Разработка алгоритмов и систем управления дуговыми сталеплавильными печами, снижающих поломки электродов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.10, кандидат наук Маслов, Дмитрий Владимирович

  • Маслов, Дмитрий Владимирович
  • кандидат науккандидат наук
  • 2014, Москва
  • Специальность ВАК РФ05.09.10
  • Количество страниц 144
Маслов, Дмитрий Владимирович. Разработка алгоритмов и систем управления дуговыми сталеплавильными печами, снижающих поломки электродов: дис. кандидат наук: 05.09.10 - Электротехнология. Москва. 2014. 144 с.

Оглавление диссертации кандидат наук Маслов, Дмитрий Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКЦИЙ,

МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ, СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

1.1 Анализ конструкций и классификация дуговых сталеплавильных печей

1.2 Обзор методов снижения вероятности поломок электродов

1.3 Формулирование целей и задач диссертационной работы

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ МЕХАНИЧЕСКОГО

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОДА С ШИХТОЙ

2.1 Анализ причин поломок электродов

2.2 Принцип построения механизма перемещения электрода

2.3 Разработка математического описания и исследование механической части РМ

2.4 Разработка математической модели удара электрода в шихту

2.5 Математическая модель системы

«механизм перемещения - электрод - шихта»

2.6 Исследование процессов взаимодействия электрода с шихтой

2.7 Принцип построения регулятора мощности ДСП

2.8 Выводы по главе II

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ

УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО РЕГУЛЯТОРА МОЩНОСТИ ДСП

3.1 Разработка уточненной структурной схемы

регулятора мощности ДСП

3.2 Исследование регулятора мощности ДСП на

имитационной модели

3.3 Настойка и исследование уточненной математической

модели регулятора мощности ДСП

3.4 Разработка и исследование усовершенствованного регулятора мощности ДСП, исключающего поломки электродов

3.5 Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ

4.1 Разработка методики экспериментального исследования механизма удара

4.2 Результаты экспериментов и их обработка

4.3 Разработка методики экспериментального определения

упругих свойств шихты

4.4 Определение зависимости коэффициента упругости шихты

от ее насыпной плотности

4.5 Реализация системы управления ДСП

4.6 Выводы по главе 4

ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ПРИВЛЕКАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЕКТА ПО РЕАЛИЗАЦИИ НОВОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ В ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Электротехнология», 05.09.10 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка алгоритмов и систем управления дуговыми сталеплавильными печами, снижающих поломки электродов»

ВВЕДЕНИЕ

Плавильные агрегаты, применяющие электрическую энергию в качестве средства для получения технологического тепла, имеют значительные теплотехнические, технологические, конструктивные и экологические преимущества [57]. Наибольшее распространение получили дуговые сталеплавильные печи прямого нагрева, в которых электрическая дуга горит между электродом и нагреваемым (плавящимся) металлом. Большая мощность и высокая температура электрической дуги позволяют быстро нагревать и плавить шихту, при этом температура нагрева расплавленного металла может быть существенно выше, чем в других плавильных агрегатах. Дуговая электропечь имеет сравнительно небольшие размеры, дуга в печи горит в непосредственной близости от шихты, поэтому передача тепла шихте значительно облегчается и ускоряется.

Тенденции последних лет показывают стремительное развитие мировой металлургии, и, как следствие, выплавка стали увеличивается ежегодно [9,26].

Все больше стран предпочитают использовать для получения стали электродуговой способ. Общемировые тенденции направлены на рост электросталеплавильного и кислородно-конвертерного способов производства стали.

На сегодняшний день доля производства стали в ДСП растет с каждым годом. По состоянию на 2011 год она составляла 28%. По прогнозам к 2015 она составит 37%, постепенно вытесняя с рынка мартеновский способ, в связи с его экологическими и энергетическими параметрами.

Совокупность роста потребностей в стали и увеличение роли электросталеплавильного производства приводит к необходимости создания новых дуговых электроустановок и модернизации уже существующих комплексов, а конкурентоспособный рынок требует постоянно улучшать характеристики создаваемых установок и повышать их производительность.

