В пособии рассматривается основное оборудование черной металлургии – дуговые сталеплавильные, рудно-термические печи и установки специального нагрева, а также вопросы теории дуги и электрических цепей с дугами, технологии и конструкции изучаемого оборудования.
Основу пособия составляют материалы курса лекций «Теория и практика применения дуговых печей», подготовленных авторским коллективом в рамках проекта ТEMPUS Европейского сообщества 511086-TEMPUS-1-2010-1-DE-TEMPUS-JPCR «Обучение аспирантов российских университетов энергоэффективным электротехнологиям».
Адресовано студентам и аспирантам электромеханических, электротехнологических специальностей, а также специалистам, разрабатывающим электродуговые установки.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Список сокращений и обозначений 4
1. Краткая история развития дуговых электропечей 5
2. Теория электрической дуги 10
2.1. Электрическая дуга как один из видов разряда в газе 10
2.2. Дуга постоянного тока 12
2.3. Дуга переменного тока 19
3. Дуговые сталеплавильные печи 33
3.1. Система электроснабжения дуговой печи 34
3.2. Высоковольтное оборудование 36
3.3. Печной трансформатор 40
3.4. Вторичный токоподвод 45
3.5. Электроды 52
3.6. Футеровка печи 58
3.7. Стеновые водоохлаждаемые панели 60
3.8. Свод печи 62
3.9 Механизмы дуговой сталеплавильной печи 64
3.10. Конструктивные особенности современных сверхмощных
дуговых сталеплавильных печей 67
4. Эквивалентные схемы электродуговых печей 76
4.1. Однофазная эквивалентная схема 76
4.2. Уравнения цепи при синусоидальном режиме 78
4.2.1. Электрические и рабочие характеристики 78
4.2.2. Круговая диаграмма 82
4.2.3. Выбор электрического режима 86
4.2.4. Электрические характеристики с учетом искажения тока дуги
и потерь в энергосистеме 90
4.3. Трехфазная векторная диаграмма, перенос мощности между
фазами 96
4.4. Модель трехфазного несимметричного электропечного контура
с дугами 101
4.5. Модель трехфазного электропечного контура с учетом
нелинейности дуг 108
4.6. Электродинамические взаимодействия между фазами вторичного
токоподвода ДСП 114
5. Различные аспекты эксплуатации дуговых сталеплавильных печей 121
5.1. Технология плавкИ стали в ДСП 121
5.2. Инновации в современных печах 126
5.3. Топливно-энергетический баланс электродуговой печи 132
5.4. Влияние ДСП на питающую сеть («фликер-эффект») 137
5.5. Дуговые печи постоянного тока 146
5.6. Численное моделирование ДСП 152
6. Вакуумные дуговые печи 158
6.1. Принцип действия и классификация вакуумных дуговых печей 158
6.1.1. Вакуумно-дуговые печи для плавки в кристаллизаторе 160
6.1.2. Вакуумные дуговые печи для плавки в гарнисаже 162
6.2. Рабочий процесс в вакуумных дуговых печах 164
6.3. Дуговой разряд в вакууме 167
6.4. Энергетические характеристики вакуумных дуговых печей 170
7. Рудно-термические установки 173
7.1. Общая характеристика рудно-термических установок 173
7.2. Технологические процессы и их влияние на конструкцию
рудно-термических электропечей 174
7.3. Самоспекающиеся электроды 186
7.4. Короткая сеть РТП 190
7.5. Энергетические характеристики рудовосстановительных печей 195
Библиографический список 198