автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.10, диссертация на тему:Разработка методики расчета энергетических показателей электрических дуг и способов их повышения в дуговых сталеплавильных печах

правах рукописи

{^гтаьшй дттщ^

МАКАРОВ ГОМАН АНАТОЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДУГ И СПОСОБОВ ИХ ПОВЫШЕНИЯ В ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ

Специальность 05.09.10 - Электротехнология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

МАКАРОВ РОМАН АНАТОЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДУГ И СПОСОБОВ ИХ ПОВЫШЕНИЯ В ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ

Специальность 05.09.10 - Электротехнология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре Электроснабжения и электротехники Тверского государственного технического университета.

Защита диссертации состоится « 19 » декабря 2003 года в «14» часов в аудитории М-611 на заседании диссертационного совета Д 212.157.02 при Московском энергетическом институте (Техническом университете)

по адресу: 111 250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ).

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) просим направлять по адресу: 111 250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый совет МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан «#» _2003 г.

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Филинов Владимир Александрович Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Кувалдин Александр Борисович

- кандидат технических наук, доцент Белов Сергей Иванович

Ведущая организация

ОАО «ВНИИЭТО» , г. Москва

v

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.1 канд. техн. наук, доцент

С.А. Цырук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. За столетний период существования дуговых сталеплавильных печей вследствие совершенствования

электрооборудования, электрических и тепловых режимов, технологии плавки стали удельный расход электроэнергии снизился с 800-750 кВт-ч/т в начале века до 485 кВтч/т в 1970-е годы. В последующие 1980-е годы удельный расход электроэнергии возрос с 485 до 590 кВт-ч/т, несмотря на ряд предпринимаемых мер по снижению потребления электроэнергии печами, что требовало объяснения. Объяснить данное явление можно было исследовав энергетические параметры электрических дуг ДСП, так как электрические дуги являются основными источниками энергии в дуговых сталеплавильных печах. Энергетическими параметрами электрических дуг, характеризующими распределение мощности излучения электрических дуг в рабочем пространстве ДСП являются угловые коэффициенты излучения и коэффициент полезного действия электрических дуг. Проведенный анализ истории развития дуговых сталеплавильных печей показал отсутствие к 1996 г. методики расчета основных энергетических показателей электрических дуг дуговых сталеплавильных печей: коэффициента полезного действия и угловых коэффициентов излучения электрических дуг на поверхность ванны металла.

В настоящее время при реконструкции цехов металлургических и машиностроительных предприятий принимают к установке ДСП трехфазного и постоянного тока, что вызвано близкими технико-экономическими показателями работы печей. Преимущество печей постоянного тока (ДСППТ) по сравнению с такими же по мощности и емкости печами трехфазного тока (ДСПТТ) следующие: стабильнее электрический режим, меньше пылегазовых выбросов и воздействие на питающую сеть, ниже расход электродов и уровень шума. Однако печи постоянного тока по сравнению с печами трехфазного тока имеют недостатки: больший расход огнеупоров, выше па 1,5-2 % электрические потери, наличие подового электрода с ограниченным сроком службы, необходимость работы с жидким стартом. Данные потребления электроэнергии печами трехфазного и постоянного токов противоречивы: в публикациях инофирм приводятся сведения о меньшем на 5-10 % удельном расходе электроэнергии в печах постоянного тока по сравнению с расходом в печах трехфазного тока, в отечественных публикациях данные имеют обратный характер.

Удельный расход электроэнергии и электродов зависит от энергетических параметров электрических дуг. Для ответа на вопрос о распределении мощности в печах трехфазного и постоянного токов, потреблении ими электроэнергии, расходе электродов при одинаковой емкости и мощности необходима разработка методики расчета угловых

4 I

коэффициентов излучения и коэффициента полезного действия дуг дуговых сталеплавильных печей, которая позволит сравнить технико-экономические показатели ДСП расчетным путем. Актуальность диссертационной работы подтверждена выделением гранта № 73 Гр-98 Минобразования РФ на 1998-2000 гг. на проведение фундаментальных исследований в области энергетики и электротехники.

Целью диссертационной работы является разработка методики расчета угловых коэффициентов излучения и коэффициента полезного действия электрических дуг, способов плавки стали в дуговых сталеплавильных печах, позволяющих совместить преимущества дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов и снизить расход электроэнергии в печах.

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:

- использован принцип приближённого подобия при котором электрическая дуга дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов моделируется в виде цилиндра малого диаметра -линейного источника излучения, при этом погрешность составила 5 - 6%;

- осуществлен вывод аналитических выражений для расчета угловых коэффициентов излучения электрических дуг на поверхность ванны металла при вертикальном и наклонном положении электрических дуг;

- разработана методика расчета коэффициента полезного действия дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов;

- разработаны способы плавки стали в дуговых сталеплавильных печах, позволяющие совместить преимущества печей трехфазного и постоянного токов, повысить кпд дуг, снизить расход электроэнергии на тонну стали;

- выполнен анализ кпд дуг дуговых сталеплавильных печей, который позволил объяснить увеличение удельного расхода электроэнергии в дуговых сталеплавильных печах при увеличении вводимой мощности и при отсутствии в них устройств для вспенивания шлака и предварительного подогрева шихты;

- выявлены влияние индуктивного сопротивления электропечной установки на кпд дуг и необходимость определения рационального значения индуктивного сопротивления дуговых сталеплавильных печей трехфазного тока с целью поддержания высокого кпд дуг.

Методы исследования. При проведении работы использованы методы интегрального исчисления, математического моделирования и статистического анализа. Теоретические исследования сопровождались разработкой математических моделей и методик. Экспериментальные исследования проводились в реальных условиях эксплуатации дуговых сталеплавильных печей.

Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций. Научные положения, выводы и рекомендации, представленные в диссертационной работе, аргументированы, их достоверность является установленным фактом. Достоверность теоретических результатов подтверждена экспериментально на действующих дуговых сталеплавильных печах, на моделях, а также практикой эксплуатации печей. Достоверность расчетных результатов подтверждена в процессе проектирования, изготовления и эксплуатации дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов.

Научрадчцдапрзд,

1. Предложено использовать приближенное подобие при моделировании электрической дуги излучающим цилиндром малого диаметра, при этом вносимая погрешность не превышает 5-6%.

2. Разработана методика расчета угловых коэффициентов излучения дуг на поверхность ванны металла в дуговых сталеплавильных печах.

3. Разработана методика расчета коэффициента полезного действия дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов.

4. Разработаны способы плавки стали в дуговых сталеплавильных печах, позволяющие совместить преимущества печей трехфазного и постоянного токов;

5. Выявлено, что уменьшение индуктивного сопротивления ниже рационального для данной печи значения приводит к уменьшению кпд дуг и увеличению потребления электроэнергии печью.

Практическая ценность и реализация работы. Практическая ценность работы состоит в том, что с разработкой изложенной в диссертации методики расчета коэффициента полезного действия дуг появилась возможность анализировать и прогнозировать удельный расход электроэнергии в дуговых сталеплавильных печах трехфазного и постоянного токов при различных электрических, геометрических параметрах дуг, высоте шлака рассчитывать рациональную длину и положение дуг в металле и шлаке. Разработаны способы плавки стали, позволяющие совместить преимущества печей трехфазного и постоянного токов и дуговая сталеплавильная печь для реализации этих способов, защищенные тремя патентами Российской Федерации.