На протяжении всей истории создания и эксплуатации дуговых сталеплавильных печей ДСП усовершенствовалась их конструкция, система питания и претерпела значительные изменения система управления электроустановками. На сегодняшний день уже считаются отработанными конструктивные решения и системы питания ДСП. В связи со значительным расширением элементной базы и компьютерных технологий одним из основных методов повышения производительности электроустановок является разработка новых алгоритмов управления элементами, подводящими и регулируемыми мощность, вводимую в ванну печи — регулятором мощности ДСП.

В последнее время наиболее широкое применение получают дуговые сталеплавильные печи постоянного тока, лишенные многих недостатков печей переменного тока, таких как угар металла, обильные пылегазовыбрасы, отсутствие перемешивания расплава, большой угар графитированных электродов, интенсивный шум, резкопеременный характер нагрузок на системы электроснабжения, высокий расход электроэнергии и т.д. [53,58]. Поэтому в качестве объекта исследования целесообразно рассматривать дуговые печи постоянного тока ДППТ. Не смотря на существенные конструктивные и технологические различия между ДСП и ДППТ, разницы в принципах построения регуляторов мощности нет. Поэтому все предложенные в данной работе методы, модели и алгоритмы с незначительными изменениями могут быть использованы в ДСП.

На основании вышеизложенного задача поисков новых алгоритмов управления ДСП и создание регулятора мощности, исключающего поломки электродов, на сегодняшний день, является актуальной.

Цель диссертационной работы: - разработка алгоритмов и систем управления дуговыми сталеплавильными печами, снижающих поломки электродов.

Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Анализ особенностей технологического процесса плавки металла в дуговой печи, режимов работы электрооборудования и механизмов, уровня и тенденций развития систем управления и приводов перемещения электродов, конструктивных и компоновочных решений печей.

2. Выявление причин и последствий поломок электродов в ДСП.

3. Разработка моделей взаимодействия электрода и шихты.

4. Экспериментальное исследование свойств шихты.

5. Экспериментальное исследование механизма удара электрода в шихту.

6. Разработка математической модели регулятора мощности ДСП, учитывающей взаимодействие электрода и шихты.

7. Исследование влияния параметров привода и шихты на допустимую скорость перемещения электрода, не вызывающей его поломки.

8. Реализация алгоритмов и систем автоматического управления обеспечивающих снижение поломок электродов и экспериментальные исследования системы.

В первой главе проводится анализ состояния развития конструкций и

механизмов перемещения электродов дуговых печей, систем управления и

электропитания. Рассматриваются особенности технологического процесса

плавки в ДП. Отмечается вклад отечественных и зарубежных исследователей

в решение проблемы построения комплекса, включающего ДСП, источник

питания и систему управления. Показана целесообразность проведения

исследований по совершенствованию алгоритмов и систем управления

дуговыми сталеплавильными печами (ДСП), снижающих вероятность

поломки электродов в процессе плавки.

Вторая глава посвящена разработке моделей механической части

привода электрода и исследованиям, основывающимся на

экспериментальных данных, взаимодействия электрода с шихтой.

Разработанная математическая модель механизма перемещения электрода

при соударении с шихтой позволяет исследовать механические процессы,

протекающие в электроде при ударе. Кроме того, она является инвариантной

6

относительно типа привода. Анализ полученных на ней характеристик показал необходимость учета механизма удара при построении регулятора мощности ДСП.

Третья глава посвящена разработке и исследованию регулятора мощности ДСП, учитывающего механические процессы, протекающие при ударе электрода с шихтой. Анализируются влияние различных факторов на механическую целостность электродов и предлагаются решения по предотвращению их поломок. Разрабатываемая система позволяет учитывать возникающий при касании электрода с шихтой во время зажигания дуги механический момент, действующий на привод в качестве дополнительной нагрузки. Кроме того, созданная система позволяет определять величину усилия, возникающего в электроде при ударе в шихту в зависимости от параметров привода и свойств используемой шихты.

