автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Исследование процесса плавки окатышей при дуговом нагреве в печи с полыми электродами с целью энергосбережения

□□3464261

«Исследование процесса плавки окатышей при дуговом нагреве в печи с полыми электродами с целью энергосбережения»

Специальность 05.16.02 - «Металлургия черных, цветных и редких металлов»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание

ученой степени кандидата технических наук

Москва 2009 год

003464261

Работа выполнена на кафедре «Металлургия стали и ферросплавов» ФГОУ ВПО «Государственный технологический университет «Московский институт стали и сплавов» (МИСиС) и кафедре «Металлургические и теп-лофизические процессы» СТИ (ф) МИСиС

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Меркер Э.Э.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Смирнов H.A.

кандидат технических наук, доцент Шибалов С.Н.

Ведущее предприятие:

ОАО «Оскольский завод

металлургического

машиностроения»

Защита состоится «26» марта 2009 г. в 14 часов на заседании Специализированного совета № Д. 212.132.02 при ФГОУ ВПО «Государственный технологический университет «Московский институт стали и сплавов» по адресу: 119049, Москва, Ленинский проспект, д.6, ауд.А-305.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Государственный технологический университет «Московский институт стали и сплавов».

Автореферат разослан «24» февраля 2009 г.

Ученый секретарь

Специализированного совета Д. 212.132.02, доктор технических наук, профессор

Семин А.Е.

Общая характеристика работы Актуальность работы

В современных условиях развития электросталеплавильного производства перспективным является технология переплавки железорудных металлизованных окатышей (ЖМО) в сверхмощных дуговых печах. Однако металлизованные окатыши являются достаточно энергоемкой шихтой в связи с наличием в них определенной доли оксидов железа и пустой породы, в основном оксида кремния. Повышенное содержание оксидов кремния и железа в окатышах повышает энергозатраты из-за дополнительного расхода на плавку электроэнергии и недостаточной степени металлизации железорудного сырья.

Проблему сокращения расхода электроэнергии при электроплавке ЖМО и уменьшения продолжительности работы дуговой сталеплавильной печи (ДСП) под током представляется возможным решить путем совершенствования процесса плавки окатышей при их непрерывной подаче в зону воздействия электрических дуг, что является существенным отличием от типовой технологии, когда электроплавка окатышей осуществляется вне зоны электрических дуг. В этой связи представляется необходимым и актуальным изучить тепловые и технологические особенности плавления ЖМО в ДСП с учетом их подачи в зону контакта электрических дуг с поверхностью металла, а также на основе установленных физико-химических и тепло-массообменных закономерностей переплавки окатышей в ДСП, разработать модель и алгоритм оптимального управления параметрами хода электроплавки стали.

Цель работы: разработка энергосберегающей технологии электроплавки стали, проведение экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях для изучения закономерностей нагрева и плавления ЖМО при их непрерывной подаче в зону контакта электрических дуг с поверхностью металла в ДСП. Установление взаимосвязей между процессами тепло- и массообмена в системе металл-шлак, с учетом вспенивания шлака, обезуглероживания и нагрева расплава при различных режимах его подогрева трехфазными дугами переменного тока в условиях применения топливно-кислородных горелок (ТКГ) в печи.

Средством достижения цели служат экспериментальные исследования, на основе которых разрабатывались технические рекомендации, направленные на создание эффективных технологических решений по данной проблеме и в соответствии с этим сформированы следующие задачи.

1. Создание новой методики и разработка экспериментальных установок для исследования процессов нагрева и плавления окатышей в зоне взаимодействия электрических дуг с расплавом при использовании различных типов электродов и ионизирующих газов.

2. На базе анализа экспериментальных данных разработка инженерного решения по созданию новых технологических приемов при переплавке ЖМО в зоне контакта электрических дуг с расплавом в ванне дуговой печи.

3. Исследование лабораторно-экспериментальным путем и пассивным методом процессов электроплавки стали при непрерывной подаче ЖМО через полые электроды в ванну печи для осуществления оптимального управления параметрами температурного, энерготехнологического и шлакового режимов с обеспечением высоких энергосберегающих технико-экономических показателей производства.

Научная новизна

1. Установлено, что процесс нагрева металла электрической дугой от полого (трубчатого) электрода в потоке аргона ускоряется в 1,5-2 раза в сравнении с использованием сплошного типового электрода, что объясняется лучшими условиями ионизации и концентрации дуги на кромке отверстия в торце электрода. Установлены зависимости скорости прогрева металла от мощности электрической дуги, времени прогрева и расхода аргона, подаваемого в дугу в качестве ионизирующей добавки.

2. Показано, что скорость плавления окатыша зависит от концентрации углерода в нем, длины дуги, температуры расплава и интенсивности его перемешивания. Установлено, что остаточный размер окатыша в расплаве определяется временем пребывания в дуге и теплосодержанием окатыша, а также условиями массообмена и диффузии углерода в системе окатыш-расплав.

3. Показана принципиальная возможность увеличения на 10-20% скорости плавления ЖМО в расплаве ванны электропечной установке с трансформатором постоянного тока при одновременном снижении в 1,5-2 раза пылевыделения из зоны взаимодействия электрических дуг с расплавом за счет охлаждающего влияния окатышей.

4. Разработана математическая модель для определения энерготехнологических параметров плавки металлизованных окатышей при их подаче через полые электроды в электрические дуги, позволяющая осуществлять согласованный ход режимов плавления и загрузки ЖМО в ванну печи на основе учета скоростей нагрева и обезуглероживания металла, расхода электроэнергии и степени перегрева металла в ванне дуговой печи.

Практическая значимость и реализация работы.

Предложен* энергосберегающий режим переплавки ЖМО в 150 т. ДСП для условий ОАО «ОЭМК», заключающийся в непрерывной подаче ЖМО через полые электроды в зону контакта электрических дуг с поверхностью металла в ванну.

Разработана математическая модель и алгоритм расчета основных показателей энерготехнологического режима плавления ЖМО на основе учета данных непрерывной загрузки окатышей в ванну, параметров ее теплового состояния, процессов нагрева и обезуглероживания металла в условиях, применения ТКГ для интенсификации режима наводки и вспенивания шлака.

Полученные в работе научные результаты по механизму и кинетике плавления ЖМО и распределению тепловых потоков в системе металл-шлак по ходу электроплавки окатышей при различных электрических характеристиках процесса предложены для разработки оптимального тем-пературно-шлакового и энергетического режимов плавки стали, позволяющих существенно снизить энергоемкость ее технологии, повысить энергетический к.п.д. и производительность агрегата, а также снизить пыле-выделение из ванны и увеличить выход годной жидкой стали.

Достоверность результатов работы базируется на:

• опытных данных, полученных в лабораторных и промышленных условиях с применением компьютерной обработки результатов исследования;

■ достаточной сходимости литературных данных и лабораторных экспериментов (расхождение менее 10%), а также последних с производственными данными;

• адекватностью математических моделей расчета параметров тепло-и массообмена в системе шлак-окатыш-металл и плавления ЖМО, а также расчетов тепловых потоков в системе дуга-электрод-расплав в ванне печи.

Апробация результатов работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на международных и региональных научно-практических конференциях «Образование, наука и производство» (г. Ст. Оскол, 2005г. и 2007г.); на международной научно-технической конференции «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства» (г. Череповец, 2005г.); на международных научно-технических кон-

"Технологическая часть работы выполнена под руководством проф., к.т.н. А.И. Кочетова

ференциях «Современная металлургия начала нового тысячелетия» (г. Липецк, 2005г. и 2006г.); на XIII международной научной конференции «Современные проблемы электрометаллургии стали», (г. Челябинск, 2007г.); на Н-ой научно-технической конференции ОАО «ОЭМК», (г. Ст. Оскол, 2007г.); на I V-ой международной научно-практической конференции «Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии», (г. Москва, МИСиС, 2008г.); на X международном конгрессе сталеплавильщиков, (г. Магнитогорск, 2008г.); на научно-технических семинарах кафедр МСиФ (МИСиС, г. Москва) и МТП (СТИ (ф) МИСиС, г. Ст. Оскол).

Публикации. По наиболее важным материалам диссертационной работы имеется 9 публикаций в центральных и региональных изданиях, в том числе 5 статей в журналах, входящих в список ВАК.

Структура и объем работы.

Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 156 наименований и приложений, содержащих 195 страниц печатного текста, 69 иллюстраций и 21 таблицы.

На защиту выносятся:

■ результаты экспериментальных данных по изучению процесса плавления ЖМО при их подаче в зону контакта электрических дуг с поверхностью металла в дуговой печи;

• теоретические положения по кинетике и механизму плавления ЖМО в расплаве с учетом их предварительного нагрева в электрической дуге после выхода из отверстия электрода;

• экспериментальные данные по изучению характеристик электрической дуги, сформированной на полом электроде при подаче через его отверстие окатышей и ионизированного газа;

• результаты расчетов теплопередачи в системе дуга-электрод-расплав и анализ теплообмена при подаче ЖМО в зону воздействия электрических дуг с поверхностью металла в ванне дуговой печи;

• энергосберегающий режим переплавки ЖМО в 150 т ДСП на основе учета в математической модели управления плавкой электрических характеристик и разработка оптимальной технологи электроплавки стали путем синхронизации режимов плавления и загрузки окатышей в ванну дуговой печи.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность общего направления диссертационной работы, исходя из перспективы и важности дальнейшего раз-

вития электросталеплавильного процесса в современной металлургической промышленности.

Отмечена и обоснована актуальность проблемы и показаны пути реализации перспективной идеи создания технологии переплавки металли-зованного сырья при его подаче через полые электроды непосредственно в высокотемпературные зоны воздействия дуг на поверхность металла в ванне дуговой печи.

Определена важность подобных экспериментов и обоснована актуальность поиска способствующих этому технических решений, а также сформированы актуальные предпосылки и задачи исследования.

В первой главе «Анализ состояния научно-технической проблемы, задачи н методика исследования» дается развернутая характеристика особенностей выплавки стали в современных сверхмощных дуговых сталеплавильных печах с использованием металлизованных окатышей, в частности, на примере 150 т ДСП ОАО «ОЭМК» и 100 т ДСП «БМЗ» (г. Жлобин, Беларусь).

В работе идея применения подачи окатышей в высокотемпературную зону электрических дуг на основе использования полых (трубчатых) электродов в ДСП, с последующим их плавлением на поверхности высокотемпературного расплава, представляется весьма перспективной, т.к. вполне укладывается в концепцию вышеназванных новых технологических решений развития электросталеплавильного процесса.

Анализ литературных источников показывает, что применение полых электродов в ДСП дает эффект по сокращению длительности плавления и снижения удельного расхода электроэнергии с вводом в дугу потока аргона. Это способствует повышению мощности дуги (coscp увеличивается с 0,85 до 0,95), улучшается стабилизация ее горения, возрастает степень вертикального фокусирующего положения дуги, уменьшается эффект выдувания дуги из под электрода, а также увеличивается экранирование ее самим электродом.

В целях изучения этих вопросов и экспериментальной проверки приведенных характеристик и оценку их положительного влияния на процессы нагрева металла электрической дугой в работе предусмотрели проведения ряда опытов на лабораторно-печных установках.

В целях сравнительной оценки стойкости полых электродов при эксплуатации в ДСП выполнили расчеты распределения температур в торцевой части типового и полого электродов методом математического мо-

делирования на основе использования дифференциального уравнения переноса тепла с граничными условиями третьего рода. На рис.1 приведены данные по характеру распределения температур для трех вариантов электродов.

Из приведенных данных следует вывод о том, что температура нижних торцов электродов отличается друг от друга на 15-20°С, т.е. стойкость полого электрода практически не отличается от типового. Этот вывод подтвержден результатами моделирования прочностных характеристик двух типов электродов.

Промышленные исследования проводили в условиях ОАО «ОЭМК» на 150 т ДСП с тщательным контролем энергетических и технологических параметров электроплавки ЖМО по типовой в цехе технологии. Статистическую обработку опытных данных осуществляли с помощью пакета математических программ «Статистика» и «Матлаб» по различным параметрам электроплавки стали. Для получения этих данных использованы приборы и оборудование, установленные на печах в ЭСПЦ.