Методика расчета угловых коэффициентов излучения и кпд дуг дуговых сталеплавильных печей была использована в ОАО СКБ С ибэлектротерм при техническом и рабочем проектировании дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов типа ДСП-30И1, ДСП-50ИЗ, ДСП-100И6, ДСП-100И7, ДСПТ-12И1, ДС1ГГ-25И1 для создания конструкций водоохлаждаемых элементов свода и стен, снижения тепловых потерь и повышения стойкости водоохлаждаемых

элементов. Фактический экономический эффект от внедрения методики при проектировании названных выше печей составил 423 тысячи рублей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Всероссийской научной конференции по Электротехнологии (Чебоксары, 1997г.); 4-ой Международной конференции «Электротехника, электромеханика, электротехнологии» (Клязьма, 2000г.); Федеральной научно-технической конференции «Электроснабжение, энергосбережение, электроремонт» (Новомосковск, 2000г.); Международной научно-технической конференции «Проблемы энергосбережения. Теплообмен в электротермических и факельных печах и топках» (Тверь, 2001г.); 8-ой и 9-ой Международных научно-технической конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2002, 2003 гг.). Материалы диссертации докладывались на кафедре ФЭМАК (МЭИ) в 2003году.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 7 статей, 9 тезисов докладов, 3 патента.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 99 наименований и приложения. Текст диссертации изложен на 164 страницах машинописного текста, содержит 37 рисунков и 7 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение посвящено общей характеристике работы, описанию \

структуры диссертации. Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель, задачи работы, показаны ее практическая ценность и научная новизна.

Первая глава посвящена анализу исторического развития дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов, анализу методов расчета электрических и тепловых режимов электропечей.

Современные дуговые сталеплавильные печи имеют водоохлаждаемые стены и свод, пять-шесть топливно-кислородных горелок, шахту для подогрева шихты, внецентренный донный выпуск, кислородный манипулятор для создания пенистого шлака, ЭВМ для управления плавкой.

Во второй главе приведены результаты анализа энергетических характеристик электрических дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов, результаты исследования излучения коаксиальных цилиндров, обоснование возможности моделирования электрической дуги при определении ее энергетических параметров и в расчетах теплообмена излучением в ДСП цилиндром малого диаметра -линейным источником излучения.

В дуговых сталеплавильных печах по исследованиям В. Пашкиса, Н.В. Окорокова, ВНИИЭТО доминирует теплообмен излучением:

суммарные тепловые потоки , падающие на поверхности теплообмена на 90-95% состоят из потоков излучения и на 5-10% из конвективных потоков. В. Пашкис, Н.В. Окороков делают вывод, что 90-95% мощности дуги выделяется в столбе дуги и излучается его поверхностью по всем направлениям, остальные 5-10% мощности дуги выделяется в приэлектродных областях на графитовом электроде и в металле. Такое же допущение принимаем в своих расчетах. Электрические дуги представляют собой объем ионизированного газа цилиндрической формы высотой от 30 до 1500 мм обжатый собственным электромагнитным полем. Вывели аналитические выражения для расчета основных энергетических характеристик элементарного цилиндра (рис. 2.1).

Т01

Па

Рис. 2.1. Излучение элементарного цилиндра на элементарную площадку

Поток излучения элементарного цилиндра на элементарную площадку

dFoi:

dQ =1 Idcosada) =/ eosadeo ,(2.1)

a ON a oe a

где Ion, loe — соответственно яркость и сила излучения цилиндра; I, d -высота и диаметр цилиндра; dma — телесный угол, под которым видна площадка dF0, из точки А.

Подставив в (2.1) значение телесного угла получим следующее выражение:

/ eos a eos fídF dQ -í—ÜL. (2.2)

Плотность потока излучения, падающего от цилиндра в точку М: Q I cosacos в

Ч

щ

(2.3)

* 01 г

Полный поток излучения, испускаемый элементарным цилиндром, находим следующим образом:

s

+ж/г +л/ 2

0 = f 27d cos2 arfa = 2яГ } cos2 oda = я21 .(2.4)

, oe oe ' oe

-jr/2 -ж/2

Получили выражения для определения силы излучения, плотности потока излучения дуги, яркости излучения дуги:

1 wgCM^;7 = 7~ = б =E".(2.5) oe 2 ' и* —.2 2 OW /Г „ 2 _2 '

Л Л Г о Г Jt It

о

Ввиду сложности расчёта угловых коэффициентов излучения электрической дуги, при котором используется диаметр электрической душ, применён принцип приближенного подобия, где электрическая дуга дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов моделируется в виде цилиндра малого диаметра - линейного источника излучения, погрешность при этом составила 5-6%.

В третьей главе осуществлен вывод аналитических выражений для определения угловых коэффициентов излучения электрических дуг на поверхность ванны металла при вертикальном положении дуг, при наклонном положении дуг, результаты моделирования электрических дуг линейными источниками излучения (рис.3.1).

Рис.3.1. Геометрические построения для определения локального углового коэффициента излучения линейного источника на элементарную площадку на поверхности ванны металла при их нахождении во взаимоперпендикулярных плоскостях

Элементарный угловой коэффициент излучения элементарного цилиндра di л на элементарную площадку определяем по выражению: _ cos a, cos Д Fk af, ,

<*<Pik

л1 tf £д

(3.1)

где Fit - площадь поверхности элементарной площадки; 1Л - высота линейного источника. Из рис.3.1 имеем

eos 0¡ = sin a, ; £¡ = r/cosúr;; di л cos a¡ = £¡da. (3.2) Подставив (3.2) в (3.1) и проинтегрировав полученное выражение в пределах угла Р, получим аналитическое выражение для расчета локального углового коэффициента излучения вертикальной дуги на площадку на поверхности ванны металла:

ñ sin ацсоза^ , F„

Pite = J-Ч-LJLda = —

, о ггН. In ¿r£,

sin2 0.(?3)

■ Л ' ~ л

При наклонном положении дуги (рис. 3.2) можно записать: £; Г „ Г8Ш(Я"/2+^)

--> £; =

sm{n/2-\-ф) sia(7t/2-a¡) sin(^/2-«,)

Подставив (3.4) в (3.1) получим следующее выражение

• (3.4)

d<Pik

_ sin(a¡-<p) sin(n/2-a¡)Fkda я2г£л8хп(х/2+<р)

.(3.5)

Рис. 3.2. Ггометрические построения для определения локальных угловых коэффициентов излучения линейного источника на элементарную площадку, расположенную на плоскости, при взаимном пересечении линейного источника и плоскости (элементарная площадка находится с внешней стороны линейного источника)

(3.6)

Аналитическое выражение для расчета локального углового коэффициента излучения дуги на поверхность элементарной площадки получим интегрированием выражения (3.5) в пределах изменения угла a¡:

Fk sin(a; - ^)sin(^/2 - a¡)da <pu _ j -——. ---=

q, пгкл sin(;r/2 + <p)

_ Fk fjsin2(ff> + /7) - sin2 <p\-

2х2гХл \- tg<p\fi + cos(2^> + /3) sin /?]] Аналогичным образом получили аналитическое выражение для расчета локального углового коэффициента излучения дуги на элементарную площадку, расположенную на плоскости, при взаимном пересечении дуги и плоскости , элементарная площадка находится с внутренней стороны дуги:

_ 9f s»n( <Р ~ ) sin( л/2 + ап )dax ,

фи _ j ---—_—----+

о ж гХл &ш(л/2 - <р)

о л2гХл sin( n¡2 - <р)

= Fk [[sin 2(Р-<р)~ sin2 <p\r 1 2л2гХп [+ tg<p[fi + sin p cos( p - 2<p)]\ Предложено в качестве модели дуги для расчета локальных и средних угловых коэффициентов излучения использовать линейный источник излучения.

Четвертая глава посвящена разработке методики расчета коэффициента полезного действия дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов, расчету и анализу коэффициентов полезного действия дуг ДСПТТ и ДСППТ, разработке способов плавки стали в ДСП, позволяющих совместить преимущества дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов.

Долю мощности, излучаемую столбом дуги на поверхности плавильного пространства печи, показывает средний угловой коэффициент излучения дуги. Средний угловой коэффициент излучения дуги на ванну металла находится как сумма локальных угловых коэффициентов излучения дуги на поверхность ванны металла. Рассчитали средние угловые коэффициенты излучения дуг ДСППТ и ДСПТТ на поверхность ванны металла для печи ДСП-100, длина дуг 1щ = 1м; ¡jp = 0,5м; 1д3 = 0,25м (рис.4.1). Для расчета поверхность ванны разбили на элементарные площадки находящиеся в кольцевых зонах 1-4.