В четвертой главе разрабатывается методика экспериментального исследования на действующих дуговых печах механической части регулятора мощности, механических процессов, происходящих во время удара электрода о шихту, и приводится экспериментальное определение упругих свойств шихты.

В пятой главе проводится экономический анализ разработанной системы для конечного потребителя. Приводится сравнение экономических параметров до и после внедрения усовершенствованного регулятора мощности и показывается экономическая привлекательность проекта.

Разработанная система была реализована и внедрена ООО «НПФ КОМТЕРМ» при проектировании дуговых печей ДП-0,05 и ДП-0,1МТ в рамках модернизации лабораторного комплекса Государственного научного комплекса РФ ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина».

ГЛАВА 1. Анализ состояния развития конструкций, механизмов перемещения электродов, систем электропитания и управления

1.1 Анализ конструкций и классификация дуговых сталеплавильных

печей

Конструктивно-технологические особенности дуговой электропечи делают ее чрезвычайно мобильным плавильным агрегатом, позволяющим использовать разнообразные графики работы. Благодаря этому дуговые печи очень удобны для работы в фасонно-сталелитейных цехах машиностроительных заводов.

Дуговая печь имеет ряд экологических преимуществ по сравнению с другими плавильными агрегатами:

• легче и дешевле осуществить улавливание и очистку печных газов в связи с их меньшим количеством и меньшими размерами печи

• в процессе электроплавки используется и подлежит утилизации или складированию в отвалах меньшее количество шлака.

С момента начала применения дуговых печей для выплавки стали довольно быстро оформились основные направления или основные области использования дуговых печей [26].

В производственной программе дуговых печей для выплавки стали, идущей на изготовление стального фасонного литья, преобладают углеродистые марки сталей. Успешное использование дуговых печей в данном направлении стало возможным благодаря их высокой маневренности (возможности работы по любому графику) и сравнительной легкости получения перегретого металла, необходимого для производства стальных фасонных отливок сложной конфигурации. Эта область применения дуговых печей существует и в настоящее время. В плавильных отделениях современных фасоннолитейных цехов применяют обычно печи небольшой емкости с относительно небольшой удельной мощностью печного

трансформатора. Технология плавки стали, как правило, проста и заключается в ведении одношлакового процесса. Постепенно в сортаменте таких цехов появились и легированные стали, правда, в небольшом объеме [9, 27, 47].

Применение дуговых печей в направлении получения преимущественно низко- и среднелегированных сталей, в том числе, подшипниковых и идущих на изготовление проката, вызвано возможностью регулировать состав атмосферы печи, переплавлять без больших потерь высоколегированные отходы нержавеющих, быстрорежущих и прочих сталей, а при необходимости, осуществлять легирование расплава в ванне дуговой печи с высокой степенно усвоения легирующих элементов.

С начала 1960-х годов оформилось и быстро развивается еще одно направление использования дуговых сталеплавильных печей — производство рядовых углеродистых сталей для изготовления проката, в том числе и листового проката. В настоящее время это направление по объему производимого металла существенно превосходит все остальные как в развитых зарубежных странах, так и в нашей стране и в странах третьего мира. Благодаря этому во всем мире объем производства электростали постоянно увеличивается, а доля электростали в общем объеме производства стали в таких наиболее экономически развитых странах, как Япония и США, превышает 40 %. Около 40 % в общем производстве стали составляет производство электростали в Китае, вышедшем на первое место по объему выплавляемой стали. Доля электростали в общем объеме производства стали в нашей стране пока не превышает 30% [9,26].

Благодаря описанным выше преимуществам дуговой печи

электросталеплавильное производство имеет хорошие перспективы

применения в обозримом будущем, как во всем мире, так и в России.

Современные сверхмощные дуговые сталеплавильные печи практически

сравнялись по производительности с кислородными конверторами. Поэтому

для производства рядовых сталей во всем мире предпочитают строить заводы

9

с электросталеплавильными цехами. Состояние мировой энергетики и мировые ресурсы лома позволяют идти таким путем [10].