Пробы металла и шлака отбирали по ходу процесса и по толщине шла-

Рис. 1. Распределение температур подлине графитированных электродов, а - сплошной электрод; б - полый (трубчатый) электрод; в -полый (трубчатый) электрод с подачей в отверстие аргона.

2?01°С

3468 °С 4434 °С

ка с последующим их анализом на основные элементы химическими и физико-механическими методами.

Существующая на 150т ДСП система автоматического управления энерготехнологическим режимом плавки позволяет определять температуру металла с точностью около ±10°С и оперативно осуществлять контроль скорости загрузки ЖМО в зависимости от параметров электрического режима и теплового состояния сталеплавильной ванны агрегата.

Изучение закономерностей процессов нагрева и плавления окатышей осуществляли на лабораторных печах и в условиях 150т ДСП с применением топливно-кислородных горелок (ТКГ). В ходе исследования процессов электроплавки ЖМО были получены опытные данные по изменению химического состава металла и шлака, температуры металла и теп-лоусвоения ванны. Установлено, что применение ТКГ по ходу электроплавки обеспечивает высокий уровень вспенивания шлака и экранирования дуг, что приводит к сокращению удельного расхода электроэнергии и повышению производительности агрегата.

Во второй главе «Исследование процесса нагрева металла электрической дугой в печи с полыми электродами» рассмотрены наиболее существенные факторы, определяющие эффективность применения подобных электродов, их стойкость и характер изменения теплофизичес-ких характеристик электрической дуги при подаче через отверстие электрода сыпучих материалов и потоков ионизирующих газов. Сравнительная оценка эффективности применения в ДСП графитированных полых (трубчатых) электродов показывает, что горение дуги становится более стабильным, если в нее ввести водяной пар, природный газ, аргон или в потоке с ними мелкораздробленный лом, а также металлизованные железорудные окатыши.

В работе применили экспериментальную лабораторную электропечную установку (рис.2) и разработали методику проведения исследований с применением полых электродов вместо существующих типовых. Установлено, что применение в печи полых (трубчатых) электродов является более эффективным по стабилизации горения дуги и улучшению теплообмена в системе дуга-металл за счет лучшего фокусирования дуги, более интенсивного излучения и отражения тепловых потоков на ванну.

На установке (рис.2) использовали трансформатор (2) мощностью 5тр=23,7 кВт постоянного тока, где подовым электродом служила металлическая заготовка (1), причем полый электрод использовали при значе-

ниях 6. Ю =0,2-^0,3. Интен-

от эл ' '

сивность прогрева металлической заготовки оценивали путем измерения температур термопарами, размещенными в заготовке. Подачу аргона в полый электрод осуществляли от баллона (5), расход которого фиксировался ротаметром (6).

Из экспериментальных данных по распределению температур в заготовке следует вывод о том, что использование полого (трубчатого) электрода позволяет повысить мощность дуги (~15-=-20%), сократить время ее зажигания (в 1,5-2 раза) и увеличить длину дуги по сравнению с применением типового сплошного электрода. Наиболее благоприятная структура тепловою поля от дуги наблюдается при подаче аргона до оптимального значения, т.к. чрезмерное увеличение расхода аргона приводит к охлаждению дуги и снижению теплового потока на заготовку. Установлено, что при использовании полого электрода в печи с подачей оптимального расхода аргона в дугу скорость прогрева заготовки достигла 3-ь5°С/с, а с использованием сплошного электрода примерно в 2 раза меньше. Этот факт объясняется как лучшими характеристиками дуги от полого электрода, так и меньшим эффектом выдувания дуги в сторону из-под торца электрода и стабилизирующими свойствами ее горения.

Скорость прогрева металла (У(, °С/мин) по оси заготовки на глубине 0,02 м можно оценить по корреляционному уравнению:

У=127,3+0,256'Рд+0,029'Хн-0,069-дДг, 11=0,79, °С/мин. (1)

Из анализа уравнения (1) следует, что уровень прогрева заготовки возрастает по мере увеличения времени нагрева (т , мин) и мощности дуги

Рис.2. Схема экспериментальной лабораторной установки для изучения нагрева металла электрической дугой: 1 - металлическая заготовка; 2 - трансформатор ВД 306 У 3; 3 - графитированный электрод; 4 - механизм перемещения электрода; 5 - баллон с аргоном; 6 - ротаметр; 7 - милливольтметр; 8 - термопара типа ХК; 9 - термопара типа ТВР.

(Р , кВт), но по мере увеличения расхода аргона (QAr, л/ч) в дугу наблюдается снижение скорости нагрева из-за охлаждающего действия аргона.

Для условий работы 150 т ДСП изучали характер изменения долей тепла, выделяющегося в дуге и идущего на нагрев металла (г|м = Р^/Р ) и всей ванны с учетом влияния шлака 0lo=l-P /Р ) в зависимости от параметров электрических дуг и состояния шлака в печи. Доля полезной мощности дуг, идущая на нагрев металла и шлака равна: РМ=3(Р -Р )-Рпв, где Рпд и Рпв - потери мощности в дуге и ванной печи.

Расчетами установлено, что доля тепла, идущая на нагрев металла (г| ), возрастает с увеличением толщины шлака в ванне и слабо зависит от мощности дуги (Р , МВт) в интервале 20-30 МВт. При увеличении отношения высоты шлака (Нш, м) к длине дуги (L_, м) до величины 1,5+2 эффективность усвоения тепла ванной печи (г|в) возрастает до 60-70%. Следовательно, тепловые характеристики работы ДСП улучшаются с увеличением вводимой активной мощности и высоты вспененного шлака, а при Нш = const с уменьшением длины дуги.

Таким образом, установленное увеличение мощности дуги при использовании полых электродов в сравнении с применением типовых сплошных в ДСП позволяет повысить cos ф и степень нагрева металла в период расплавления и т^) в зоне воздействия электрических дуг на поверхность ванны, что улучшает энерготехнологические показатели плавки.

В третьей главе «Исследование угара металла и теплообмена при подаче окатышей в зону воздействия электрических дуг на поверхность ванны» рассмотрены результаты лабораторных экспериментов на холодной и горячей моделях. Холодная модель представляет из себя установку (рис.3) с моделирующей (7) жидкостью (водой) и горелкой (6), пламя кото-

Рис. 3. Схематическое изображение размещения ледяных окатышем в ванне установки. 1 - обод решетки; 2 - крепежные перегородки; 3 - сектора решетки; 4 - ледяные образцы; 5 - пламя горелки; 6 - горелка; 7 - моделирующая жидкость (кода); 8 - металлическая решетка; 9 - днище установки.

рой имитировала электрическую дугу (5) для расплавления ледяных (4) образцов.

В ходе проведения экспериментов изучали процесс угара металла при воздействии электрической дуги (пламени горелки) на поверхность ванны с изменением мощности и длины дуги (пламени). В качестве охладителя применили ледяные образцы шарообразной формы, которые подавали в зону воздействия электрических дуг (5) и вне этой высокотемпературной зоны. Результаты эксперимента (рис.4) показали, что использование окатышей (ледяных образцов) в качестве охладителя для снижения процесса угара металла применительно к ДСП является достаточно эффективным. Из данных (рис.4) следует, что с увеличением расхода окатышей в ванну масса испарившейся жидкости уменьшается на 5%. Дальнейшее увеличение окатышей (охладителя), т.е. при (V -» шах) приводит к снижению полезного тепла, усвоенного ванной (Q -> min).

3> SCO К

ч

о с:

.2 3 п

\ / \ /

X ч

/ 1 V4 \2 ____ 2

<2 7*

3

3

>s а)

з а

г: с и к

4 8 8

Расход охладителя V

г/мин

Рис. 4. Зависимость полезного количества тепла ((} ) усвоенного ванной печи и массы испарившейся жидкости (т11сп) от расхода охладителя (У^), введенного в зону горения электрической дуги, полученная методом холодного моделирования.

С целью изучения процесса угара металла при плавлении ЖМО непосредственно от электрической дуги при использовании различных типов электродов и подачи ионизирующих газов разработали (рис.5) электропечную установку (ЭПУ). В качестве подового электрода в печи слу-

жила металлическая пластина (1), к которой была приварена металлическая труба (2), футерованная изнутри магнезитовым порошком (3) с жидким стеклом, а катодом служил графитированный электрод (4). На ЭПУ использовали (рис,5) электроды двух типов: сплошного и полого (трубчатого). С целью определения времени прогрева и плавления порций окатышей (7) в зоне горения дуги в нижней части тигля (2) было просверлено отверстие (6) диаметром 8 мм, через которое вытекал жидкий металл. Момент начала вытекания жидкого металла из отверстия (б) служило индикатором окончания нагрева и плавления окатышей в эксперименте.

Результаты обработки данных эксперимента свидетельствуют о том, что скорость расплавления порций окатышей (V™ , кг/с) имеет бо-

Газ

Рис. 5. Схема электропечной установки для изучения нагрева и плавления металлизованных окатышей в дуге.

1 — металлическая пластина; 2 - металлическая труба; 3 - магнезитовый порошок; 4 - графитированный электрод; 5 - трансформатор ВД 306 У;

6 - выливное отверстие; 7 - металлнзовам-ные окатыши; 8 - баллон с газом;

9 - ротаметр; 10 - механизм перемещения электрода.

лее высокие значения, если применять на ЭПУ полый электрод с подачей аргона в дугу. Это объясняется улучшенными теплофизическими характеристиками электрической дуги при использовании полых электродов, по сравнению с типовыми. Установлено, что угар металла в этом случае несколько увеличивается и определяется в основном мощностью дуги, создаваемой полым электродом.

При подаче ЖМО через отверстие в полом электроде окатыши попадают в объем электрической дуги, претерпевают в нем термический удар, а затем нагрев и плавление в зоне контакта с поверхностью металла и шлака в дуговой печи.

Из анализа теплового баланса системы окатыш-дуга-расплав (рис. 4) установлено, что скорость плавления ЖМО зависит от температуры среды, интенсивности теплообмена в зоне плавления, физических свойств и

размеров составляющих металлизованного сырья, т.е. скорость плавления окатышей в этих условиях выражается уравнением:

у„л=^-'Рок=кф-('р-15)/Ч,]-Рок,кг/с, (2)

где V и рок - объем (м3) и плотность окатыша, кг/м3; аэф - эффективный коэффициент теплоотдачи в системе окатыш-расплав, Вт/(м2-К); Рок - поверхность окатыша, м2; и ^-температура расплава и поверхности окатыша, °С; - скрытая теплота плавления окатышей, кДж/кг.

Из анализа выражения (2) следует, что при постоянстве свойств и размеров ЖМО скорость плавления окатышей в ванне дуговой печи зависит от ^ и аэф, т.е. от факторов теплового состояния в зоне контакта окатышей с расплавом в печи. Кроме того скорость плавления шарообразных окатышей в ванне ДСП можно также выразить в виде следующего уравнения:

V - — -о .1ттт2^кг/с т

пл~ ск "Рок ск "Рпк 3 ок ь' ' (3)

где шок - масса окатыша (кг) с радиусом гок, м; dVoк - изменение объема

окатыша в ходе плавки, м3.

Приравняв выражения (2) и (3) и выразив а^ получим:

<*эф =Рок-Вт/(м2 -К). (4)

Из приведенных выражений (3 и 4) следует, что с увеличением а возрастает <3г /ск, т.е. повышается скорость плавления окатыша. В то же время, чем больше площадь окатыша (Рок) и тем меньше аэф. От-

сюда вывод, что подогрев ЖМО в дуге (т.е. увеличение температуры окатыша ^ и уменьшение способствует повышению аэф и, следовательно, в этом случае, возрастает скорость плавления окатышей.