гк

а б

Рис. 4.1. Окончание расплавления шихты дугами различной длины (а) и разбиение поверхности ванны на кольцевые зоны (б) в печи ДСП-100

По результатам расчетов построен график изменения среднего углового коэффициента излучения дуги на ванну металла в зависимости от длины дуги (рис.4.2). Как видно из рис.4.2 средний угловой коэффициент излучения дуги на ванну металла с увеличением длины дуги уменьшается. В ДСПТТ малой и средней вместимости вследствие слабого электромагнитного выдувания дуг можно принять в расчетах горение всех трех дуг по оси электродов. Как следует из результатов расчетов при равных условиях проведения плавки для печей одинаковой малой и средней мощности и вместимости, одна из которых ДСППТ с одной длинной дугой, другая ДСПТТ с тремя короткими дугами, меньший расход электроэнергии следует ожидать в ДСПТТ вследствие большего среднего углового коэффициента излучения дуг на поверхность ванны металла в ДСПТТ по сравнению с ДСППТ.

С разработкой методики расчета средних угловых коэффициентов изучения дуг на ванну металла появилась возможность получить аналитическое выражение и рассчитывать кпд дуг ДСП. Аналитическое выражение для расчета кпд дуги дуговой сталеплавильной печи имеет вид: 0,8Р.+0,05/», + ^(Р, -/».- 0,05Рд) ^ (11)

где Р„т — полезная мощность дуги, идущая на нагрев, расплавление металла и шлака; Рь - мощность дуги; Рт - мощность, выделяющаяся в анодном и катодном пятнах; Ц1дм -обобщённый угловой коэффициент излучения дуги на металл, показывающий долю мощности, излучаемую столбом дуги на металл.

Ю 0.8 0.6

0.4

I

О 0.2 0.4 0.6 0.8 10 1„. п

Рис. 4.2. Изменение среднего углового коэффициента излучения дуги на ванну металла в зависимости от длины дуги

Осуществлен расчет кпд дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов вместимостью 25 и 150 т, результаты '

расчета приведены в табл.4.2. '

Как показывают расчеты кпд дуг шахтных дуговых сталеплавильных печей трехфазного тока большой вместимости вследствие электромагнитного выдувания дуг меньше кпд дуг шахтных ДСПГГГ аналогичной вместимости. Для печей большой вместимости характерно, (

что удельный расход электроэнергии в печах трехфазного тока на 5-7% больше расхода электроэнергии в печах постоянного тока.

Расчет и анализ кцд дуг позволил разработать способы плавки стали в дуговых сталеплавильных печах малой и средней вместимости, совмещающие преимущества дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов (рис.4.3).

Таблица 4.2. Технико-экономические показатели дуговых сталеплавильных печей постоянного и трехфазного токов___

№ Параметр Ед. ДСПТТ ДСППТ ДСПТТ ДСППТ

п/п измер. 25 25 150 150

1 2 3 4 5 6 7

1 Вместимость т 25 25 150 150

2 Мощность полная МВА 16 16 90 90

3 Мощность дуг МВт 12 12 75 75

4 Ток дуги кА 23 40 55 90

5 Напряжение на дуге В 175 300 455 835

6 Диаметр электрода мм 400 400 600 600

7 Высота шлака мм 40 40 500 500

8 Длина дуги мм 170 320 520 1000

9 Заглубление дуги в металл мм 70 0 165 0

10 Угол наклона столба дуги к оси град. 28 0 45 0

электрода

1 2 3 4 5 6 7

11 Кпд дуги на высшей ступени - 0,63 0,56 0,69 0,74

12 Средний кпд дуги за плавку - 0,9 0,79 0,70 0,75

13 Кпд дуги при горении ее на зеркало металла без шлака - 0,57 0,54 0,45 0,55

14 Удельный расход электроэнергии без применения ТКГ и нагрева шихты кВт.ч/т 420 470 545 510

15 Удельный расход электроэнергии в шахтных печах кВт.ч/т 320 300

16 Удельный расход электроэнергии в шахтных печах с использованием в завалку до 25% жид. чугуна кВт.ч/т 250 230

17 Удельный расход электродов кг/т 3,0-4,5 1,5 1,6 1,4-1,5

18 Производительность т/ч 7,5 7,5 114 114

19 Производительность тыс.т в год 65 65 1000 1000

Прорезку колодца в шихте ведут дугой постоянного тока (рис.4.3,а), которой формируется в шихте колодец в виде усеченного перевернутого конуса, что обеспечивает устойчивое положение шихты (рис.4.3,б). Если продолжать расплавление шихты одной дугой постоянного тока, то кпд дуги уменьшается. Уменьшение кпд дуги влечет за собой увеличение удельного расхода электроэнергии. Чтобы этого не происходило после формирования в шихте одной дугой постоянного тока колодца с объемом свободного пространства, достаточного для размещения в нем трех электродов, электроды опускают и продолжают плавку тремя дугами переменного тока (рис.4.3,в,г), что позволяет поддерживать высокий средний кпд дуг на протяжении всей плавки равный т^ = 0,86-0,90, и осуществить снижение удельного расхода электроэнергии на 10-12% по сравнению со способом плавки стали одной дугой постоянного тока.

Для высокомощных большегрузных дуговых сталеплавильных печей разработан следующий способ плавки стали. Прорезку колодца в шихте ведут одной дугой постоянного тока, что обеспечивает устойчивое положение нерасплавившейся части шихты (рис.4.3,а,б). После формирования в шихте колодца объемом свободного пространства, достаточным для размещения в нем электродов, электроды опускают и продолжают плавку двумя, тремя, четырьмя дугами постоянного тока. Предполагается, что данные способы плавки стали обеспечат снижение уровня шума, пылегазовых выбросов, фликкер-эффекта, колебаний напряжения и тока сети, высокий кпд дуг на протяжении всех периодов плавки и, как следствие, снижение удельного расхода электроэнергии и

повышение производительности печей. Способы плавки стали и дуговая сталеплавильная печь для их реализации защищены тремя патентами Российской Федерации.

ч0.78-0,82

% | ! I Щ №0,90

Рис.4.3. Способ плавки стали: прорезка колодца в шихте дугой постоянного тока (а), формирование колодца в шихте достаточного для размещения в нем электродов (б), опускание в колодец в шихте электродов (в) и доплавление шихты дугами переменного тока (г)

В пятой главе приведены результаты анализа кпд дуг, позволившие объяснить увеличение удельного расхода электроэнергии в дуговых сталеплавильных печах при увеличении мощности за счет увеличения вторичного напряжения при отсутствии устройства для вспенивания шлака. Приведены результаты расчета и анализа влияния индуктивного сопротивления электропечной установки на технико-экономические показатели печей.

В 2000-м году исполнилось 100 лег промышленной плавки стали в дуговых сталеплавильных печах. Вместимость печей за этот период увеличилась с 3-х т до 150-200 т, мощность с 0,45 МВА до 100-130 МВА, производительность с 10 тыс.т до 1 млн.т стали в год. Рост мощности

печей осуществлялся за счет увеличения напряжения электропечного трансформатора, тока дуги (рис.5.1).

кВТ-ч

Рис. 5.1. Изменение вторичного напряжения, тока, удельного расхода электроэнергии дуговых сталеплавильных печей за столетний период

За столетний период существования ДСП удельный расход электроэнергии снизился с 800-750 кВт.ч/т в начале века до 485 кВт.ч/т в 1960-70-е годы. В последующие 1980-е годы удельный расход электроэнергии возрос с 485 до 590 кВт.ч/т (рис.5.1, сплошная линия ЖУД), что требовало объяснения.

Вторичное напряжение 100-тонных ДСП увеличилось с 478 В в 196070-е годы до 760 В в конце 1980-х годов, длина дуги увеличилась с 150-160 мм до 260-280 мм. Ток изменился за этот период соответственно с 40кА до 60-65кА. Проведенные расчеты и анализ кпд и заглубления дуг в металл и шлак показали, что в 1960-70-е годы при работе 100-тонных печей на высшей ступени напряжения длина дуги равнялась заглублению дуги в металл и шлак (рис.5.2,а). Такое заглубление дуги обеспечивало высокий кпд дуги, равный 0,86-0,88 и низкий удельный расход электроэнергии.