В нашей стране также имеется потенциальная возможность интенсивного развития (и модернизации) электросталеплавильного производства. Необходимыми условиями для этого являются: инвестиции в отрасль в нужном объеме; развитие и реформа энергетики России; бережное отношение к имеющимся запасам лома; подъем и развитие отечественного машиностроения; помощь правительства отечественной металлургии.

Существующие в настоящее время дуговые сталеплавильные печи можно классифицировать по следующим признакам.

1. По виду используемого тока дуговые печи подразделяются на печи постоянного и переменного тока.

2. По емкости ДСП можно разделить на печи малой емкости (до 20 т), средней (21 т + 75 т) и большой (более 75 т) емкости.

3. В зависимости от удельной мощности источника питания дуговые печи подразделяются на маломощные (менее 400 кВА/т), средней мощности (400-КЮ0 кВА/т), высокомощные (600-4500 кВА/т), сверхмощные (более 800 кВА/т).

4. В зависимости от вида используемых огнеупоров различают основные и кислые печи.

5. Наличие или отсутствие водоохлаждаемых элементов позволяет выделить дуговые печи с огнеупорной футеровкой и водоохлаждаемые печи (обычно применяют водоохлаждаемые панели стен и свода).

6. В зависимости от способа выпуска различают печи с выпуском стали по желобу (классический или сифонный выпуск) и печи с донным выпуском (центральный донный, эксцентричный и эркерный).

7. В зависимости от конструкции дуговые печи бывают портальные и беспортальные.

8. Существуют двухванные печи.

9. Есть дуговые печи, оснащенные устройствами для нагрева шихты (с шахтным подогревателем, системы Констилл, Брус и др.) [9].

Общий вид современной дуговой сталеплавильной печи показан на рис. 1.1. Она оснащается следующими основными элементами:

• корпус печи;

• футеровка;

• свод;

• водоохлаждаемые элементы и система охлаждения;

• вторичный токоподвод;

• электрододержатели с механизмом перемещения;

• портал (или безпортальная конструкция) с системой подъема и поворота свода;

• механизм наклона печи;

• фундамент печи;

Рис. 1.1 Общий вид ДСП

Кроме того, в комплекс ДСП входят:

• регулятор мощности;

• печной трансформатор;

• АСУТП;

• завалочные бадьи;

• система бункеров, весодозирования и подачи шлакообразующих и легирующих компонентов в печь;

• устройство для вдувания порошкообразных материалов в ванну;

• система отбора и очистки образующихся при электроплавке газов;

• система электроснабжения.

Основное назначение дуговых печей — плавка металлов и сплавов. Существуют дуговые печи прямого и косвенного нагрева. В дуговых печах прямого нагрева дуга горит между электродами и расплавленным металлом. В дуговых печах косвенного нагрева - между двумя электродами. Наибольшее распространение получили дуговые печи прямого нагрева, применяемые для плавки черных и тугоплавких металлов. Дуговые печи косвенного нагрева применяются для плавки цветных металлов и иногда чугунов.

Дуговая печь представляет собой футерованный кожух, закрытый

сводом, сквозь отверстие в своде внутрь опущены электроды, которые

зажаты в электрододержателях.

Плавление шихты и обработка металла ведется за счет тепла

электрических дуг, горящих между шихтой и электродами [9, 34].

Конструкция дуговой печи предусматривает слив металла через

сливной носок. Скачивание шлака осуществляется через рабочее окно,

вырезанное в кожухе.

Технологический процесс плавки металла в дуговой печи

Обработка загруженной в дуговую печь твердой шихты начинается со

стадии расплавления, на этой стадии в печи зажигается дуга и начинается

расплавление шихты под электродами. По мере расплавления шихты

12

электрод опускается вниз, образуя колодцы. Особенностью стадии расплавления является неспокойное горение электрической дуги. Низкая устойчивость дуги объясняется низкой температурой в печи.