Таким образом, теплоэнергетические условия плавления ЖМО при подачи их в ванну через полые электроды является более выгодным по сравнению с типовым режимом плавления окатышей в ДСП (подача окатышей вне зоны электрических дуг), т.к. при увеличении аэф и (1р --1) скорость плавления (ур-е 2) возрастает при заметном снижении угара на поверхности контакта электрической дуги с расплавом под пенистым шлаком.

В четверной главе «Исследование режима плавления окатышей в зоне воздействия электрических дуг на ванну дуговой печи» рассмот-

рены технологические аспекты электроплавки стали на основе применения нового метода подачи металлизованного сырья через полые электроды в ванну агрегата. Известно, что повышение технико-экономических показателей периода плавления ЖМО в ванне ДСП связано с выбором оптимальных условий по интенсивности обезуглероживания и температуры металла, с определением требуемой скорости непрерывной загрузки сырья.

При выборе технологии переплавки ЖМО в ванне ДСП с применением метода их подачи через полые электроды в зоны воздействия электрических дуг с поверхностью расплава имеются, естественно, некоторые отличия от типовой технологии электроплавкн стали, заключающиеся, в первую очередь, тем, что в этих зонах температурные условия заметно выше, а окатыши предварительно прогреваются в самих дугах.

Для оценки эффективности процесса плавления ЖМО при их подаче в зону электрических дуг и вне этих дуг применительно к ванне ДСП разработали экспериментальную печную установку (рис.6), которая позволяла имитировать электроплавку окатышей в металлическом Ре-С расплаве.

В работе проведены исследования (рис. 6) по определению времени плавления окатышей в зоне горения дуги, основной целью которых являлось определение фазового состояния окатыша при его прохождении через дугу. Для этого определили время, за которое окатыш пройдет расстояние равное длине дуги при его свободном падении и сравнили его со временем перехода окатыша из твердого состояния в жидкое.

Рис. 6 Схема экспериментальной электропечнон плавильной установки с трансформатором постоянного тока: 1 - футерованный тигель; 2 - трансформатор ВД 306 У-3; 3 - графитировап-ный электрод; 4 - механизм перемещения электрода; 5 - баллон с газом; 6 - ротаметр; 7 - милливольтметр; 8 - электрическая дуга; 9 - термопара ТВР в термозащитном корундовом

колпачке; 10 - металлизованные окатыши; 11 - токонепроводящии материал; 12 - загрузочное устройство для подачи окатышей в зону электрической дуги через полый электрод.

б)

1,4

0

Р'2

и Й « 1

1 0,8 -К

I

Ё 3

0.2 -4800

0.25

Дгаша душ. ы 0,3 0,35 0,4

0,45

-Время гтвлети fe.pO.OOnM >- Время тлапею 14 .00$ м

- Ер«« гшявлмлм 1^=0.0'м -Брсш пядеши

6400 5600 5800

Температура дупг. К"

0,045 -

0.04

0,035 § о 3

а

0,03 Й с 3

0,025

«

0,02 6200

Рис. 7. а - схема движения окатыша по отверстию электрода и распределения сил при его

падении в ванну. (1 - ванна; 2 - отходящие газы; 3 - дуга; 4 - электрод; 5 - окатыш на входе в электрод; 6 - окатыш на выходе из электрода; 7 - окатыш в ванне; Н - высота электрода; Ь - путь движения окатыша в дуге; б - зависимость времени плавления окатыша 0ПЛШ) в дуге (1-3) от ее температуры (Т ) и времени падения (4) (нахождения) окатыша в зоне горения дуги от длины дуги.

Время свободного падения окатыша можно определить из условия (рис. 7а):

(а2-т?1ЯД/2) + Ух-тпад-Ь = 0, (5)

где а, - ускорение движения окатыша, м/с2; Vx - скорость падения окатыша на выходе из электрода, м/с; тпад - время падения окатыша, с; h - высота падения окатыша равная длине дуги, м. Выразив из уравнения (5) тпад получим:

*nW = (VVx+2Il-a2-4)/a2. (6)

Из условия свободного падения окатыша в полости электрода имеем:

н = Vx = g.TnM; Н = ^,тоесть V^-g-H, (7)

где g - ускорения свободного падения, м/с2;

Из рассмотрения сил (рис. 9а), влияющих на окатыш на пути Н имеем:

-П1ок'а2 =FC+FA-m0K-8- (8)

Откуда ускорение падения окатыша:

шок

где п1ок = 4/Зя-р0К-гок3 -массаокатыша, кг; гт~радиус окатыша, м. При этом сила сопротивления окатышу от газовой среды равна:

Fc = 6 • л • г)ср • гок • Vs, (10)

где лср - вязкость среды (отходящих газов), в которой движется окатыш, Па-с. Сила Архимеда:

FA=4/3-7i-rJ-Pcp-g. (И)

где р — плотность газовой среды, в которой движется окатыш, кг/м3. С учетом этого имеем:

- • Лср ' гок • Vx - гнк2 • р • g + гок 2 • рок ■ g *2 =-Е-2--- (12)

При движении окатыша по дуге он нагревается за счет излучения. Плотность теплового потока действующего на окатыш может быть определена по формуле:

Ч„!Л-^Р-Со-[(Тдуг„/100)4-(Ток/100)4], (13)

где Бпр - приведенная степень черноты излучатель поверхность окатыша епр=0,9); С0 - излучательная способность абсолютно черного тела 5,67 Вт/м2-К4; Тдуги - температура дуги равная 5000 К; Ток - температура поверхности окатыша. Усредненный тепловой поток излучения, действующий

на окатыш ) определяли в интервале от начальной температуры поверхности (Т"к) до температуры плавления окатыша (Т™) в соответствии

-т-ПЛ 1 ОК

С выражением Чмл = I Ян*л(Т0к-)^Ток. /(Ток-Ток) ,

-уН

1 ОК .

Продолжительности периодов нагрева и плавления окатыша (т£) при постоянной плотности внешнего теплового потока находим по формулам:

тнагр = (п/4)-Х0К -сок .рок((т™ -Т0НК)/ЧЧ'Л)2, (14)

тплав ~ |рок '(сок "(Ток _^ок)+ гплав)'гок^Яизл '

где - коэффициент теплопроводности окатыша, Вт/м-К; рок - плотность окатыша, кг/м3; с^-удельная теплоемкость окатыша, Дж/кг'К; г^^-

удельная теплота плавления окатыша, Дж/кг; Т™ - температура плавления окатыша, К; Т"к - начальная температура окатыша, К.

Далее определяем остаточный радиус окатыша гокк, попадающего в

металлическую ванну путем замены времени плавления тплав в выражении (15) на время падения тпад:

С =(ЧСД ■ ^падМРокКкСС -Т^ + Гплав!) • (16)

Из данных (рис. 76) следует, что время периода плавления окатыша в

зоне горения дуги сокращается при уменьшении его радиуса и увеличении температуры дуги, что объясняется уменьшением его массы. Анализ (рис. 76) показывает, что ^^^ , что говорит о том, что при прохождении дуги, окатыш остается в твердом состоянии и окончательное его расплавление происходит в металлической ванне. Кроме того, анализ значений остаточного радиуса окатыша свидетельствует о том, что нагрев и плавление окатыша начинается в зоне горения дуги и при этом его радиус уменьшается в среднем на 4%.

Расчеты суммарного времени нагрева и плавления окатышей, выполненные с использованием данных по теплофизическим свойствам окатышей показывает, что в зоне падения окатыша в расплав температура его поверхности (1п, °С) равна температуре плавления (1 °С), т.е. I = I и весь падающий тепловой поток расходуется на эффект плавления и прогрев нерасплавленного ядра окатыша. После завершения расплавления ЖМО плотность их гранул превышает плотность шлака и поэтому расплав от окатышей сливается с расплавом металлической ванны под воздействием перемешивания пузырями оксида углерода (СО) от протекания химической реакции окисления углерода, содержащегося в окатышах. Подача кислорода в шлак при работе ТКГ в ДСП интенсифицирует режим обезуглероживания металла, повышает окисленность шлака и степень перемешивания ванны, ускоряет процессы плавления ЖМО и тепло- и массопереноса в системе дуга-шлак-металл.

В лабораторных условиях на холодной модели (рис.5) изучали скорость изменения радиуса окатышей в жидкой ванне (с)г/с1т, м/с) в зависимости от исходных размеров окатыша (г , м), температуры перегрева расплава над ликвидусом (ДТ , сС) и приведенного расхода воздуха на перемешивание жидкости У/=Ув/8в, где Ув - объемная скорость выделения пузырей воздуха, м3 /с, а Бв - площадь поверхности жидкости, м2. Здесь текущий радиус окатыша (г) изменяется от начального г до 0.

В результате статической обработки массива опытных данных получено корреляционное уравнение для определения скорости изменения радиуса окатыша без учета толщины корочки:

ёгок /с!т = -0,032с1ок +3,42-10"4 - ДТл +5,38- \Уг ,м/с (17)

В реальных условиях обезуглероживания металла в ДСП перемешивание ванны осуществляется пузырями СО, т.е. принимаем V =У где

Усо - объем выделяющихся из ванны СО, м3.

^=Усо/8в=0,0(2?4/1^(Ус-О1/6(|/8в-3,1(Г,-Ус-От/8в, м'/лг-с (18)

Здесь Сг=0о+(60/1000)-Уок-Т, т - изменение текущей массы металла ванне ДСП в зависимости от скорости загрузки окатышей .(V кг/мин); Со - масса металла в ванне перед началом загрузки окатышей, т; Ус -скорость обезуглероживания металла, % [С]/мин. При сверхкритических значениях углерода в металле ([С]>0,15-0,20%) скорость обезуглероживания практически не зависит от его концентрации и определяется в основном количеством подаваемого кислорода (1о2, м3/мин) в ванну:

Ус =1,786-т|с-1о2/Ст, где Г1с - коэффициент использования кислорода на окисление в расплаве.

Анализ выражений (17) и (18) свидетельствует о том, что с увеличением уровня перегрева расплава (АТл-> шах) и степени перемешивании расплава (У/), например, за счет повышения скорости кипения металла в ванне (Ус-> шах) значение с1гок/с1т возрастает, т.е. скорость плавления окатышей (уравнение 3) в зоне контакта с расплавом повышается, т.к. величины а,и№ тесно взаимосвязаны.

эф г

При подаче потока ЖМО через полые электроды в ванну ДСП окатыши нагреваются и на их поверхности образуется гарнисажная корочка толщиной 5к. Экспериментальным путем (рис.8) и обработкой данных корреляционным методом установили зависимость толщины корочки от значения критерия Фурье:

5к = -29,025 - 1,967-1п(Ро), Я2 = 0,74, (19)

где Ро=а-т/с12ок - критерий Фурье, характеризующий связь между физическими свойствами, размерами тела и скоростью изменения в нем полей температуры; а - коэффициент температуропроводности, м2/с; т -время, с.

С учетом значения 5к изменение текущего радиуса окатыша (г=г +5к, м) в зоне контакта с расплавом определяется значение Упл в соответствии с формулой (3):

V =р -<1У/<к=р </3-л-т2-Шх, кг/с. (20)

пл ~ок " ок ' 4 '

Анализируя вышеизложенное с учетом (3), (17), (19) и (20) получим итоговое выражение для расчета скорости плавления ЖМО в ванне с

учетом образования и наличия гарнисажной корочки на поверхности окатышей:

(IV 4 2 dr „ d -

Рок"зл'Рок'г d? г =

dr / dt = -0,032 ■ d0K + 3,42 -10"4 • ЛТл + 5,38 • \Vr, Vn„ = 5K =-29,025-1,967-In Fo, Fo = a-T/d;K,

Wr=Vco/S„=3,M0-4-Vc-Gt/SB, G1 = G0 + V„-t, (21)

ЛТП

Анализ выражения (21) показывает, что при определенных значениях скорости загрузки окатышей (Vok= const) и обезуглероживания металла (Vc) скорость плавления окатышей (V^, кг/с) определяется параметрами теплового состояния ванны (Fo, t, ДТл) и свойствами металлизо-ванного сырья (р , 5 , d , a, q ). В случае нарушения равенства V и V в

г УГок' к7 ок' ' ^ 1 пл ок

области оптимального перегрева металла 50°С<ДТл<100°С представляется возможным воздействовать на W , VC,VC0 через ТКГ и изменением параметров электрического режима плавки.