При длине дуги в 260-280 мм, что имело место в 1980-е годы на 100-тонных печах, открытая часть дуги при отсутствии в то время устройств для вспенивания шлака составила 40-60мм (рис.5.2,б) и код дуги снизился на 20% и составил 0,7-0,71. В результате снижения кпд дуги удельный расход электроэнергии увеличился на 20%, с 485 до 590 кВтч/т. Таким образом, разработка методики расчета кпд дуг и последующие расчеты позволили объяснить возникшее с начала 1980-х годов явление повышения удельного расхода электроэнергии в печах при увеличении мощности печей. С 1980-90-х годов в России, Германии, Франции, США и других странах проводятся работы по снижению удельного потребления электроэнергии дуговыми сталеплавильными печами за счет использования в печах: 1) топливно-кислородных горелок; 2) устройств

для вспенивания шлака; 3) устройств для предварительного подогрева шихты отходящими от печи газами. Реализация этих трех направлений на печах позволила снизить удельный расход электроэнергии до 280-320 кВт ч/т (рис.5.2, пунктирная линия

Исследовали влияние активного, индуктивного сопротивлений вторичного токоподвода на технико-экономические показатели дуговых сталеплавильных печей. Мощность трех дуг определяется по выражению

Рд =31д17д =31дф1ф~(1дХэ)2'-1дг] =

_!_ (5.1)

=31дУ1и!ф-(т2 -з &=р-рэ„,

где ид - соответственно ток и напряжение дуга; и2ф - вторичное напряжение электропечного трансформатора; Х3 - эксплуатационное индуктивное сопротивление фазы электропечной установки (ЭПУ); г -активное сопротивление фазы ЭПУ; Р, Рзп - соответственно мощность, потребляемая печью из сети и мощность электрических потерь.

За последние тридцать лет активные сопротивления ЭПУ 100-тонных ДСП снизились с 4,9 мОм до 2,9 мОм. Снижение активных и реактивных сопротивлений ЭПУ положительно сказалось на технико-экономических показателях ДСП: снизилась мощность электрических потерь, удельный расход электроэнергии, увеличилась мощность дуги, производительность печей. Дальнейшее уменьшение реактивного сопротивления ЭПУ меньше определенного значения приводило к обратному результату: увеличилось потребление электроэнергии ДСП. Это неизученное явление увеличения потребления электроэнергии ДСП при снижении индуктивного сопротивления ЭПУ меньше определенного значения требовало исследований и объяснений.

Данное явление исследовали на дуговых сталеплавильных печах ОАО Северсталь. На двух стотонных ДСП одинаковой вводимой в печь мощности имели при одинаковой производительности различный расход электроэнергии на тонну стали: в печи N2 удельный расход электроэнергии на 15% больше, чем в печи N1. Провели опыты короткого замыкания на ДСП NN1, 2, определили параметры токоподвода, рассчитали электрические характеристики ДСП. Измерениями и расчетами установили, что индуктивное сопротивление ЭПУ ДСП N2 на 26% меньше индуктивного сопротивления ЭПУ ДСП N1. Дальнейшие расчеты и анализ кпд дуг позволили выявить следующее. Вследствие того, что индуктивное сопротивление на ДСП N2 меньше, на нем меньше падение напряжения, чем на индуктивном сопротивлении ДСП N1, и так как фазное напряжение на обоих печах одинаково, то падение напряжения на дуге печи Ы2на 26% больше, чем падение напряжения на дуге печи N1. Дуга, на которой больше падение напряжения, имеет большую длину (рис.5.2), длина дуги ДСП N2 на 38% больше, чем длина дуги ДСП N1. Так как ток в печах одинаков, то дуги заглублены в металл на одинаковую глубину, но вследствие большей длины дуги открытая часть дуги печи N2 на 25-30% больше открытой части дуги печи N1. Расчетом установили, что кпд дуги печи N2 составляет 0,66, а кпд дуги печи N1 0,84, что сказалось на большем на 12-13% потреблении электроэнергии печыо N2 по сравнению с печью N1.

Таким образом, при выполнении работ по снижению индуктивного сопротивления ЭПУ необходимо проводить расчеты по определению рационального значения реактивного сопротивления вторичного токоподвода, расчеты кпд дуг, энергетических режимов с рациональным значением реактивного сопротивления токоподвода, предусматривать повышение кпд дуг за счет увеличения тока, высоты шлака ДСП. При увеличении мощности, производительности ДСП за счет увеличения напряжения электропечного трансформатора необходимо предусмотреть установку на печах устройств для вспенивания шлака для достижения высокого кпд дуг и низкого удельного расхода электроэнергии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований получены следующие основные выводы и результаты. 1. Предложено использовать принцип приближенного подобия, при котором электрическая дуга, моделируется излучающим цилиндром малого диаметра - линейным источником излучения, погрешность при этом не превышает 5-6%.

2. Получены аналитические выражения для расчета интенсивности, силы излучения, плотности потока излучения электрической дуги переменного и постоянного токов.

3. Получены аналитические выражения для определения локальных и средних угловых коэффициентов излучения электрических дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов на поверхность ванны металла.

4. Разработана методика расчета коэффициента полезного действия дуг, которая позволяет анализировать и прогнозировать расход электроэнергии в дуговых сталеплавильных печах трехфазного и постоянного токов при различных энергетических режимах, выбирать рациональные энергетические режимы плавки стали в печах.

5. Предложены способы плавки стали в духовых сталеплавильных печах трехфазного и постоянного токов позволяющие совместить преимущества электропечей трехфазного и постоянного токов, повысить кпд дуг и производительность печей, снизить удельный расход электроэнергии.

6. Расчетами доказано, что при увеличении мощности печи за счет повышения напряжения электропечного трансформатора для поддержания высокого кпд дуг необходимо увеличивать высоту слоя шлака за счет его вспенивания или увеличивать силу тока дуги, причем в каждом конкретном случае необходим расчет соответствия тока, напряжения, параметров короткой сети, расхода электродов.

7. В работе доказано, что для дуговых сталеплавильных печей трехфазного тока существует рациональное значение индуктивного сопротивления уменьшение которого ниже данного рационального значения влечет за собой уменьшение кпд дуг и увеличение потребления электроэнергии печью.

8. Результаты диссертационной работы используются в ОАО СКБ Сибэлектротерм при создании конструкций дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов типа ДСП-30И1 - ДСП-100И7, ДСПТ-12И1 - ДСПТ-25И1, экономический эффект от внедрения работы составил 423 тысячи рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Макаров А.Н., Макаров P.A., Мошкова Е.М. Расчет кпд дуг дуговых сталеплавильных печей // В сб.: Электросбережение, электроснабжение, электрооборудование. Тез. докл. науч.-тех. и метод, конференции. - М.: Электрика, 1996.-С. 18-19.

2. Макаров А.Н., Макаров РА. Аналитический метод определения кпд дуг сталеплавильных печей Н Электротехнология: сегодня и завтра. Тез. докл. Всеросс. науч. конф. ЭТ-97. - Чебоксары: ЧТУ, 1997. - С.10-11.

3. Макаров А.Н., Макаров P.A., Острик В.В. Математическая модель для расчета угловых коэфициентов излучения дуг сталеплавильных печей //

Электротехнолошя: сегодня и завтра. Тез. докл. Всеросс. науч. конф. ЭТ-97. - Чебоксары: ЧТУ, 1997. - С.55-56.

4. Макаров А.Н., Макаров P.A., Прнсяжнюк Е.В. Снижение дисперсии токов электроснабжения дуговых сталеплавильных печей // Электрификация горных и металлургических предприятий Сибири. Тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф. - Новокузнецк: СГГМА, 1997. -С.32-34.

