Науковий вісник НГУ

Енергоефективні рішення дугової сталеплавильної печі ливарного класу

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №3 2021

Останнє оновлення: 25 червня 2021

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 3434

Authors:

С. М. Тімошенко, orcid.org/0000-0003-4221-9978, Донецький національний технічний університет, м. Покровськ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

М. В. Губинський, orcid.org/0000-0003-3770-4397, Національна металургійна академія України, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Е. М. Нємцев, orcid.org/0000-0002-2447-3879, Донецький національний технічний університет, м. Покровськ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021, (3): 081 - 087

https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-3/081

Abstract:

Мета. Обгрунтування рішень, спрямованих на зниження втрат теплоти, головним чином, футеровкою при вимушених простоях печі і сталеплавильною ванною в умовах традиційно низької питомої потужності трансформатора.

Методика. Математичне моделювання процесів тепломасообміну та чисельний експеримент.

Результати. Розроблена математична модель енерготехнологічних процесів у робочому просторі дугової печі для аналізу й мінімізації енергоспоживання в добовому виробничому циклі. Ураховуються геометричні й режимні параметри, зокрема: енергоефективність дуги при еволюції колодязів під електродами у процесі плавлення шихти; циркуляція розплаву при барботажі ванни інертним газом, що вводиться через донну пористу пробку; втрати енергії на акумуляцію теплоти футеровкою, з охолоджувальною водою та з пилогазовим середовищем.

Наукова новизна. Уперше обгрунтована концепція підвищення енергоефективності дугової печі, заснована на наступному комплексі рішень: збільшення питомої введеної потужності за рахунок зниження садки при даній продуктивності; зменшення коефіцієнта форми ванни (відношення діаметра до глибини) з традиційного 5 до 2,5 і, відповідно, її поверхні, що випромінює, шляхом поглиблення; оптимізація відносної площі охолоджуваної поверхні стін і зводу, де не використовується масивна теплоємна футеровка; застосування енергозберігаючих водоохолоджуваних елементів із просторовою структурою, що сприяє утворенню теплоізолюючого й теплоакумулюючого гарнісажу.

Практична значимість. Реалізація комплексу енергоефективних рішень в умовах 6 й 12-т типових електродугових печей ливарного класу забезпечує зниження витрати електроенергії та споживання вогнетривів на 13–15 і 28–30 % відповідно, без істотної зміни інфраструктури виробництва за рахунок скорочення втрат енергії, головним чином, на акумуляцію теплоти футеровкою, та інтенсифікації процесів тепломасообміну у примусово перемішуємій «глибокій» ванні.

Ключові слова: електродугова піч, енергоефективність, «глибока» ванна, тепломасоперенос, водоохолоджувані елементи

References.

1. Guo, D., & Irons, J. (2003). Modeling of radiation intensity in an EAF. Third International Conference of CRD in the Minerals and process industry, (pp. 223-228). CSIRO, Melbourne, Australia.

2. Gonsalez, O., Ramirez-Argaez, M., & Conejo, A. (2010). Effect of arc length on fluid flow and mixing phenomena in electric arc furnace. ISIJ International, 50(1), 1-8.

3. Gruber, J-C., Echterhof, T., & Pfeifer, H. (2016). Investigation on the Influence of the Arc Region on Heat and Mass Transport in an EAF Freeboard using Numerical Modeling. Steel research international, 87(1), 15-28. https://doi.org/10.1002/srin.201400513.

4. Kawakami, М., Takatani, R., & Brabie, L. (1999). Heat and mass transfer analysis of scrap melting in steel bath. Tetsu to Hagane, 85(9), 658-665.

5. Li, J., Provatas, N., & Irons, G. (2008). Modeling of scrap melting in the heel of an EAF. Iron & Steel Technology, 5(3), 216-223.

6. Logar, V., Dovžan, D., & Škrjanc, I. (2012). Modeling and validation of an electric arc furnace. ISIJ International, 52(3), 402-423.

7. Opitz, F., & Treffinger, P. (2016). Physics-based modeling of electric operation, heat transfer, and scrap melting in an AC electric arc furnace. Metallurgical and Material Transactions, 47, 1489-1503. https://doi.org/10.1007/s11663-015-0573-x.

8. Stankevich, Yu., Timoshpol’skii, V., Pavlyukevich, N., German, M., & Grinchuk, P. (2009). Mathematical modeling of the heating and melting of the metal charge in an electric arc furnace. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 82(2), 221-235.

9. Mironov, Yu. M., & Petrov, V. G. (2010). Thermal losses and power efficiency of arc steelmaking furnaces. Metally (Russian Metallurgy), 12, 1141-1144.

10. Timoshenko, S., Stovpchenko, A., Kostetski, Yu., & Gubinski, M. (2018). Energy efficient solutions for EAF steelmaking. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 88(1), 18-24.

11.Toulouevski, Yu., & Zinurov, I. (2010) Innovation in Electric Arc Furnaces. Scientific Basis for Selection. Berlin (Germany): Springer-Verlag.

12. Biswas, S., Peaslee, K., & Lekakh, S. (2012). Melting energy efficiency in steel foundries. AFS Transactions 2012 American Foundry Society, Schaumburg, Il. USA, 449-456.

13. Timoshenko, S.M., Doroshenko, A.V., Dyadkov, B.P., Tischenko, P.I., & Onischenko, S. P. (2018). Energy-efficient solutions for the modernization of low-tonnage arc furnaces of foundry class. Metall i lyt’e Ukrayny (Metal and casting of Ukraine), (3-4), 34-40.

14. Timoshenko, S.N. (2016). Computer modeling bath geometry to improve energy efficiency of electric arc furnace. System Technologies. Regional interuniversity collection of scientific works, 3, 33-39.

15. Timoshenko, S.M., & Gubinski, M.V. (2019). Deep bath – a way to intensification of heat and mass transfer processes and increase of energy efficiency of the arc steelmaking furnace. Metall i lyt’e Ukrayny (Metal and casting of Ukraine), (10-12), 8-17.

16. Ghosh, A. (2000). Secondary Steelmaking. Principles and Applications. CRC Press. ISBN 9780849302640.

17. Mazumdar, D., & Guthrie, R.I. (2010). Modeling Energy Dissipation in Slag-Covered Steel Baths in Steelmaking Ladles. Metallurgical and Materials Transactions B, 41, 976-989. 

18. Howell, J., Pinar Mengüç, M., & Siegel, R. (2016). Thermal Radiation Heat Transfer. CRC Press. Taylor & Francis Group LLC. ISBN-13: 978-1466593268. ISBN-10: 1466593261.

• < Попередня
• Наступна >