В пятой главе «Совершенствование режима электроплавкн окатышей в дуговой печи с целью энергосбережения» предусматривается в условиях скоростного интенсивного нагрева металлизованного сырья на пути от электрода до поверхности металла, высокой интенсификации тепловых и технологических процессов путем воздействия на шлаковую ванну топливно-кислородными потоками от ТКГ, осуществлять энерготехнологический режим плавления ЖМО в сочетании с рациональной скоростью загрузки окатышей при оптимальных параметрах теплового состояния металлической ванны агрегата.

Взаимосвязь между текущим уровнем теплопитания ванны от электрических дуг (Q кВт-ч) и расходом окатышей (Voi[, т/ч) по ходу электроплавки ЖМО можно выразить соотношением:

Qb(/4H;Vo;t>K, (22)

где Кт - коэффициент, характеризующий уровень превышения фактического теплосодержания ванны над затратами тепла на расплавление ЖМО; Q - количество израсходованной электроэнергии на процесс

плавки (кВт-ч) за время т, ч; ДП - изменение энтальпии загруженного в ДСП ]-го материала при его нагреве от начальной до температуры плавления, кВт-ч/т; V ■т=ш. - характеризует массу загруженных в печь окатышей, т.

Из приведенного выше соотношения зависимость скорости загрузки ЖМО через полые электроды в ванну ДСП имеет вид:

Уо =0,275-Ов(1)/(К-ДН;т), кг/с (23)

где 0,275 - коэффициент перевода скорости загрузки окатышей из т/ч в кг/с; ДН. = 450 кВт-ч/т для ЖМО;

Расчетами на основе выражения (23) установлено, что значение К=1,1-4,3 соответствует пределу перегрева металла над линией ликвидуса Д1л>50-400°С. Теплоту От=Ов(т/т, усвоенную ванной (металлом и шлаком), находим по выражению:

<}т = С}^ - (Оф + + <2П0Т), кВт, (24)

где тепловая мощность электрических дуг, кВт; С? С>ш и Опот- потери теплоты излучением от дуг на футеровку печи, от излучения шлаком в рабочее пространство и другие потери, кВт.

Все эти величины находим на основе расчета статей теплового баланса агрегата. При этом тепловую мощность излучения дуг находим по выражению:

О5 =3-и -I , (25)

д д д' 4 '

где ид - напряжение дуги; В, ид=((и2ф)Ч1;Х/),/2-1д-Яакт; и2ф - вторичное фазное напряжение трансформатора, В; 1)2ф= и2л/31/2; 02л - линейное напряжение ступени трансформатора, В; I - сила тока дуги, кА; Хэ - эксплуатационное реактивное сопротивление, мОм; Я - активное сопротивление, мОм.

С учетом принятых значений скорость загрузки металлизованных окатышей через полые электроды в печь находим из выражения:

V =

0,275- 0Т / Кт • ДН;; 0Т = - (0ф - 0Ш -0ПОТ);

с^ =3-ид-1л, ия = 7(и2;1/^3)2-(1д-Хэ)2-(1д.„). (26)

* Положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2005127992/02(03.1436) от 07.09.2005.

Управление процессом плавки ЖМО в ДСП*, основанное на изменении Уок в зависимости от Q , забираемой от сети и коррекцию этой скорости загрузки окатышей (V ) в ванну в зависимости от фактической скорости плавления окатышей (Упл, кг/с) производят в соответствии с выражением (26), т.е. при достижении условия С>е(1)/(ЛН/пт)>1,2.

Управляющими параметрами приняты (рис. 8) расход электроэнергии (QB(t), кВт-ч), вводимая активная мощность (Ракт), температура металла в печи (Т , °С), расход окатышей (Vok, кг/с) по ходу окислительного периода электроплавки. В системе управления алгоритм включает в себя блоки согласования параметров Упл и Уок (А), определения их численных значений (Б) в зависимости от уровня теплового и гидродинамического (С) состояния ванны, а также от условий рационального теплообмена (Д) в рабочем пространстве агрегата. Корректировка температурного режима плавки алгоритмом осуществляется в блоке (Е) путем сравнения расчетных (Т , °С) и фактических (Тм> °С) значений температуры путем воздействия на параметры расхода электроэнергии (QB(I)) и окатышей (Vok) в данный момент плавки.

При отклонении в системе управления скорости загрузки (Vok) окатышей в блоке (А) относительно фактической скорости их плавления (V ) осуществляется воздействие в блоке (С) на параметры (Io,, Vc), а также в блоке (Д) на Qb(t) или Ракт.

Таким образом, предложенная модель и алгоритм расчета параметров электроплавки ЖМО в ДСП позволяет осуществлять эффективное управление энерготехнологическими параметрами процесса на основе соблюдения равенства Уок и Упл с учетом обеспечения оптимальных параметров теплового состояния ванны, электрических и теплотехнических характеристик плавки, а также требуемых технико-экономических показателей производства.

Анализ результатов обработки опытных данных (табл.) работы 150-т ДСП в условиях ОАО «ОЭМК» показал, что при соблюдении рекомендуемой технологии переплавки ЖМО с подачей их в зону электрических дуг, основные технико-экономические показатели процесса улучшаются в сравнении с существующими типовыми режимами электроплавки стали.

Для оценки эффективности применения предложенного метода загрузки ЖМО в ванну 150т обработали опытные данные более 50 плавок (табл.) работы печей с трансформаторами мощностью 90 МВА (А) и

105 MBA (Б). При этом основные показатели работы 150 т ДСП, приведенные в табл., расчетным путем (поз. В и Г, табл.) проанализировали с учетом имеющихся экспериментальных и литературных данных пре-

Исходные данные: do*, рок, S,, G0, Г|с, а, г, q,. Run. Np, AH¡, Q,(-t)

* " +

Расчет: Ioj, Б«.. См. Сок, Í^T дт„. Расчет: Q„, QmT. Рзп, Раю-. Тр. соscp. X,. Fо, Ua,

1 1

Расчет: 6w=-29,025-1.9671nFo; Kt= - 0,0012 + 0,94ТР + 0.342ДТ»,

Расчет: Wt=Vc/S,=3,l'10-4 VC"GV S, Vc = 1,78б-ту1о2, G*=G0+V0/t, Tp=CyOvGt). С Расчет: QT = - (Q* + Q„ + QroT) QxK^QtXQ^U^; Д

■ 1

Расчет:Vn*=dnio«/dT ^upoit^dr/dt, Б (dr/dx) =-0,032'do«+3,42-lCr4-TII + +5,38"Wr; Vo^0,2SQ,w/(K-AHj-T)=0,28 QJ(\.2- АЩ

Vrot, Vok, Gt, QiCx), VC. KT, Р-акт, Рэп, чт. Tp

1

Конец

Рис. 8. Структурная схема алгоритма расчета теплотехнологических параметров и согласования режимов плавления и загрузки ЖМО в дуговую печь на основе учета параметров теплового состояния ванны и других факторов электроплавки стали.

Табл. Анализ эффективности работы 150 т ДСП при плавлении ЖМО по типовой технологии (А, Б) и при использовании метода подачи окатышей через полые электроды в зону электрических дуг (В, Г).

Показатели электроплавки А (90МВА) Б (105МВА) Расчетные значения

В (90МВА) Г (105МВА)

Производительность печи, т/ч 75,2 87 80,5 (+7,5%) 96 (+11,5%)

Удельный расход электроэнергии, кВт-ч/т 560 540 545 (-3%) 520 (-3,7%)

Время плавки под током, мин 78 66 71 (-8,9%) 58 (-12%)

Плавление завалки лома, мин 19 17 16 (-15,5) 14 (-17,6)

cos <р в период расплавления металлошихты 0,76 0,77 0,84 (+10%) 0,86 (+11%)

Плавление ЖМО, мин 59 49 55 (-6,7%) 44 (-10,2%)

Скорость загрузки ЖМО, кг/с 34 40 38 (+11,7%) 45 (+12,5%)

Расход электродов*, кг/т 2,1 2 1,8 (-9,5%) 1,82 (-9,4%)

Выход годной стали на 100 кг металлошихты 90 90 93 93

* - с учетом снижения исходной массы электрода на 25%.

имущества работы дуговых печей с применением полых (трубчатых) электродов.

Из приведенных сравнительных данных (табл.) следует, что практически по всем основным показателям 150т ДСП для условий ОАО «0-ЭМК» имеют лучшие показатели при использовании рекомендуемой технологии электроплавки ЖМО. Так удельный расход электроэнергии снижается в пределах от 3 до 5%, производительность агрегата возрастает до 8%, соБф увеличивается на 10%, время плавки под током уменьшается на 9-12%, а выход жидкой стали увеличивается на 3% при работе печи на полых электродах.

Основные выводы и результаты.

1. На основе анализа проведенных исследований в лабораторных и производственных условиях установили ряд важных закономерностей электроплавки ЖМО в ванне дуговой печи, показана перспективность и эффективность использования в дуговых печах с трансформаторами

переменного и постоянного токов технологии переплавки металлизо-ванных окатышей с подачей их через полые (трубчатые) электроды в зону воздействия электрических дуг на поверхность металла в ванне агрегата.

2. Разработаны методики и электропечные установки для исследования в лабораторных условиях процессов нагрева и плавления окатышей с подачей их через отверстия в полых электродах в расплав. Сравнительными исследованиями установлено, что при использовании трубчатого (полого) графитированного электрода по сравнению с обычным (сплошным) электрическая дуга фокусируется под рабочим концом электрода, а токовая нагрузка по фазе становится более стабильной и увеличивается в среднем на 20-30%. При этом дуга от полого электрода, вращаясь при горении по внутренней кромке отверстия электрода, изменяет свою интенсивность в меньших пределах и не прерывается после дуговой вспышки, а колебания токовой нагрузки меньше на 15-20% с сокращением примерно в 1,5 раза интенсивности прямого излучения дуговой энергии в окружающее пространство на стены и свод печи.

3. На экспериментальной электропечной установке с трансформатором постоянного тока исследованы основные характеристики электрической дуги при подаче через полый электрод металлизованных окатышей и ионизирующих газов (аргона и азота). Установлено, что совместная подача окатышей и аргона в электрическую дугу создает стабильные условия в зоне горения дуги, т.е. уменьшаются колебания мощности и напряжения в сети и в большей степени экранируется электрическая дуга, что позволяет увеличить скорости нагрева металла под дугой на 6,3°С/мин с подачей азота и на 22°С/мин при подаче аргона совместно с окатышами в ванну.

4. Исследования на горячей и холодной моделях показали, что подача окатышей в зону электрической дуги не только интенсифицирует процессы тепломассообмена и плавления в системе дуга-окатыш-расплав, но и существенно 1,5-2 раза снижает пылеунос из зоны плавления окатышей в ванне печи за счет охлаждающего действия окатышей. При этом установлено, что скорость плавления окатышей после их нагрева в дуге возрастает на 10% и зависит в основном от параметров теплового состояния ванны 0 , а, ДТл) режима обезуглероживания (Ус) и свойств метал-лизованного сырья (рок, ёок, я5), . , .

5. Опытным и расчетным путем установлено, что применение технологии электроплавки на основе ?&вого метода подачи ЖМО в ванну

ДСП через полые электроды позволяет в существенной мере повысить производительность агрегата на 7,5-11,5%, снизить удельный расход электроэнергии на 3-5%, повысить выход годной стали на 3% и увеличить коэффициент использования мощности трансформатора на 10%. Исследованиями установлено, что прочностные характеристики полых электродов практически не отличаются от типовых, а удельный расход рекомендуемых электродов на 10% меньше вследствие наличия в них отверстия и лучших эксплуатационных характеристик, что свидетельствует о перспективности их применения в электросталеплавильном производстве.