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

6. Патент 2105819 (RU 2105819 CI). С21С5/52. Способ плавки стали в дуговой печи / А.Н. Макаров, P.A. Макаров // Изобретения. - 1998. №6. -С. 25.

7. Макаров А.Н., Макаров P.A., Мошкова Е.М. Влияние реактивного сопротивления токоподвода на электрические характеристики дуговых сталеплавильных печей // Материалы юбилейной конф. ученых Тверского госуд. техн. ун-та. - Тверь: ТГТУ, 1998. - С.31-32.

8. Макаров А.Н., Макаров P.A., Острик В.В. Энергосбережение при выплавек стали в машиностроительном и металлургическом производствах // Энергосбережение в промышленности. Сб. тр. - Тверь: ТГТУ, 1999,-С.4-7.

9. Макаров P.A. Влияние реактивного сопротивления токоподвода на потребление электроэнергии дуговыми сталеплавильными печами // Энергосбережение в промышленности. Сб. тр. - Тверь: ТГТУ, 1999. -С.22-26.

10. Патент 2135603 (RU 2135603 С1). Способ плавки стали в дуговой печи / А.Н. Макаров, P.A. Макаров // Изобретения. - 1999. №24. - С.28.

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

12. Макаров А.Н., Макаров P.A., Зуйков P.M. Анализ кпд дуг дуговых сталеплавильных печей постоянного и трехфазного тока // Электротехника, электромеханика, электротехнологии: Труды 4-й Междунар. конф. - М.: Изд-во МЭИ, 2000. - С.397-398.

13. Макаров А.Н., Макаров P.A., Чернышев Д.В. Анализ кпд дуг дуговых сталеплавилных печей // Электроснабжение, энергосбережение, электроремонт: Тез.докл. Федераль. Науч.-техн. конф. - Новомосковск: НИ РХТУ, 2000. - С. 116-117.

14. Макаров А.Н., Макаров P.A., Чернышев Д.В. Влияние электрических параметров на технико-экономические показатели дуговых

сталеплавильных печей // Электрификация металлургических предприятий Сибири. Вып.9. - Томск: ТГУ, 2000. - С.99-107.

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

16. Макаров P.A. Методы увеличения кпд дуговых сталеплавильных печей // Проблемы энергосбережения. Теплообмен в электротермических и факельных печах и топках. Материалы Междунар. науч.-техн. конф. -Тверь: ПТУ, 2001. - С.21-24.

17. Макаров P.A., Филинов В.А. Анализ коэффициента полезного действия дуг печей постоянного и переменного токов // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Тезисы докл. 8-й Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. Т.2. - М.: МЭИ, 2002. - С. 105-106.

18. Макаров P.A., Филинов В А. Кпд дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Тезисы докл. 9-й Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. Т.2. - М.: МЭИ, 2003. - С.134-135.

19. Патент 2190815 (RU 2190815 С1). Дуговая сталеплавильная печь постоянного тока / А.Н. Макаров, P.A. Макаров, А.Ю. II Изобретения. -2002. №28.-С.38.

I

I I

Подписано в печать 17.10.03 Заказ ¥ 202 Тирам 100 экз. Типография ТГТУ

1183 6 7

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И

ТЕПЛООБМЕНА В ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ.

11. Типы дуговых сталеплавильных печей.

1.2. Расчет электрических характеристик дуговых сталеплавильных печей.

1.3. Основы расчета теплообмена в дуговых сталеплавильных печах.

ГЛАВА 2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ В ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ ТРЕХФАЗНОГО И ПОСТОЯННОГО ТОКОВ.

2.1. Электрическая дуга в дуговых сталеплавильных печах трехфазного и пос тоянного токов.

2.2. Определение основных энергетических параметров элементарных источников излучения.

2.3. Угловые коэффициенты излучения поверхностей и газовых объемов.

2.4. Исследование излучения коаксиальных цилиндров.

2.5. Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛОВЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ИЗЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДУГ В ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ.

3.1. Определение углового коэффициента излучения электрической дуги на ванну металла при их взаимном перпендикулярном положении.

3.2. Определение углового коэффициента излучения электрической дуги при ее наклонном положении на участки ванны, расположенные между откосами и столбом дуги.

3.3. Определение углового коэффициента электрической дуги при ее (f наклонном положении на участки ванны, расположенные между осью симметрии печи и столбом дуги.

3.4. Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. РАСЧЕТ УГЛОВЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ИЗЛУЧЕНИЯ И КПД ДУГ В ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ ТРЕХФАЗНОГО И ПОСТОЯННОГО ТОКОВ.

4.1. Расчет угловых коэффициентов излучения электрических дуг в ДСПТТ и ДСППТ.

4.2. Расчет коэффициента полезного действия дуг в ДСПТТ и ДСППТ. 109 & 4.3. Анализ кпд дуг и способов плавки стали в дуговых сталеплавильных печах.

4.4. Выводы по четвертой главе

ГЛАВА 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА КПД ДУГ В ПРАКТИКЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ

ПЕЧЕЙ

5.1. Анализ влияния напряжения на дугах на кпд дуг и теплообмен в дуговых сталеплавильных печах.

1 5.2. Анализ влияния реактивного сопротивления ЭПУ на кпд дуг и теплообмен в дуговых сталеплавильных печах

5.3. Расчет теплообмена в поглощающей среде дуговых сталеплавильных печей.

5.4. Выводы по пятой главе.

В настоящее время доля электростали, то есть стали, выплавляемой в дуговых сталеплавильных печах, в мировой выплавке стали составляет более 30% (33% в 1999 г. [1]). Выплавка стали к 2010 г. прогнозируется на уровне 830 млн.т/год при доли электростали 40%. Выплавка электростали продолжает увеличиваться вместе с кислородно-конверторным производством стали, потеснив до 14-16% мартеновское производство, которое было основным в производстве стали в начале 20 века. Вместимость печей увеличилась с 3 т в 1900 г. до 150-200 т в 2000 г.

Рост вместимости печей сопровождался ростом мощности печей с tor 0,45 MBA в начале 20 века до 100 МВА в конце 20 века.

Производительность печей возросла с 100 тыс.т стали в год в 1950-е годы до 500 тыс.т стали в год в 1990-е годы до 1 млн.т стали в год в 2000 г. рост мощности печей осуществлялся за счет увеличения напряжения электропечного трансформатора, тока дуги. Вторичное напряжение электропечного трансформатора увеличилось с 100 В в начале 20 в. до 7601100 В в конце века, ток дуги возрос за этот период с 2 кА до 60-70 кА дуговых сталеплавильных печах трехфазного тока (ДСПТТ) и до 100 кА в ^ дуговых сталеплавильных печах постоянного тока (ДСППТ). Печи постоянного тока ДСППТ получили промышленное распространение с 1970-х годов с развитием полупроводниковой техники и в настоящее время конкурируют с ДСПТТ по мощности, производительности, удельному расходу электроэнергии и электродов. Первичное напряжение электропечного трансформатора возросло с 6, 10 кВ до 110 кВ.

За столетний период существования дуговых сталеплавильных печей (ДСП) вследствие совершенствования электрооборудования, электрических и тепловых режимов, технологии плавки стали удельный расход электроэнергии снизился с 800-750 кВт-ч/т в начале века до 485 кВт'ч/т в 1970-е годы. В последующие 1980-е годы удельный расход электроэнергии возрос с 485 до 590 кВт-ч/т, несмотря на ряд предпринимаемых мер по снижению потребления электроэнергии печами, что требовало объяснения. Объяснить данное явление можно было исследовав энергетические параметры электрических дуг ДСП, так как электрические дуги являются основными источниками энергии в дуговых сталеплавильных печах. На долю электрических дуг приходится 55-65 % энергии, поступающей в современную высокомощную большегрузную дуговую сталеплавильную печь. Основными энергетическими параметрами электрических дуг, характеризующими распределение мощности излучения электрических дуг в рабочем пространстве ДСП ^ являются угловые коэффициенты излучения и коэффициенты полезного действия электрических дуг. Проведенный анализ истории развития дуговых сталеплавильных печей показал отсутствие к 1996 г. методики расчета основных энергетических показателей электрических дуг дуговых сталеплавильных печей: коэффициента полезного действия и угловых коэффициентов излучения электрических дуг на поверхности ванны металла.

