сопротивление Rэд, мОм:

 

 , (43)

 

где ρт - удельное электрическое сопротивление расходуемого электрода, Ом ∙ м;

ρт = f (10880; Тэд );

ρт1 = 9 ∙ 10-8 Ом ∙ м, при Тэд = 202,317 К;

ρт2 = 9,5 ∙ 10-8 Ом ∙ м, при Тэд = 239,643 К;

ρт3 = 10 ∙ 10-8 Ом ∙ м, при Тэд = 291,057 К;

ρт4 = 14 ∙ 10-8 Ом ∙ м, при Тэд = 367,369 К;

ρт5 = 20 ∙ 10-8 Ом ∙ м, при Тэд = 494,802 К;

ρт6 = 50 ∙ 10-8 Ом ∙ м, при Тэд = 755,366 К.

lэд - переменная длина расходуемого электрода, м;

sэд - площадь поперечного сечения электрода (Sэд = 0,071 м2 ).

Эквивалентная глубина проникновения электромагнитного поля в материал расходуемого электрода, м:

 

, (44)

 

где f - частота тока (промышленная частота тока 50 Гц);

(μr )эд - относительная магнитная проницаемость металла электрода.

 

, (45)

 

где Нэд - напряженность магнитного поля у поверхности электрода, А/м;

Пэд - длина окружности поперечного сечения расходуемого электрода, м.

Находим относительную магнитную проницаемость:

Тогда эквивалентная глубина проникновения электромагнитного поля:

Определяем поправочные коэффициенты:

kп1 = f (101,50) = 5,83; kб1 = 1;

kп2 = f (98,90) = 5,68; kб2 = 1;

kп3 = f (96,43) = 5,54; kб3 = 1;

kп4 = f (72,00) = 4,14; kб4 = 1;

kп5 = f (59,08) = 3,40; kб5 = 1;

kп6 = f (35,07) =2,02; kб6 = 1.

Тогда активное электрическое сопротивление по формуле (43) будет:

,

что составляет 80,77 % от начального значения Rэд.

Индуктивное сопротивление Хэд , мОм:

 

Хэд = 2×π×f× [Lc + Lв + (n ∙ cos ψ×Μ)iк], (46)

 

где f - частота тока, f = 50 Гц;

Lc - собственная индуктивность электрода, Гн:

 

 (47)

 

Lв - внутренняя индуктивность электрода, Гн:

 (48)

 

 

 

 

Тогда индуктивное сопротивление определяется по формуле (45)

Полное электрическое сопротивление цепи, мОм:

 

 ; (49)

 

Вторичное напряжение трансформатора, В:

 

U2 = Iшл ∙ Zi ; (50)

 

U2-1=18,80∙2,01=37,79 В;

U2-2=18,75∙1,99=37,31 В;

U2-3=18,69·1,98=37,01 В;

U2-4=18,60∙1,97=36,64 В;

U2-5=18,44∙1,96=36,14 В;

U2-6=18,13∙1,95=35,35 В.

Построение графика электрического режима.

Электрический режим ЭШП должен быть дифференцированным, что связано с различными энергетическими стадиями переплава - разогревом расходуемого электрода и формированием металлической ванны, рабочей стадией и выведением усадочной раковины; с изменением электрических параметров вторичного токоподвода по мере оплавления расходуемого электрода, с изменением энтальпии расходуемого электрода, что вызывает необходимость снижения полезной мощности, генерируемой в шлаковой ванне по закону Джоуля-Ленца.

Данные для построения графика дифференцированного электрического режима ЭШП приведены в таблице 5.

 

Таблица 5 - Данные для построения графика дифференцированного электрического режима ЭШП

№	Переменные величины
	lэд ,м	Тэд , К	Rэд, мОм	Xэд, мОм	Wут , кДж/кг	Pпол , кВт	Pшл , кВт	Rшл , мОм	U2,В
1	6,9	202,317	0,059	0,36	1215,210	177,42	0,005	1,92	37,79
2	5,9	239,643	0,053	0,31	1192,814	174,15	0,011	1,92	37,31
3	4,9	291,057	0,045	0,26	1161,966	169,65	0,023	1,92	37,01
4	3,9	367,369	0,037	0,21	1116,179	162,96	0,059	1,92	36,64
5	2,9	494,366	0,032	0,16	1039,719	151,80	0,193	1,92	36,14
6	1,55	755,366	0,032	0,12	883,380	128,97	1,049	1,92	35,35

 

Общее время электрошлакового переплава

Время для выведения усадочной раковины 40 мин.

Строим графики изменения электрического режима по ходу переплава.

 

 Ƭ, ч

Рис. 1 - График изменения мощности, выделяющейся в шлаковой ванне

 Ƭ, ч

Рис. 2 - График изменения ступени вторичного напряжения трансформатора

 

 Ƭ, ч

Рис. 3 - График изменения силы тока