Публикации по теме диссертации.

1. Сазонов A.B., Гришин A.A., Меркер Э.Э. Энергосберегающие условия электроплавки металлизованных окатышей в ванне дуговой печи. //Сб. межд. научн. техн. конференции «Прогрессивные процессы и оборудование в металлургии», г. Череповец (ЧГУ), ОАО «Северсталь», 2005, с. 16-17.

2. Меркер Э.Э., Сазонов A.B., Гришин A.A. Технологические особенности переплавки металлизованных окатышей в электродуговой печи. // В научном журнале. Вестник Чер ГУ, Череповец, 2007, стр. 37-41.

3. Меркер Э.Э., Сазонов A.B. Особенности электроплавки железорудных окатышей в дуговой печи. // Сб. тезисов докладов 13-й межд. науч. конф. «Современные проблемы электрометаллургии стали» - Челябинск, 2007, с. 17-19.

4. Меркер Э.Э., Сазонов A.B., Гришин A.A. Особенности технологии электроплавки окатышей в дуговой печи. // Изв. вузов 4M, №2, 2008, с. 31-33

5. Сазонов A.B., Меркер Э.Э., Кожухов A.A. Эффективность нагрева металла электрической дугой в печи с трубчатым электродом. // Сб. 4-й межд. н,-практ. конф. «Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии», МИСиС Москва, 2008, с. 305-309.

6. Кожухов A.A., Карпенко Г.А., Меркер Э.Э., Сазонов A.B. Исследование нагрева и плавления окатышей в зоне горения электрической дуги.//Изв. вузов 4M, №7, 2008г, с.13-15.

7. Кожухов A.A., Меркер Э.Э., Сазонов A.A. К вопросу о распределении температур в электродах дуговой сталеплавильной печи.//Изв. вузов 4M, №9, 2008г, с.7-10.

8. Сазонов A.B., Меркер Э.Э., Кочетов А.И. Исследование процесса угара и нагрева металла при плавке окатышей в дуговой печи.//Изв. вузов 4M, №9, 2008г, с.67-68.

9. Меркер Э.Э., Сазонов A.B., Кожухов A.A. Изучение режима нагрева метаплошихты электрической дугой в печи с применением электродов различной конструкции // Вестник Чер ГУ, Череповец, №3,2008г., с.35-39.

Научное издание

Сазонов Александр Васильевич

«Исследование процесса плавки окатышей при дуговом нагреве в печи с полыми электродами с целью энергосбережения»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Редактор Л.В. Попова Вёрстка О.П. Бирюковой

Подписано в печать 20.02.09. Формат 60 х 84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ № 43

Издательство «Тонкие Наукоёмкие Технологии» 309530, г. Старый Оскол, Белгородская обл., м-н Макаренко, д. 40. тел./факс (4725) 42-35-29, 42-35-39

Отпечатано в типографии «Тонкие Наукоёмкие Технологии» 309530, г. Старый Оскол, Белгородская обл., м-н Макаренко, д. 40. тел./факс (4725) 42-35-29, 42-35-39

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Анализ состояния научно-технической проблемы, постановка задачи и методика исследования

1.1 Технологические особенности электроплавки стали в 150т дуговых печах ОАО «ОЭМК»

1.2 Энерготехнологические показатели электроплавки стали в дуговых печах

1.3 Эксплуатационные и теплофизические характеристики применения графитовых полых электродов в дуговой печи

1.4. Сравнительный анализ прочностных характеристик сплошных и трубчатых электродов дуговых сталеплавильных печей ^

1.5. К вопросу о кинетике и механизме плавления окатышей в ванне дуговой печи

1.6. Постановка задачи и методика исследования

1.7. Выводы по главе

Глава 2. Исследование процесса нагрева металла электрической дугой в печи с полым катодом

2.1 Сравнительная оценка эффективности применения графитированных электродов различных типов при выплавке электростали

2.2 Анализ эффективности работы дуговой печи на полых электродах

2.4 Анализ теплоэнергетических показателей работы дуговой печи

2.5 Особенности передачи тепла от электрических дуг ванне расплавленного металла

2.6 К вопросу распределения температур в электродах дуговой сталеплавильной печи 2.7. Выводы по главе 2.

Глава 3. Исследование тепло- и массоотдачи и скорости нагрева окатышей при подаче в зону воздействия электрических дуг на поверхность ванны

3.1 Исследование на холодной модели процесса угара металла в дуговой печи

3.2 Исследование массообмена при плавлении металлизованных образцов в железоуглеродистом расплаве

3.3 Исследование теплообмена и скорости нагрева окатышей в зоне контакта их с поверхностью расплава

3.4. Исследование влияния шлакового режима на степень использования ^ энергии электрической дуги

3.5. Исследование нагрева окатышей в зоне горения электрической дуги

3.6. Взаимосвязь шлакового режима с параметрами плавки окатышей в дуговой печи.

3.7. Выводы по главе 3.

Глава 4. Исследование режима плавления окатышей в зоне воздействия электрических дуг на поверхность расплава в печи

4.1 Об оптимизации режима подачи окатышей с целью снижения угара в дуговой печи

4.2 Исследование на физической модели процесса плавления окатышей в ванне дуговой печи

4.3 Экспериментальное изучение угара и плавления окатышей при воздействии на них электрической дуги

4.4. О кинетике диффузионного плавления при электроплавки окатышей в ванне дуговой печи

4.5. Анализ теплообмена в дуговой печи при плавке металлизованных окатышей

4.6. Выводы по главе

Глава 5.Совершенствованне режима электроплавкн окатышей в ^^ дуговой печи с целью энергосбережения

5.1. Анализ теплоусвоения ванны при различных расходах окатышей и скорости нагрева металла в печи 5.2 Об особенностях обезуглероживания металла при подаче ЖМО в зону электрических дуг 5.3. К вопросу об оптимизации электрического режима плавки в дуговой печи

5.4 Определение текущей температуры металла на основе расчета параметров теплового состояния ванны по ходу электроплавки

5.5. Оптимизация режима загрузки окатышей в ДСП на основе контроля теплового состояния ванны

5.6. Выводы по главе 5 186 Заключение и выводы по диссертации

В современных условиях развития электросталеплавильного производства перспективным является технология переплавки железорудных метал-лизованных окатышей (ЖМО) в сверхмощных дуговых печах. Однако, ме-таллизованные окатыши являются достаточно энергоемкой шихтой в связи с наличием в них определенной доли оксидов железа и пустой породы, в основном оксида кремния. Повышенное содержание оксидов кремния и железа в окатышах повышает энергозатраты из-за дополнительного расхода на плавку электроэнергии и недостаточной степени металлизации железорудного сырья.

Проблему сокращения расхода электроэнергии при электроплавке ЖМО и уменьшения продолжительности работы дуговой сталеплавильной печи (ДСП) под током представляется возможным решить путем совершенствования процесса плавки окатышей при их непрерывной подаче в зону воздействия электрических дуг, что является существенным отличием от типовой технологии, когда электроплавка окатышей осуществляется вне зоны электрических дуг. В этой связи представляется необходимым и актуальным изучить тепловые и технологические особенности плавления ЖМО в ДСП с учетом их подачи в зону контакта электрических дуг с поверхностью металла, а также на основе установленных физико-химических и тепло-массообменных закономерностей переплавки окатышей в ДСП, разработать модель и алгоритм оптимального управления параметрами хода электроплавки стали.

Цель работы: разработка энергосберегающей технологии электроплавки стали, проведение экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях для изучения закономерностей нагрева и плавления ЖМО при их непрерывной подаче в зону контакта электрических дуг с поверхностью металла в ДСП. Установление взаимосвязей между процессами тепло - и массообмена в системе металл-шлак, с учетом вспенивания шлака, обезуглероживания и нагрева расплава при различных режимах его подогрева трехфазными дугами переменного тока в условиях применения топ-ливно-кислородных горелок (ТКГ) в печи.

Средством достижения цели служат экспериментальные исследования, на основе которых разрабатывались технические рекомендации, направленные на создание эффективных технологических решений по данной проблеме и в соответствии с этим сформированы следующие задачи.

1. Создание новой методики и разработка экспериментальных установок для исследования процессов нагрева и плавления окатышей в зоне взаимодействия электрических дуг с расплавом при использовании различных типов электродов и ионизирующих газов.

2. На базе анализа экспериментальных данных разработка инженерного решения по созданию новых технологических приемов при переплавке ЖМО в зоне контакта электрических дуг с расплавом в ванне дуговой печи.

3. Исследование лабораторно-экспериментальным путем и пассивным методом процессов электроплавки стали при непрерывной подаче ЖМО через полые электроды в ванну печи для осуществления оптимального управления параметрами температурного, энерготехнологического и шлакового режимов с обеспечением высоких энергосберегающих технико-экономических показателей производства.

Научная новизна.

1. Установлено, что процесс нагрева металла электрической дугой от полого (трубчатого) электрода в потоке аргона ускоряется в 1,5-2 раза в сравнении с использованием сплошного типового электрода, что объясняется лучшими условиями ионизации и концентрации дуги на кромке отверстия в торце электрода. Установлены зависимости скорости прогрева металла от мощности электрической дуги, времени прогрева и расхода аргона, подаваемого в дугу в качестве ионизирующей добавки.

2. Показано, что скорость плавления окатыша зависит от концентрации углерода в нем, длины дуги, температуры расплава и интенсивности его перемешивания. Установлено, что остаточный размер окатыша в расплаве определяется временем пребывания в дуге и теплосодержанием окатыша, а также условиями массообмена и диффузии углерода в системе окатыш-расплав.

3. Показана принципиальная возможность увеличения на 10-20% скорости плавления ЖМО в расплаве ванны электропечной установки с трансформатором постоянного тока при одновременном снижении в 1,5-2 раза пылевыде-ления из зоны взаимодействия электрических дуг с расплавом за счет охлаждающего влияния окатышей.

4. Разработана математическая модель для определения энерготехнологических параметров плавки металлизованных окатышей при их подаче через полые электроды в электрические дуги, позволяющая осуществлять согласованный ход режимов плавления и загрузки ЖМО в ванну печи на основе учета скоростей нагрева и обезуглероживания металла, расхода электроэнергии и степени перегрева металла в ванне дугой печи.

Практическая значимость и реализация работы.

Предложен* энергосберегающий режим переплавки ЖМО в 150 т. ДСП для условий ОАО «ОЭМК», заключающийся в непрерывной подаче ЖМО через полые электроды в зону контакта электрических дуг с поверхностью металла в ванну.

Разработан и предложен алгоритм модели и программы расчета основных показателей энерготехнологического режима плавления ЖМО на основе непрерывного учета данных непрерывной загрузки окатышей в ванну, параметров ее теплового состояния, процессов нагрева и обезуглероживания металла в условиях применения ТКГ для интенсификации режима наводки и вспенивания шлака. Технологическая часть работы выполнена под руководством проф., к.т.н. А.И. Кочетова

Полученные в работе научные результаты по механизму и кинетике плавления ЖМО и распределению тепловых потоков в системе металл-шлак по ходу электроплавки окатышей при различных электрических характеристиках процесса предложены для разработки оптимального температурно-шлакового и энергетического режимов плавки стали, позволяющих существенно снизить энергоемкость ее технологии, повысить энергетический режим к.п.д. и производительность агрегата, а также снизить пылевыделение из ванны и увеличить выход годного жидкой стали.

Достоверность результатов работы базируется на:

• опытных данных, полученных в лабораторных и промышленных условиях с применением компьютерной обработки результатов исследования;

• достаточной сходимости литературных данных и лабораторных экспериментов (расхождение менее 10%), а также последних с производственными данными;

• адекватностью математических моделей расчета параметров тепло-и массообмена в системе шлак-окатыш-металл и плавления ЖМО, а также расчетов тепловых потоков в системе дуга-электрод-расплав в ванне печи.