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

Данные потребления электроэнергии печами трехфазного и постоянного & токов противоречивы: в публикациях инофирм [2] приводятся сведения о меньшем на 5-10 % удельном расходе электроэнергии в электродных печах постоянного тока по сравнению с расходом в печах трехфазного тока, в отечественных публикациях данные имеют обратный характер. Например, в работе [3] приводятся сведения о том, что при работе 12-т печи постоянного тока по сравнению с печью трехфазного ока такой же емкости и мощности расход электроэнергии на 10-12 % больше. Фирма Danitly (Италия) предлагает дуговые сталеплавильные печи трехфазного и постоянного тока емкостью 100-160 т, причем приводит одинаковый ^ показатель расхода электроэнергии 360-400 кВтч/т для печей трехфазного и постоянного тока, расход электродов соответственно 1,2-1,7 и 1,702,2 кг/т [4].

Удельный расход электроэнергии и электродов зависит от распределения мощности дуг в печи, напряжения, силы тока, геометрических параметров, положения дуг, шлакового режима. Для ответа на вопрос о распределении мощности в печах трехфазного и постоянного гока, потреблении ими электроэнергии, расходе электродов л

1 при одинаковой емкости и мощности необходима разработка методики расчета угловых коэффициентов излучения и коэффициента полезного действия дуг дуговых сталеплавильных печей, которая позволит сравнить технико-экономические показатели дуговых сталеплавильных печей расчетным путем. Это особенно актуально в настоящее время, когда идет жесткая конкуренция между фирмами-производителями печей различного рода тока и необходимы объективные, независимые данные о перспективности использования постоянного или трехфазного тока в печах.

-Л

Разработка методики расчета кпд дуг дуговых сталеплавильных печей актуальна в настоящее время в связи с необходимостью проведения энергосберегающих мероприятий во всех отраслях промышленности России и выполнением программы Энергосбережения, курируемой на Правительственном уровне. Разработка методики расчета коэффициента полезного действия дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов позволит анализировать и прогнозировать расход электроэнергии в печах, выбирать рациональные режимы и способы плавки стали в дуговых сталеплавильных печах с наименьшим расходом электроэнергии и электродов за плавку.

Дуги в сталеплавильных печах горят в их рабочем пространстве в парах металлов при давлении, близком к атмосферному, что оказывает решающее влияние на распределение мощности в дугах. По данным В.Пашкиса, Н.В. Окорокова [5], ВНИИЭТО [6] для дуг сталеплавильных печей характерно следующее распределение электрической мощности: вся мощность дуги преобразуется в ней в тепловую, причем 80-90 % - в тепловой поток излучения столба дуги, 10-20 % - в конвективный поток и тепловой поток электродных пятен. В работе [7] дан анализ теплопередачи электрических дуг в дуговых сталеплавильных печах трехфазного и постоянного токов, показано, что в ДСП доминирует теплообмен излучением. В работе [8] изложены теоретические основы теплообмена излучением во всех типах ДСП и плазменно-дуговых сталеплавильных печах (ПДСП), осуществлен анализ теплообмена в них в различные периоды плавки, приведены графики распределения потоков излучения по металлу, стенам, сводам печи. Длительная практика эксплуатации дуговых сталеплавильных печей, исследование тепловых нагрузок, износа футеровки [9] подтверждают данные работ [5-8] о распределении электрической мощности в дугах сталеплавильных печей, о реальных процессах преобразования в дугах электрической энергии в тепловую.

Актуальность диссертационной работы подтверждена выделением гранта № 73 Гр-98 Минобразования РФ на 1998-2000 гг. на проведение фундаментальных исследований в области энергетики и электротехники, результаты исследования по теме которого вошли в диссертационную работу.

Целью диссертационной работы является разработка методики расчета угловых коэффициентов излучения и коэффициента полезного действия электрических дуг дуговых сталеплавильных печей, способов плавки стали в дуговых сталеплавильных печах, позволяющих совместить преимущества дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов.

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:

- использован принцип приближённого подобия при котором электрическая дуга дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов моделируется в виде цилиндра малого диаметра -линейного источника излучения, при этом погрешность составила 5 - 6% для печей ёмкостью 3-150 тонн;

- осуществлен вывод аналитических выражений для определения локальных и средних угловых коэффициентов излучения электрических дуг, при моделировании их линейными источниками излучения, на поверхность ванны металла при вертикальном и наклонном положении электрических дуг;

- на основе аналитических выражений для определения угловых коэффициентов излучения дуг разработана методика расчета коэффициента полезного действия дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов;

- осуществлен расчет и анализ коэффициентов полезного действия дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов малой и средней вместимости, на основании которого разработан способ плавки стали, позволяющий совместить преимущества дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов;

- осуществлен расчет и анализ коэффициентов полезного действия дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов большой вместимости, на основании которого разработан способ плавки стали, позволивший максимально использовать преимущества дуговых сталеплавильных печей постоянного тока; выполнен анализ кпд дуг дуговых сталеплавильных печей, который позволил объяснить увеличение удельного расхода электроэнергии в дуговых сталеплавильных печах при увеличении вводимой мощности и при отсутствии в них устройств для вспенивания шлака и предварительного подогрева шихты;

- осуществлен анализ влияния снижения индуктивного сопротивления электропечной установки на кпд дуг, выявлено что уменьшение индуктивного сопротивления ниже оптимального для данной печи значения приводит к уменьшению кпд дуг и увеличению удельного расхода электроэнергии в печи.

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

Научная новизна работы заключается в следующем: предложено использовать приближенное подобие при моделировании электрической дуги излучающим цилиндром малого диаметра-линейным источником излучения, при этом вносимая погрешность не превышает 5-6% для печей ёмкостью 3-150 тонн;

- разработана методика расчета угловых коэффициентов излучения дуг на поверхность ванны металла в дуговых сталеплавильных печах трехфазного и постоянного токов; разработана методика расчета коэффициента полезного действия электрических дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов;

- разработаны способы плавки стали в электропечах, позволяющие совместить преимущества дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов;

- выявлено, что уменьшение индуктивного сопротивления ниже рационального для данной печи значения приводит к уменьшению кпд дуг и увеличению потребления электроэнергии печью.

Практическая ценность работы состоит в том, что с разработкой изложенной в диссертации методики расчета коэффициента полезного действия дуг появилась возможность анализировать и прогнозировать удельный расход электроэнергии в дуговых сталеплавильных печах трехфазного и постоянного токов при различных электрических, геометрических параметрах дуг, высоте шлака рассчитывать рациональную длину и положение дуг в металле и шлаке. Дано объяснение увеличения удельного потребления электроэнергии дуговыми сталеплавильными печами при увеличении вводимой в них мощности за счет преимущественного повышения вторичного напряжения электропечного трансформатора без принятия дополнительных мер к заглублению дуг в металл и шлак. Доказано, что уменьшение индуктивного сопротивления электропечной установки целесообразно до определенного рационального значения, дальнейшее снижение индуктивного сопротивления ниже рационального значения приводит к уменьшению кпд дуг и увеличению потребления электроэнергии печью. Разработаны способы плавки стали в дуговых сталеплавильных печах, защищенные двумя патентами Российской Федерации.

