Сравнение некоторых показателей работы дуговых печей переменного и постоянного тока

Печной типаж

Сравнение некоторых показателей работы дуговых печей переменного и постоянного тока

При строительстве металлургических мини-заводов во всем мире, как правило, отдают предпочтение двум типам сталеплавильных печей:

· дуговым электропечам трехфазного переменного тока с высоким полным электрическим сопротивлением контура и вторичным напряжением 1000 В и более (ДСП);

· и дуговым печам постоянного тока (ДППТ) с одним катодом.

Агрегаты этих типов имеют некоторые отличия в технико-экономических характеристиках, которые принципиальными назвать нельзя. Однако в определенной степени они могут повлиять на выбор сталеплавильного оборудования для оснащения того или иного металлургического мини-предприятия.

ДППТ и ДСП: преимущества и недостатки

Несомненно, некоторые особенности применения постоянного тока для плавки стали положительно влияют на технологический процесс. Так, например, под воздействием электродинамических сил, возникающих при прохождении постоянного тока через ванну жидкого металла, происходит достаточно эффективное ее перемешивание. Это ускоряет плавление и позитивно влияет на процессы окисления углерода в расплаве и его рафинирование.

Практически все ДППТ являются одноэлектродными и отличаются между собой количеством и конструктивным исполнением подового электрода (анода). Наличие подовых электродов увеличивает толщину и массу подины, усложняет конструкцию, текущий ремонт и повышает расход подовых огнеупоров, однако это компенсируется снижением расхода стеновых огнеупоров. Поэтому суммарный расход огнеупоров для электропечей ДППТ ниже и составляет в среднем около 4кг/т против 6 кг/т для крупных трехфазных ДСП.

Вместе с тем сопоставительные исследования свойств электрической дуги постоянного и переменного тока показали, что дуга постоянного тока характеризуется пониженным значением градиента потенциала в столбе, что для обеспечения выделения требуемой мощности вызывает необходимость увеличения ее длины до 0,8-1,0 м. В конце плавления шихты это приводит к росту потоков излучения на стены и свод печи и увеличению тепловых потерь. Поэтому, несмотря на более высокую, чем в трехфазных ДСП, скорость нагрева и плавления металла, ДППТ не в состоянии обеспечить существенного повышения производительности.

При этом наличие в ДППТ проводника, соединяющего анод печи с трансформаторной подстанцией, определяет необходимость строительства и обслуживания шинной галереи под ванной печи. А из-за ввода в электрическую цепь тиристорного или диодного преобразователя капитальные затраты на печь постоянного тока увеличиваются и в целом стоимость ДППТ в полтора раза выше, чем аналогичной ДСП.

Какую печь выбирают

По мнению специалистов компании Danieli, концепцию печи постоянного тока обычно выбирают с целью уменьшения расхода графитированных электродов. Однако опыт показал, что одноэлектродная дуговая печь постоянного тока имеет ограниченное преимущество в сравнении с дуговой печью переменного тока с высоким импедансом. По расчетам (эксплуатационные показатели для больших печей в открытой печати отсутствуют), в одноэлектродной ДППТ вместимостью свыше 80 т расход электродов может быть даже выше, чем в современной ДСП, вследствие ограниченной проводимости существующих типоразмеров электродов.

Сами производители стали выбирают тип электропечи, исходя из условий их эксплуатации, наличия или отсутствия мощных электропитающих сетей, обеспеченности металлошихтой различного вида и качества, обеспеченности топливом и кислородом и др. К примеру, германская акционерная компания Badische Stahlwerke GmbH перед установкой новой электропечи провела собственные исследования, на основании которых придерживается традиционных технических решений:

· в распоряжении пока нет новых технологий с очевидными существенными преимуществами;

· применение традиционной технологии позволяет ограничить риск, например, запрета органами по охране окружающей среды;

· изменение технологических режимов процесса плавки, которые влияют на выбросы, должно быть минимальным;

· нужно свести до минимума любой риск потерь в производстве и появление дополнительных издержек;

· предпочтение надо отдать тем технологиям, которые уже освоены персоналом завода.

С учетом этого в январе 1997г. на мини-заводе Badische Stahl-werke GmbH начала работать 80 т ДСП, изготовленная компаниями Concast Standard АG и Badische Stahl Engineering GmbH.