Апробация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на международных п региональных научно-практических конференциях «Образование, наука и производство» (г. Старый Оскол, 2005 г. и 2007г.); на научно-технической конференции «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства», (г. Череповец, 2005г.); на международных научно-технических конференциях «Современная металлургия начала нового тысячелетия» (г. Липецк, 2005 г. и 2006г.); на XIII международной научной конференции «Современные проблемы электрометаллургии стали», (г. Челябинск, 2007 г.); на И-ой научно-технической конференции ОАО «ОЭМК», (г. Старый Оскол, 2007г.); на IV-ой международной научно-практической конференции «Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии», (г. Москва, МИСиС, 2008 г.); на X международном конгрессе сталеплавилыциков, (г. Магнитогорск, 2008г.); на научно-технических семинарах кафедр МСиФ (МИСиС, г. Москва) и МТП (СТИ (ф) МИСиС, г. Старый Оскол).

Публикации. По наиболее важным материалам диссертационной работы имеется 9 публикаций в центральных и региональных изданиях, в том числе 5 статей в журналах, входящих в список ВАК.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 156 наименований и приложений, содержащих 195 страниц печатного текста, 69 иллюстраций и 21 таблицу. На защиту выносятся:

• результаты экспериментальных данных по изучению процесса плавления ЖМО при их подаче в зону контакта электрических дуг с поверхностью металла в дуговой печи;

• теоретические положения по кинетике и механизму плавления ЖМО в расплаве с учетом их предварительного нагрева в электрической дуге после выхода из отверстия электрода;

• экспериментальные данные по изучению характеристик электрической дуги, сформированной на полом электроде при подаче через его отверстие окатышей и ионизированного газа.

• результаты расчетов теплопередачи в системе дуга-электрод-расплав и анализ теплообмена при подаче ЖМО в зону воздействия электрических дуг с поверхностью металла в ванне дуговой печи.

• энергосберегающий режим переплавки ЖМО в 150 т ДСП .на основе учета в математической модели управления плавкой электрических характеристик и разработка оптимального метода управления ходом электроплавки путем синхронизации режимов плавления и загрузки окатышей в ванну дуговой печи.

5.6. Выводы по главе 5

На 150т ДСП изучен характер изменения теплоусвоения металла по ходу электроплавки ЖМО. Определены условия оптимальной загрузки ЖМО в ванну ДСП с учетом факторов теплового состояния ванны.

Найдены оптимальные энергосберегающие условия электроплавки стали при использовании полых электродов в ДСП.

Изучен режим обезуглероживания ванны при непрерывной подаче ЖМО в дуговую печь в зависимости от уровня окисленности шлака при использовании ТКГ.

Проанализирован режим работы 150т. ДСП ОАО «ОЭМК» при использовании нового трансформатора номинальной мощность 105 MB А.

Определены оптимальные значения электрических характеристик работы 150т ДСП с учетом использования различных режимов подачи ЖМО в ванну агрегата.

Разработана модель расчета температуры металла по ходу электроплавки с использованием метода подачи ЖМО в зону электрических дуг в ДСП.

Использована система оптимального управления ходом электроплавки ЖМО для условий 150т ДСП, основанная на принципе согласования скоростей загрузки окатышей и их плавления при рациональных значениях параметров теплового состояния ванны.

6. Заключение и выводы по диссертации

1. На основе анализа проведенных исследований в лабораторных и производственных условиях установили ряд важных закономерностей электроплавки ЖМО в ванне дуговой печи, показана перспективность и эффективность использования в дуговых печах с трансформаторами переменного и постоянного токов технологии переплавки металлизованных окатышей с подачей их через полые (трубчатые) электроды в зону воздействия электрических дуг на поверхность металла в ванне агрегата.

2. Разработаны методики и электропечные установки для исследования в лабораторных условиях процессов нагрева и плавления окатышей с подачей их через отверстия в полых электродах в расплав. Сравнительными исследованиями установлено, что при использовании трубчатого (полого) графитированного электрода по сравнению с обычным (сплошным) электрическая дуга фокусируется под рабочим концом электрода, а токовая нагрузка по фазе становится более стабильной и увеличивается в среднем на 20-30%. При этом дуга от полого электрода, вращаясь при горении по внутренней кромке отверстия электрода, изменяет свою интенсивность в меньших пределах и не прерывается после дуговой вспышки, а колебания токовой нагрузки меньше на 15-20% с сокращением примерно в 1,5 раза интенсивности прямого излучения дуговой энергии в окружающее пространство на стены и свод печи.

3. Полые электроды в дуговой печи отличаются от типовых по механическим характеристикам. Полый электрод в некоторой степени уступает типовому электроду по величине статического напряжения, а также статическому перемещению, но эти отличия незначительны (на 9,3 и 1,6% соответственно), что не является причиной не применения их в производстве. Если соблюдать оптимальные условия шихтовки (увеличить насыпную плотность металлолома или использовать ЖМО в качестве шихты) и обеспечивать современные системы автоматизации процессов электроплавки, то потери электродов от ударов о шихту и ее обвалов будут минимальными и мало отличаться от потерь от при эксплуатации типовых электродов.

4. На экспериментальной электропечной установке с трансформатором постоянного тока исследованы основные характеристики электрической дуги при подаче через полый электрод металлизованных окатышей и ионизирующих газов (аргона и азота). Установлено, что совместная подача окатышей и аргона в электрическую дугу создает стабильные условия в зоне горения дуги, т.е. уменьшаются колебания мощности и напряжения в сети и в большей степени экранируется электрическая дуга, что позволяет увеличить скорости нагрева металла под дугой на 6,3°С/мин с подачей азота и на 22°С/мин при подаче аргона совместно с окатышами в ванну.

5. Исследования на горячей и холодной моделях показали, что подача окатышей в зону электрической дуги не только интенсифицирует процессы тепломассообмена и плавления в системе дуга-окатыш-расплав, но и существенно 1,5-2 раза снижает пылеунос из зоны плавления окатышей в ванне печи за счет охлаждающего действия окатышей. При этом установлено, что скорость плавления окатышей после их нагрева в дуге возрастает на 10% и зависит в основном от параметров теплового состояния ванны (tp, а, ДТЛ) режима обезуглероживания (Vc) и свойств металлизованного сырья (рок, d0K, qs).

6. Опытным и расчетным путем установлено, что применение технологии электроплавки на основе нового метода подачи ЖМО в ванну ДСП через полые электроды позволяет в существенной мере повысить производительность агрегата на 7,5-11,5%, снизить удельный расход электроэнергии на 3-5%, повысить выход годной стали на 3% и увеличить коэффициент использования мощности трансформатора на 10%.

7. На основе выполненных экспериментов решены следующие задачи:

- подача ЖМО через полые электроды в высокотемпературные электрические дуги обеспечивает энергосберегающие условия электроплавки стали;

- подача ЖМО в зону воздействия электрических дуг позволяет ускорить процессы нагрева и плавления окатышей, снизить расход электроэнергии при исходных меньших расходах электродов на процесс электроплавки.

8. На 150т ДСП изучен характер изменения теплоусвоения металла по ходу электроплавки ЖМО. Определены условия оптимальной загрузки ЖМО в ванну ДСП с учетом факторов теплового состояния ванны. Найдены оптимальные энергосберегающие условия электроплавки стали при использовании полых электродов в ДСП.

9. Изучен режим обезуглероживания ванны при непрерывной подаче ЖМО в дуговую печь в зависимости от уровня окисленности шлака при использовании ТКГ. На основе анализа лабораторных и опытных данных работы 150-т дуговой сталеплавильной печи рассмотрены факторы, влияющие на режим обезуглероживания металла. Высокие скорости окисления углерода при плавке окатышей в дуговой печи интенсифицируют перемешивание ванны, а за счет этого увеличивается расход окатышей и повышается производительность печи. Скорость плавления железорудных металлизованных окатышей в ванне агрегата зависит от режима обезуглероживания ванны, складывающаяся из скоростей окисления углерода в окатышах и в расплаве.

10. Определены оптимальные значения электрических характеристик работы 150т ДСП с учетом использования различных режимов подачи ЖМО в ванну агрегата. Разработана модель расчета температуры металла по ходу электроплавки с использованием метода подачи ЖМО в зону электрических дуг в ДСП.

11. Использована система оптимального управления ходом электроплавки ЖМО для условий 150т ДСП, основанная на принципе согласования скоростей загрузки окатышей и их плавления при рациональных значениях параметров теплового состояния ванны.

1. Стомахин А .Я., Шалимов А.Г. О работе IX Международного конгресса сталеплавильщиков. // «Электрометаллургия», № 2, 2007г., с. 37 39.

2. Лопухов Г.А. // Эволюция сталеплавильного производства к 2010 году. Электросталь. № 5, 2002г. с. 2-3.

3. Шалимов А.Г., Трахимович В.И. Использование железа прямого восстановления при выплавке стали М.: Металлургия, 1982г., 248с.

4. Григорян В.А., Белянчиков JI.H., Стомахин А.Я. Теоретические основы электросталеплавильных процессов М.: Металлургия, 1987г., 272с.

5. Хохлов О.А., Фомин A.M., Дедовской В.М. // Интенсификация процесса выплавки стали на ОЭМК. Сталь, №1, 1988г., с. 40-43.

6. Гульденмунд И., Шумахер О. // Плавление губчатого железа в 35т. дуговой электропечи. Черные металлы. №16, 1974г., с. 9 — 19.

7. Гейхман М.В., Кузнецов JI.H. Совершенствование выплавки электростали с использованием металлизованного сырья при дуговом разогреве Бюл. «Черметинформация», 1982г., 30с.

8. Милович Р., Некрасов В.М., Дюбанов В.Г. // Инжекционные технологии и возможность их внедрения в производство. // «Электрометаллургия», №6, 2002г., с. 2- 14.

9. Кудрин Б.И. // Ретроспективный и перспективный взгляды на электропотребление в электрометаллургии Часть II. «Электрометаллургия». № 11, 2003г., с. 3 13; Часть III «Электрометаллургия», № 12, 2003г., с. 3 - 11.

10. Гончаров В.В., Коберник В.Г., Коршиков В.П., Сидоров В.П. Совершенствование технологии электроплавки стали. Сталь № 12, 2006г., с. 27 30.

11. Анисимов Н.К., Затаковой Ю.А., Киргизов Б.В., Фомин В.И. Совершенствование работы 150 т. ДСП с использованием ЖМО. Сталь № 7, 2000г., с. 24-26.

12. Свенчанский А.Д., Макаров А.Н. Оптимальные тепловые режимы дуговых печей. — М.: Энергоатомиздат, 1992г., 96с.

13. Снитко Ю. П., Долин М.М. // Использование акустической эмиссии электрических дуг для управления тепловой работой мощной дуговой печи. Сталь. № 4, 1990г., с. 38 39.

14. Смоляренко В.Д., Девитайкин А.Г., Попов А.Н., Бесчаснова М.А. Энерготехнологические особенности процесса электроплавки стали. // «Электрометаллургия». № 12, 2003г, с. 12- 19.

15. Окороков Б.Н., Крутянский М.М. Некоторые особенности дуговых печей как металлургических агрегатов. // «Электрометаллургия». № 6, 2003г., с. 15-18.

16. Меркер Э. Э., Сазонов А. В., Гришин А. А. Технологические особенности переплавки металлизованных окатышей в электродуговой печи. Научный журнал. Вестник ЧерГУ №3, 2007, с. 37-41.

17. П.Никольский JI.E., Смоляренко В.Д., Кузнецов JI.H. Тепловая работа дуговых сталеплавильных печей М.: Металлургия, 1981г., 328с.

18. Егоров А.В. Электроплавильные печи черной металлургии. М.: Металлургия, 1985г., 280с.

19. Шенк Т., Отмар Г., Даль В. // Влияние применения губчатого железа на показатели работы дуговой электропечи. Черные металлы. № 8, 1976г., с. 12-21.

20. Наката X., Фудзита С. // Непрерывная плавка металлизованного продукта в дуговой электропечи. ДЭНКИ СЭЙКО. с. 233 245.

21. Якшук Д.С., Эндерс В.В., Лейнвебер Е.И., Дьяченко Ю.В. // Сталь. № 11, 1998г., с. 29-31.