Методика расчета угловых коэффициентов излучения и кпд дуг дуговых сталеплавильных печей используется в ОАО СКБ Сибэлектротерм при создании конструкций дуговых сталеплавильных печей переменного и постоянного токов. Разработанная методика была использована при техническом и рабочем проектировании дуговых сталеплавильных печей типа ДСП-30И1, ДСП-50ИЗ, ДСП-100И6, ДСП-100И7, ДСПТ-12И1, ДСПТ-25И1 для создания конструкций водоохлаждаемых элементов свода и стен, снижения тепловых потерь и повышения стойкости водоохлаждаемых элементов свода и стен, снижения тепловых потерь и повышения стойкости водоохлаждаемых элементов.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Всероссийской научной конференции по Электротехнологии (Чебоксары, 1997 г.); 4-ой Международной конференции «Электротехника, электромеханика, электротехнологии» (Клязьма, 2000 г.); Федеральной научно-технической конференции «Электроснабжение, энергосбережение, электроремонт» (Новомосковск, 2000 г.); Международной научно-технической конференции «Проблемы энергосбережения. Теплообмен в электротермических и факельных печах и топках» (Тверь, 2001 г.); 8-ой Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2002 г.); 3-ей Российской национальной конференции по теплообмену (Москва, 2002 г.).

По теме диссертационной работы опубликованы 7 статей, 9 тезисов докладов, 2 патента.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка на 99 наименований и приложения. Текст диссертации изложен на 164 страницах машинописного текста, содержит 37 рисунков и 7 таблиц.

5.4. ВЫВОДЫ ПО ПЯТОЙ ГЛАВЕ

1. Анализ по разработанной методике расчета кпд дуг позволил объяснить увеличение удельного расхода электроэнергии в дуговых сталеплавильных печах в 1980-е годы при увеличении вводимой в эти годы в печи мощности.

2. Проведенные расчеты кпд дуг показали, что 1970-е годы длина дуг равнялась заглублению дуг в металл и шлак, что обеспечивало высокий кпд дуг т|д = 0,86-0,88 и низкий удельный расход электроэнергии в печах W - 485 кВт-ч/т.

3. В результате расчета теплообмена и кпд дуг дуговых сталеплавильных печей выявлено следующее. Увеличение мощности печей с целью повышения производительности за счет увеличения напряжения электропечного трансформатора при неизменных токе и высоте шлака не увеличивает производительность печей, а ведет к увеличению длины дуг, снижению кпд дуг и увеличению расхода электроэнергии на тонну выплавляемой стали.

4. Анализ кпд дуг печей в 1980-е годы показывает, что увеличение мощности печей происходило за счет преимущественного увеличения напряжения электропечного трансформатора, которое повлекло увеличение длин дуг. Увеличение тока в эти годы не обеспечило полного заглубления дуг в металл, оставалась открытой 15-20% длины дуг в результате чего снизился кпд дуг до % = 0,70-0,71, а удельный расход электроэнергии увеличился на 20% с 485 до 590 кВт'ч/т.

5. Увеличивать мощность электропечного трансформатора необходимо путем повышения напряжения при одновременном увеличении высоты слоя шлака за счет его вспенивания или увеличения силы тока, причем в каждом конкретном случае необходим расчет соответствия тока, напряжения, параметров короткой сети, расхода электродов. Увеличение тока, высоты слоя шлака вызовет заглубление дуги в металл, шлак, что скомпенсирует увеличение длины дуги за счет повышения напряжения и повысит кпд дуги.

6. В 1990-е годы применение устройств для вспенивания шлака в дуговых сталеплавильных печах позволило увеличить высоту слоя шлака и заглубить дуги в металл и шлак, в результате чего кпд дуг повысился, а удельный расход электроэнергии снизился до 460-480 кВт'ч/т. Использование тепла отходящих от ДСП газов для подогрева шихты, а также использование топливно-кислородных горелок для плавления шихты позволило снизить удельный расход электроэнергии к настоящему времени до 280-320 кВт-ч/т.

7. Осуществлен анализ влияния активного, индуктивного сопротивлений вторичного токоподвода ДСП на технико-экономические показатели и, в частности, на кпд дуг печей. Снижение активного сопротивления электропечной установки положительно сказывается на технико-экономических показателях печей: снижается мощность электрических потерь, увеличивается мощность дуг, уменьшается удельный расход электроэнергии. Снижение реактивного сопротивления ЭПУ до определенного оптимального значения также положительно сказывается на технико-экономических показателях печей: увеличивается активная составляющая напряжения, мощность дуг, производительность печей, снижается расход электроэнергии. Дальнейшее уменьшение реактивного сопротивления ЭПУ меньше оптимального значения, соответствующего полному заглублению дуг в металл и шлак, приводит к увеличению длины дуг, снижению кпд дуг и, как следствие, увеличению удельного расхода электроэнергии в печи.

8. Расчетом доказано, что для двух дуговых сталеплавильных печей трехфазного тока одинаковой вместимости и близкой мощности, первая из которых печь с водоохлаждаемыми стенами и футерованным сводом, вторая - с водоохлаждаемыми стенами и водоохлаждаемым сводом тепловые нагрузки на стены в два раза больше в первой печи, чем во второй, что вызвано излучением раскаленного свода в первой печи и отсутствием излучения свода во второй печи, что, в свою очередь, вызывает увеличение в два раза теплосодержания воды на выходе из водоохлаждаемых панелей первой печи по сравнению со второй.

151

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований энергетических показателей электрических дуг и способов их повышения в дуговых сталеплавильных печах получены следующие основные выводы и результаты.

1. Предложено использовать принцип приближенного подобия, при котором электрическая дуга, моделируется излучающими цилиндром малого диаметра - линейным источником излучения, погрешность при этом не превышает 5-6% для дуговых сталеплавильных печей ёмкостью 3-150 тонн.

2. Основываясь на модели электрической дуги в виде цилиндра малого диаметра - линейного источника излучения, получены аналитические выражения для расчета интенсивности (яркости) излучения, силы излучения, плотности потока излучения электрической дуги переменного и постоянного токов.

3. На основании теоретических исследований получены аналитические выражения для определения локальных и средних угловых коэффициентов излучения электрических дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов, при моделировании их линейными источниками, на поверхность ванны металла при нахождении линейных источников излучения и поверхности ванны металла во взаимоперпендикулярных плоскостях, а также в плоскостях, пересекающихся под острым и тупым углом.

4. Разработана методика расчета коэффициента полезного действия дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов, которая позволяет анализировать и прогнозировать расход электроэнергии в печах, выбирать рациональные энергетические режимы плавки стали в электропечах. Расчет и анализ кпд дуг печей трехфазного и постоянного токов позволил выявить зависимость расхода электроэнергии от вида используемого для питания печей тока.

5. В дуговых сталеплавильных печах малой и средней вместимости (1,5-25 т) коэффициент полезного действия дуг больше в печах трехфазного тока, чем в печах постоянного тока, что сказывается на удельном расходе электроэнергии, который меньше в печах трехфазного тока. В дуговых сталеплавильных печах большой вместимости (80-150 т) кпд дуг больше в печах постоянного тока по сравнению с печами трехфазного тока в результате чего в печах постоянного тока меньше удельный расход электроэнергии по сравнению с аналогичными по мощности и вместимости печами трехфазного тока.

6. Предложены способы плавки стали в дуговых сталеплавильных печах трехфазного и постоянного токов малой, средней, большой вместимости позволяющие совместить преимущества электропечей трехфазного и постоянного токов, при которых ожидается снижение обвалов шихты, обрывов и коротких замыканий дуг, снижение фликкера, шума и пылевыделений, повышение кпд дуг и снижение удельного расхода электроэнергии, повышение производительности печи.

7. Расчет и анализ кпд дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного тока показал следующее. Увеличение мощности печей с целью повышения производительность за счет увеличения напряжения электропечного трансформатора при неизменных токе и высоте шлака не увеличивает производительность печей, а ведет к увеличению длины дуг, снижению кпд дуг и увеличению расхода электроэнергии на тонну выплавляемой стали.

8. Показано, что увеличивать мощность электропечного трансформатора необходимо путем повышения напряжения при одновременном увеличении высоты слоя шлака за счет его вспенивания или увеличения силы тока, причем в каждом конкретном случае необходим расчет соответствия тока, напряжения, параметров короткой сети, расхода электродов. Увеличение тока, высоты слоя шлака вызовет заглубление дуги в металл, шлак, что скомпенсирует увеличение длины дуги за счет повышения напряжения и повысит кпд дуги.

9. В работе доказано, что для каждой дуговой сталеплавильной печи трехфазного тока существует рациональное значение индуктивного сопротивления уменьшения которого ниже данного рационального значения влечет за собой уменьшение кпд дуг и увеличение потребления электроэнергии печью.

Результаты диссертационной работы используются в ОАО СКБ Сибэлектротерм при создании конструкций дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов типа ДСП-ЗОИ 1, ДСП-50ИЗ, ДСП-100И6, ДСП-100И7, ДСПТ-12И1, ДСПТ-25И1.

1. Лопухов Г.А. Эволюция электросталеплавильного производства к 2010 году // Электрометаллургия.2002.№5.С.2-3.

2. Grasjean Y.G., Destannes Ph., Maurer G., Невчин С., Takapaski V/ Etude et development du four clectrigue monoare a courant continu FRP // Reviewmetall. 1992. №2. P. 147-154.

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

4. Gianni Gensinu, Valerio Garritto. New developments in electric are furnace technology // Metallurgical Plant and Technology. 1991.№1. P.52-54.

5. Окороков H.B. Дуговые сталеплавильные печи. M.: Металлургия. 1971. 344 с.

6. Никольский Л.Е., Смоляренко В.Д., Кузнецов Л.Н. Тепловая работа дуговых сталеплавильных печей. М.: Металлургия. 1971. 344 с.

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

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

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

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

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

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

13. Klein К-Н., Paul G. Upgrading of management philosophi, eguipment and operation at Badische Staplwerke AG // Ironmak and Steelmak. 1987. №1. P. 35-40.

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

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

16. Никольский JI.E., Зинуров И.Ю. Оборудование и проектирование электросталеплавильных цехов: Учебное пособие. М.: Металлургия, 1993. 272 с.

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

18. Сосокин О.М., Кудрин В.А. Водоохлаждаемый свод электродутовой печи. М.: Металлургия, 1985. 144 с.

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

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

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

22. Свенчанский А.Д., Макаров А.Н. Расчеты теплообмена излучением и прогнозирование износа футеровки в ДСП // Электротермические процессы и установки: Сб. тр. / ЧГУ. 1984. С.3-7.

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

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

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

26. Влияние мощности дуг на тепловую работу футеровки / В.Д. Смоляренко, Н.И.Щадрич, А.Ф. Моржин, 3.JI. Трейзон, Р.И. Спелицин, А.Н. Попов // Исследование в области промышленного электронагрева: Сб. тр. / ВНИИЭТО. 1974. С. 94-98.

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

28. Егоров А.В., Моржин А.Ф. Электрические печи. М.: Металлургия, 1975. 351 с.

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

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

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

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

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

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

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

36. Телегин А.С., Швыдкий B.C., Ярошенко Ю.Г. Тепломассоперенос. М.: Металлургия, 1995. 400 с.

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

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

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

40. Блох А.Г., Журавлев Ю.А., Рыжков JI.H. Теплообмен излучением: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. 432 с.

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

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

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

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

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

46. Адрианов В.Н. Основы радиационного и сложного теплообмена. М.: Энергия, 1972. 463 с.47.3игель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением. М.: Мир, 1975. 934 с.

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

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

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

50. Mengus M.P., Viskanta R. On radiative properties of polydispersions // Combust Seine and Technicke. 1985, Vol. 44. P. 143159.

51. Viskanta R., Ungan A., Mengus M.P. Predictions of radiative properties of pulverized coal and fly-ash polydispersions // ASME Publication 81HT24. 1981. P.l-ll.

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

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

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

55. Макаров А.Н., Мошкова Е.М., Макаров Р.А. Расчет кпд дуг дуговых сталеплавильных печей // В сб.: Электросбережение, электроснабжение, электрооборудование. Тез. докл. науч.-тех. и метод, конференции. М.: Электрика, 1996. С. 18-19.

56. Макаров А.Н., Макаров Р.А. Аналитический метод определения кпд дуг сталеплавильных печей // Электротехнология: сегодня и завтра. Тез. докл. Всеросс. науч. конф. ЭТ-97. Чебоксары: ЧГУ, 1997. С.10-11.

57. Макаров А.Н., Макаров Р.А., Острик В.В. Математическая модель для расчета угловых коэффициентов излучения дуг сталеплавильных печей // Электротехнология: сегодня и завтра. Тез. докл. Всеросс. науч. конф, ЭТ-97, Чебоксары: ЧГУ, 1997. С.55-56.

58. Макаров А.Н., Макаров Р.А., Мошкова Е.М. Влияние реактивного сопротивления токоподвода на электрические характеристики дуговых сталеплавильных печей //Материалы юбилейной конф. ученых Тверского госуд. техн. ун-та. Тверь: ТГТУ, 1998. С.31-32.

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

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

61. Макаров А.Н., Макаров Р.А., Острик В.В., Сутягин В.А. Энергосбережение при выплавке стали в машиностроительном и металлургическом производствах // Энергосбережение в промышленности. Сб. тр. Тверь: ТГТУ, 1999. С.4-7.

62. Макаров Р.А. Влияние реактивного сопротивления токоподвода на потребление электроэнергии дуговыми сталеплавильными печами // Энергосбережение в промышленности. Сб. тр. Тверь: ТГТУ, 1999. С.22-26.

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

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

65. Макаров A.H., Макаров P.А., Зуйков P.M. Определение коэффициента полезного действия дуг дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов // Известия вузов. Черная металлургия. 2001. №2. С.12-17.

66. Макаров А.Н., Макаров Р.А., Зуйков P.M. Анализ кпд дуг дуговых сталеплавильных печей постоянного и трехфазного тока // Электротехника, электромеханика, электротехнологии: Труды 4-й Междунар. конф. М.: Изд-во МЭИ, 2000. С.397-398.

67. Макаров А.Н., Макаров Р.А., Чернышев Д.В. Анализ кпд дуг дуговых сталеплавильных печей // Электроснабжение, энергосбережение, электроремонт: Тез.докл. Федераль. Науч.-техн. конф. Новомосковск: НИ РХТУ, 2000. С. 116-117.

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

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

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

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

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

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

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

75. Экономия электроэнергии в дуговых сталеплавильных печах / Ю.Н. Тулуевский, И.Ю. Зинуров, А.Н. Попов, B.C. Галян М.: Энергоатомиздат, 1987. 104 с.

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

77. Макаров B.C., Макаров А.Н. Дуговые печи. М.: МЭИ, 1991.91 с.

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

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

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

81. Патент 2105819 (RU 2105819 CI). C21C5/52. Способ плавки стали в дуговой печи / А.Н. Макаров, Р.А. Макаров // Изобретения.1998. №6. С. 25.

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

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

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

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

86. Электрические промышленные печи. Дуговые печи и установки специального нагрева: Учебник. / А.Д. Свенчанский, И.Т. Жердев, A.M. Кручинин, Ю.М. Миронов, А.Н. Попов. М.: Энергоиздат, 1981, 296 с.

87. Автоматическое управление электротермическими установками // A.M. Кручинин, К.М. Махмудов, Ю.М. Миронов и др. М.: Энергоиздат, 1986. 416 с.91 .Смоляренко В.Д. Высокомощные дуговые сталеплавильные печи. М.: Энергия, 1976. 104 с.

88. Электрооборудование и автоматика электротермических установок: Справочник / Под ред. А.П. Альтгаузена, М.Д. Беришцкого, М.Я. Смелянского, В.М. Эдемского. М.: Энергия, 1978. 304 с.

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

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

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

92. Макаров Р. А. Методы увеличения кпд дуговых сталеплавильных печей // Проблемы энергосбережения. Теплообмен в электротермических и факельных печах и топках. Материалы Междунар. науч.-техн. конф. Тверь: ТГТУ, 2001. С.21-24.

93. Макаров Р.А., Филинов В.А. кпд дуговых сталеплавильных печей трехфазного и постоянного токов // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Тезисы докл. 9-й Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. Т.2. М.: МЭИ, 2003. С.134-135.

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