22. Овчинников С.Г., Смоляренко В.Д., Черняковский Б.П. // Современное состояние и перспективы развития электродуговых печей для выплавки стали. Сталь. № 2, 2005г., с.47 51.

23. Гудим Ю.А., Зинуров И.Ю., Киселев и др. Рациональные способы интенсификации плавки в современных дуговых сталеплавильных печах. // «Электрометаллургия» № 9, 2005г., с. 2 6.

24. Морозов А.Н. Современное производство стали в дуговых печах. Челябинск: Металлургия, 1987г., 175с.

25. Онести Д., Поррачин П., Гроссо А. и др. // Роль вспенивания шлака в оптимизации тепловой работы ДСП переменного тока. Сталь № 4, 2005г., с. 84 86.

26. Тулуевский Ю.Н., Мизин В.Г., Зинуров И.Ю. и др. Факельно дуговые процессы электроплавки. // Сталь. №8, 1988г., с. 48 - 46.

27. Кожухов А.А., Меркер Э.Э., Кочетов А.И. и др.// Исследование переходной зоны шлак металл в ванне дуговой печи на холодной модели. Изв. вуз. «Черная металлургия». № 1, 2005г., с. 24 - 26.

28. Михайликов А.С., Амдур A.M., Братчиков С.Г. и др. // Массобмен при взаимодействии металлизованных окатышей с расплавом. Изв. вуз. Черная металлургия. № 11, 1988г., с. 42 44.

29. Крючков Е.Н., Иванов В.И., Тарасов В.К. Изв. вуз. «Черная металлургия». № 6, 2004г., с. 74 76.

30. Егоров А.В., Никольский Л.Е., Окороков Н.В. О применении трубчатых электродов в дуговых печах. // «Электрометаллургия», №9, 1962г., 27-31.

31. Поляков И.И., Махонь Г.М., Жердев И.Т. и др. Изв. вуз. «Черная металлургия», № 11, 1980г., с. 59 61.

32. Солдаев А.Н., Агаников Е.Б. Повышение эффективности обработки металла с использованием стабилизированных дуг. В сборнике «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства», Череповец, 2003г., с. 63 64.

33. Затаковой Ю.А., Анисимов Н.К., Коргизов Б.В. и др.// Совершенствование работы дуговых сталеплавильных печей, использующих в шихте металлизованные окатыши. Сталь. №7, 2000г.с., 24 26.

34. Шевченко А.Д., Якшук Д.С., Годинский Н.А. // Выплавка кордовой стали с использованием в шихте горячебрикетированного железа. Электрометаллургия. № 1, 2003г., с. 22 24.

35. Лурье В., Бургманн В., Рот Ж.Л., Вюрт П. // Способы загрузки современных электродуговых печей. «Электрометаллургия». №3, 1999г., с. 17-24.

36. Еланский Г.Н., Агеев Е.Е., Лемякин В.П., Гоник И.П., Петрова В.Ф. //Поведение оксидно-угольных брикетов при электроплавке стали. Сталь. №3, 1999г. с. 16-19.

37. Шафт Г., Читил М. // Варианты использования лома и металлизированных материалов в сталеплавильном производстве. Сталь. № 7, 1999. с. 32-34.

38. Галян B.C., Киселев А.Д., Зинуров И.Ю. // Анализ энергетической эффективности способов сталеплавильного производства. Сталь. №3, 2001г. с. 32-33.

39. Гелер К., Фукс Г. // Технология производства стали в электродуговых печах в 21 веке. Сталь. №3, 1999г. с. 20-23. и // Концепция фирмы «Фукс Системтехник» по современному сталеплавильному производству. Сталь. №3, 2000г. с. 30-34.

40. Усачев А.Б., Баласанов А.В., Полозов Е.Г. Математическое моделирование плавления металлизованных окатышей в шлаковых расплавах. // Изв. вуз. Черная металлургия, № 9, 1985, с. 68-72.

41. Антипенко Г.И., Воробьева Т.М. // Пути повышения производительности электропечей. М.: Металлургиздат, 1962. 120 с.

42. Апалькова Г.Д., Просфирина И.И., Рощин В.Е. и др. // Эксплуатация графитированных электродов на металлургическом предприятии. Электрометаллургия. №5, 2000г. с.7-10.

43. Апалькова Г.Д. и др. // Анализ качества и расход графитированных электродов при выплавке электростали. Электрометаллургия. №4, 1999г. с. 2-5.

44. Хайнен К.Х., Мюллер В., Шеффер Г. И др. // Эксплуатация графитированных электродов в дуговых печах. Черные металлы. №13, 1985г. с. 25-29.

45. Микулинский А.С., Воробьев В.П., Котельников И.А.и др. // Применение трубчатых электродов на промышленной электросталеплавильной печи. Сталь.№4, 1962. с. 318-319.

46. Окороков Н.В., Никольский Л.Е. Егоров А.В. // Эффективность работы ДСП на трубчатых электродах. «Электротермия», №9, 1962, с. 13-18.

47. Окороков Н.В. Никольский Л.Е. Известия вузов «Черная металлургия», №12, 1958. с. 20-23.

48. Данцис Я.Б.Методы электрических расчетов мощных электропечей. Л.: Энергоиздат. 1982.- 232 с.

49. Павлов В.В., Козырев Н.А., Тиммерлан Н.Н., Дементьев В.П., Сычев П.В. // Совершенствование технологии выплавки рельсовой стали в дуговых электропечах. Сталь. №12, 2002г. с. 20-22.

50. Сисоян Г.А. //Электрическая дуга в электрической печи. М.: Металлургия, 1981 -350 с.

51. Пашацкий Н.В., Молчанов Е.А. // Тепловое состояние электродов дуговой печи. Изв. вуз «Черная металлургия», №5, 1998. с. 24-26.

52. Крючков Е.Н., Иванов В.И., Тарасов В.К. // К расчету теплопереноса в полом водоохлаждаемом электроде дуговой сталеплавильной печи. Изв. вуз «Черная металлургия» № 6, 2004. с. 74-75.

53. Лякищев Н.П., Снитко Ю.П., Оржех И.М. // Известия вузов. Черная металлургия. № 3, 1991. с. 29-31.

54. Снитко Ю.П., Оржех И.М. //Сталь №8. 1989. с. 34-37.

55. Игнатов И.И., Ханнсти А.В. // Математическое моделирование и расчет дуговых сталеплавильных печей. -М.: Металлургия, 1983. с. 29-34.

56. Стомахин А .Я. // Использование неэлектрических источников энергии для улучшения показателей дуговых печей. Сталь. № 4, 1998 г. С. 32-34.

57. Егоров А.В., Арутюнов В.А., Стомахин А.Я. // Дожигание горючих компонентов атмосферы в рабочих камерах промышленных печей. Изв. вузов. «Черная металлургия». № 3. 2003 г. с. 46-55.

58. Лозин Г.А, Белитченко А.К., Сапрыгин А.Н. // Высокоинтенсивный процесс плавки в мощных дуговых печах ДСП 100И6. Сталь. № 4, 1994г. с. 17-21.

59. Глинков М. А. Тепловая работа сталеплавильных ванн. М.: Металлургия, 1970г., 408 с.

60. Бартенева О.И., Меркер Э.Э., Харламов Д.А. Исследование тепловыделения сталеплавильной ванны в дуговой печи. Изв. вузов. «Черная металлургия» № 5, 2001г. — с.74-76.

61. Игнатов И.Г., Попов Н.Н.// Математическое моделирование процесса плавления в дуговой сталеплавильной печи. Изв. вузов «Черная металлургия». № 1, 1986г. с. 42-46.

62. Крюков А.П., Сосонкин О.М., Шишимиров М.В. // Исследование возможности снижения угара металла в ДСП за счет введения охладителя на поверхность ванны. Изв. вуз. «Черная металлургия». № 3, 2003г. с. 55-59.

63. Душа В.М., Баптизманский В.И., Бойченко Б.М., Черевко В.П., Кушне-рев И.Т. // Кинетика усвоения металлизованных окатышей железоуглеродистым расплавом. Изв. вуз. «Черная металлургия». № 6, 1987г. с. 19-22.

64. Михайликов А.С, Амдур A.M., Братчиков С.Г и др. // Скорость плавления металлизованных окатышей в ванне дуговой электропечи Изв. вуз. «Черная металлургия», № 1з 1989г. с.49-53.

65. Статников Б.Ш., Братчиков С.Г., Волков В.В. и др. // Расчет и исследование теплообмена при плавке металлизованных окатышей в дуговых сталеплавильных печах. Сообщение № 1.Изв вуз. «Черная металлургия». № 12, 1981г. с. 92-95.

66. Трефилов П.М., Соболев В.В. // Кинетика плавления частиц дисперсных инокуляторов в расплаве. Металлы. № 4, 1990г. с. 45-48.

67. Баласанов А.В., Усачев А.Б., Полозов Е.Г и др. // Математическое моделирование плавления металлизованных окатышей в шлаковых расплавах. Изв. вуз. «Черная металлургия». № 9, 1985г. с. 68-72.

68. Федина В.В., Меркер Э.Э., Харламов Д.А. // Совершение процесса электроплавки металлизованного железорудного сырья в дуговой сталеплавильной печи. Черные металлы. № 2 и 3, 2004г. с. 16-19.

69. Назаров Ю.Н., Сурин В.А. Массо- и теплообмен, гидрогазодинамика металлургической ванны. -М.: Металлургия. 1993г., 352 с.

70. Деревянченко И.В., Лозин Г.А., Шумахер Э.Э. и др. Совершенствование условий энергосбережения современного электросталеплавильного производства // Сталь № 1, 2005г. с. 45-50.

71. Агранский Е.В., Сюзюнов С.В., Федянов Е.А. Моделирование неравномерности температурной поверхности металла в ДСП. Электрометаллургия № 6, 2006г. с. 33-35.

72. Егоров А.В. // Об эффективности использования альтернативных источников тепловой энергии в дуговых сталеплавильных печах. Сталь № 3, 1997г. с. 27-31.

73. Макаров А.Н. Теплообмен в ДСП. Тверь: ТГТУ, 1998г. 184 с.

74. Сурин В.А., Назаров Ю.Н. Массо- и теплообмен, гидрогазодинамика металлургической ванны. - М.: Металлургия. 1993. - 352 с.

75. Протодьяконов И.О., Марцулевич Н.А., Макаров А.В. Явление переноса в процессах химической технологии. Л.: Химия, 1981г. 263 с.

76. Ронков Л.В., Окороков Б.Н., Чикунов И.В. и др. // Изв. вузов «Черная металлургия» № 7, 1985г. с. 52-56.

77. Лоза В.В., Король Л.Н, Коваль А.Е. и др. Форсированное распределение шихты в ДСП. Сталь № 9, 2004г. с. 24-26.

78. Егоров А.В. Электроплавильные печи черной металлургии. М.: Металлургия, 1985г. -280 с.

79. Меркер Э.Э., Федина В.В., Кочетов А.И. и др. Энергосберегающий режим плавки ЖМО В ДСП. «Электрометаллургия» № 9, 2003г.с. 43-44.

80. Меркер Э.Э., Гришин А.А., Кочетов А.И. Бюллетень НТЭИ «Черная металлургия» №10. 2007. с.28-30.

81. Сосонкин О.М., Шишимиров М.В. Анализ факторов, влияющих на угар металла в ДСП «Электрометаллургия» № 12, 2002г. с. 12-15.

82. Карасев В.П. , Сутягин К.Л. Определение тепловых потерь в дуговой печи. «Электрометаллургия» № 3, 2006. с. 42-47.

83. Соколов А.Н. Рациональные режимы работы дуговых сталеплавильных печей. М.: Металлургиздат, 1960 г. 484 с.

84. Однопозов Л.Б., Шадрич Н.И. Определение потерь тепла ДСП во время загрузки. // Электротехническая промышленность. Сер. Электротермия. Вып. 1(137), 1974г. с. 6-8.

85. Лопухов Г.А. Суммарный расход энергии в дуговых печах. // Электрометаллургия. № 10, 2003г. с. 10-13.

86. Фет Ф., Пфайфер Г., Зигерт X. Энергетические исследования в ДСП сверхвысокой мощности «Черные металлы». 1982г. № 9. с. 21-26.

87. Тулуевский Ю.В.Зинуров И.Ю., Попов А.Н.и др. Экономия электроэнергии в ДСП. М.: Энергоатомиздат. 1987 164 с.

88. Булгаков Г.В. Явойский В.И., Григорцев В.П. и др. Исследование мас-собмена при плавлении железа в расплаве чугуна. В сборнике LX11 / Раскисление и дегазация. М.: Металлургия. 1970г. с. 109-114.

89. Капустин Е.А. Изв. вуз. Черная металлургия, № 7, 1965г. с. 39-42.

90. Шурыгин Э.М., Шантарин В.Д. Изв вузов. «Черная металлургия», № 4, 1963г. с. 58-63.

91. Гольдфарб Э.М. Теплотехника металлургических процессов. Изд-во «Металлургия», 1967г. -315 с.

92. Умририхин П.В. Шлакообразование в основном мартеновском процессе. М.:Металлургиздат, 1958г. 285 с.

93. Стомахин А .Я., Лопатин О.П., Арутюнов В. А. и др. Дожигание отходящих газов в ДСП. // Сталь № 2, 1999г . с. 27-30.

94. Шишимиров М.В., Квасов С.А., Глинский П.В. и др. Изв. вузов. Черная металлургия № 11, 2001г. с. 31-34.

95. Сосонкин О.М. // Электрометаллургия. 1998г. № 5 и 6. с.7-9.

96. Поволоцкий Д.Я., Рощин В.Е., Рысс М.А. Электрометаллургии стали и ферросплавов. М.: Металлургия, 1984г. — 568 с.

97. Шишимиров М.В., Крюков А.П., Сосонкин О.М. Изв. вузов. Черная металлургия. № 3. 2003г. с. 55-58.

98. Сосонкин О.М., Шишимиров М.В. Анализ факторов влияющих на угар металла в ДСП. // Электрометаллургия. 2002г. №12. с. 12-15.

99. Еланский Г.Н. Строение и свойства металлических расплавов. — М.: Металлургия, 1991г. — 160 с.

100. Вегман Е.Ф. Краткий справочник доменщика. М.:Металлургия, 1989.-240 с.

101. Телегин А.С., Швыдкий B.C., Ярошенко Ю.Г. Тепло- и массоперенос. М .:Металлургия. 1995г. - 400с.

102. Теплотехника металлургического производства. Том 1. Теплотехнические основы./ Под ред. В.А. Кривандина.- М.: МИСиС, 2002. 608 с.

103. Кухлинг Х.Справочник по физике. / Пер. с нем. — М. :Мир. 1982г. -520 с.

104. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1981. - 417 с.

105. Кириллов П.А., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогид-родинамическим расчетам. М.: Энергоатомиздат, 1990. 360 с.

106. Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский A.M. и др. Справочник. Физические величины. М.: Энергоатомиздат. 1991 - 1232 с.

107. Д. Амелинг., И. Петри, М. Ситтард и др. Исследование процесса шлакообразования в дуговой печи. В сб. «Современные проблемы металлургического производства». Волгоград: Вол ГТУ, 2002. с. 18-24.

108. Меркер Э.Э., Федина В.В., Харламов Д.А. // Черные металлы 2004. №2, с. 16-19.

109. Усачев А.Б., Лобода А.С., Григорян В.А. Об оптимальных условиях плавления металлизированных окатышей. Изв. вуз. Черная металлургия № 10, 1981, с. 52.

110. Поволцкий Д.А., Гудим Ю.А., Зинуров И.Ю. Устройство и работа сверхмощных ДСП. М,: Металлургия, 1990. 176 с.

111. Ключников А.Д., Иванцов Г.П. Теплопередача излучением в огнетех-нических установках. М,: Энергия. 1970 275 с.

112. Сосонкин О.М., Уйманов В.А., Петров А.А. и др. //Способ выплавки стали в ДСП. // Пат. №2132394 РФ Б.И. 1999г. №18.

113. Тулуевский Ю.Н. , Зинуров И.Ю., Попов А.Н. и др. Экономия электроэнергии в ДСП. М.:Энергоатомиздат,1987. 104 с.

114. Гречко А.В. Теплообмен между расплавом и гарнисажем в жидкой ванне агрегатов. // Металлы, №5. 1986г. с. 9-19.

115. Флейшер А.Г., Кузьмин А.Л. Влияние температуры расплава на теплопередачу к поверхности погруженного плавящегося тела. Изв. вузов. Черная металлургия, 1982г., №4, с. 40-44.

116. Меркер Э.Э. Интенсификация перемешивания сталеплавильной ванны.// Изв. вуз. Черная металлургия. 1999г. №11, с. 28-31.

117. Глинков М.А., Бокштейн Б.С., Ткачук В.Н и др. Кинетика диффузионного плавления сталей //Изв. вуз. Черная металлургия, №7, 1975, с. 166-170.

118. Баптизманский В.И., Душа В.М., Бойченко Б.М. и др. Кинетика усвоения металлизованных окатышей в железо-углеродном расплаве. Изд. «Черная металлургия», №6, 1987, с. 19-22.

119. Баптизманский В.И., Гольдфарб Э.М., Шерстов Б.И. Изв вуз. «Черная металлургия», № 10, 1972, с. 48-51.

120. Гришин А.А., Меркер Э.Э., Кочетов A.M. // Известия вузов. Черная металлургия. №1, 2006. с. 62-63.

121. Меркер Э.Э., Гришин А.А., Сазонов А.В. и др. Технология электроплавки окатышей в дуговой печи. // Материалы СТИ МИСиС. Том 1, Старый Оскол. 2005, с.65-69.

122. Меркер Э.Э., Сазонов А.В., Гришин А.А. Особенности технологии электроплавки окатышей в ДСП. //Изв. вуз. Черная металлургия. №2. 2008. с.21-23.

123. Меркер Э.Э., Федина В.В., Кочетов А.И. и др. Энергосберегающий режим плавки металлизованных окатышей в 150-т. ДСП. // Электрометаллургия, № 9, 2003. с. 43 44.

124. Братчиков С.Г., Статников Б.Ш, Волков В.В. и др. Расчет и теплообмен при плавке окатышей в ДСП. Изв. вуз. № 12, 1981, с. 92-95.

125. Нечаев Н.Е., Кирсанов Е.А., Перфилев В.Г. и др. «Бюл. ин-та НТИ. Черная металлургия», 1978, № 17, с. 34-36.

126. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: «Высшая школа», 1967 -599 с.

127. Гольдфарб Э.М. Теплотехника металлургических процессов. М.: «Металлургия», 1967. 439 с.

128. Амдур A.M., Михайликов А.С., Братчиков С.Г. и др. // Изв. вуз. Черная металлургия, 1989, № I.e. 49-53.

129. Падерин С.Н., Абрахам С.О. // Изв. вуз. Черная металлургия. 1985. № 11. с. 25-29.

130. Меркер Э.Э., Федина В.В., Харламов Д.А. // Черные металлы. 2004. №2. с. 16-19.

131. Мошкевич Е.И., Кнохин В.Г. Современные пути снижения себестоимости стали. // Сталь № 11. 1997. с. 22-23.

132. Изгалиев Т.И., Анисимов Ю.И., Лубышев Ю.А. и др. // Авт. свид. СССР № 2082763 (13). С. 21с 5/52. Бюл. № 18. 1997.

133. Макаров А.Н., Свенчанский А.Д. Оптимальные тепловые режимы дуговых печей. М.: Энергоатомиздат. 1992 92 с.

134. Волкодаев А.Н., Токовой O.K., Звонарев В.П. // Сталь. 1997. № 6. с. 46-48.

135. Белитченко А.К., Кутаков А.В., Лозин Г.А.// Черная металлургия: Бюл. НТИ. 1998. № 12. с. 23-26.

136. Парсункин Б.Н., Андреев С.М. Ахметов У.Б., Усачев М.В. Оптимизация электрического режима в ДСП переменного тока. // Изв. вуз. Черная металлургия № 7, 2006, с. 26-30.

137. Краснопеев П.А., Ракитин Д.А. Расчет электрических параметров и управление электрическим режимом печи. // «Электрометаллургия» № 12, 2002, с. 31-34.

138. Миронов Ю.М., Миронова А.Н, Зиновьева Е.Ю. Анализ и оптимизация электрических режимов дуговых печей. // «Электрометаллургия», № 4, 2007, с. 21-23; № 9, 2001, с. 25-28.

139. Марков Н.А. Электрические цепи и режимы дуговых электрических установок. М.: Энергия, 1975. - 208 с.

140. Никольский Л.Н. Смоляренко В.Д., Кузнецов Л.Н. Тепловая работа ДСП. М. .-Металлургия, 1981 305 с.

141. Евсеева Н.В., Токовой O.K., Волкодаев А.Н. и др. Метод расчета энерготехнологического режима плавки в ДСП. «Сталь», № 7, 1998, с. 27-30.

142. Игнатов И.И., Рапопорт Л.Б., Хаинсон В.А. Математическое моделирование и расчет ЭТО. В сб. трудов ВНИИЭТО. М.: Энергоатомиздат, 1989, с. 3-10.

143. Понтрягин Л.С., Болтанский Р.В., Гамкрелидзе Е.Ф. и др. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Физматгиз, 1976 — 250 с.

144. Евсеева Н.В, Ядыкин В.Д., Чумаков И.Н. // Изв. вуз. Электромеханика, №4,1994. с. 22-23; Изв. вуз. Электромеханика №3, 1994. с. 64-70.

145. Рудев В.А., Блуготаренко В.Ф., Аренкин Е.И. и др. // Совершенствование технологии производства электростали: сб. науч. трудов М.: Металлургия, 1986. с. 83-87.

146. Фомин A.M., Анисимов Н.К. Изгалиев Т.И и др. Особенности автоматизированного управления плавкой в 150—т дуговых печах. // «Сталь» №9. 1995. с. 22-23.

147. Денисенко В.М., Фомин Н.А., Кошелев А.Е. и др. Контроль параметров процесса электроплавки. // «Сталь» №6, 1988. с. 28-30.

148. Феоктистов Е.В., Падерин С.Н., Чемерис С.И. и др. // Повышение эффективности работы цехов с мощными электропечами. Сталь. № 11, 1992г. с. 35-37.

149. Салаутин В.А., Шалимов Ал. Г. // Перспективные разработки в области электросталеплавильного производства. Сталь. № 9, 1994г. с. 26-29.

150. Михайловский В.Н., Смирнов Ю.С. Определение технических показателей плавки стали в современной дуговой печи. //Сб. трудов 3-й межд. конф. молодых специалистов. М: ВНИИТМАШ, 2007-С.75-89.

151. Меркер Э.Э., Сазонов А.В. Особенности электроплавки окатышей в дуговой печи. //Сб. тез. докл. 13-ой межд. нар. конф. «Современные проблемы электрометаллургии стали» Челябинск, ЮУГУ, 2007, с. 17-19.

152. Бреус В.М., Кац Я.Л., Клачков А.А. Оптимизация энерготеплового режима электроплавки. //Металлург, №3, 1999. с.38-41.

153. Шумахер О., Гульденмунд И. Плавление губчатого железа в 35т дуговой электропечи. //Черные металлы, 1974, №16, с. 9-19.

154. Усачёв А. Б., Баласанов А. В., Полозов Е. Г. Математическое моделирование плавления металлизованных окатышей в шлаковых расплавах. Известия ВУЗов «Черная металлургия» №9, 1985, с. 68-72.

155. Салихов З.Г., Ишметьев Е.Н. и др. // Оптимизация управления энергетическим режимом сверхмощных ДСП. // Сб.трудов 4-ой межд. научно-практ. конференции. М.: МИСиС, с.309-317.