Переход дуги с одной шихты на другие, а также многочисленное обрывание дуги называется эксплуатационными короткими замыканиями, которые вызываются обвалами и перемещениями проводящих кусков шихты. Другие стадии обработки металла находятся в жидком состоянии и характеризуются спокойным горением дуг. Однако требуется широкий диапазон оперативного регулирование и высокая точность поддержания мощности, вводимой в печь. Регулирование мощности обеспечивает требуемый ход металлургической реакции [33].

Рассмотренные особенности технологического процесса требуют от дуговой печи:

• способности быстро реагировать на эксплуатационные короткие замыкания и обрывы дуги, быстро восстанавливать нормальный электрический режим, ограничивать до допустимых пределов токи эксплуатационных замыканий;

• гибкость управления мощностью, вводимой в печь.

В электроприводах механизмов печи применяют обычно асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором напряжением 380 В на мощности от 1—2 кВт в небольших печах до 20—30 кВт в более крупных печах. Двигатели приводов перемещения электродов — постоянного тока с питанием от электромашинных или магнитных усилителей, а также от тиристорных преобразователей. Эти приводы входят в состав самостоятельного агрегата — регулятора мощности печи [52, 55].

Двигатели, обслуживающие механизмы дуговых печей, работают в тяжелых условиях (пыльная среда, близкое расположение сильно нагретых конструкций печи), поэтому они имеют закрытое исполнение с теплостойкой изоляцией (краново-металлургических серий).

Рассмотрение конструкций позволяет выявить возможные способы регулирования её электрического режима:

• Изменение подводимого напряжения.

• Изменение сопротивления дуги, т.е. изменение ее длины.

В современных установках используются оба способа. Грубая регулировка режима осуществляется переключением ступеней вторичного напряжения трансформатора, точная — с помощью механизма перемещения электродов. Управление механизмами перемещения электродов осуществляется с помощью использования автоматических регуляторов мощности (АРМ).

Автоматические регуляторы мощности дуговых печей должны обеспечивать:

• автоматическое зажигание дуг;

• автоматическое устранение обрывов дуги и эксплуатационного короткого замыкания;

• быстродействие около 3 секунд при устранении обрывов дуги эксплуатационного короткого замыкания;

• апериодический характер процесса регулирования;

• возможность плавно изменять мощность, вводимую в печь, в пределах от 20-125% от номинальной и поддерживать ее с точностью 5%;

• остановку электродов при исчезновении напряжения питания.

Апериодический характер процесса регулирования необходим, чтобы

исключить опускание электродов жидкий металл, что может науглеродить его и испортить плавку, а также исключить поломку электродов при контакте их с твердой шихтой. Выполнение этого требования обеспечивает защиту от перечисленных выше режимов при аварийном или рабочем отключении печи

[9].

На электропечах малой емкости отечественного производства в качестве механизма перемещения электрода обычно использовались

электромеханические приводы с канатной передачей. Типовые схемы механизмов приведены на рис. 1.2 а) и е). В качестве исполнительного привода зачастую использовался электродвигатель постоянного тока с одно-или двухступенчатым червячным редуктором, вал которого снабжался барабаном для стального каната. Механизм перемещения выполнялся двух типов: с перемещающейся стойкой и с перемещающимся электрододержателем. Подвижная часть механизма перемещения связывалась с барабаном мотор-редуктора при помощи каната и блоков, и закреплялась в подвижных опорах - роликах. Для частичной компенсации веса подвижной части механизма и снижения мощности привода обычно использовались противовесы 4.

На серийных отечественных печах проектная максимальная скорость перемещения электрода составляла не более 1,75 м/мин. Однако на некоторых печах путем переделки редукторов были опробованы скорости перемещения до 4,5 м/мин. Экспериментально установлено, что увеличение скорости автоматического регулирования электрода в механизмах с канатной передачей не улучшает качества регулирования, а приводит к автоколебательному процессу.

Практика эксплуатации таких механизмов показала, что применяемый в качестве тягового органа канат имеет следующие недостатки:

• диаметр барабана необходимо выбирать соответственно диаметру троса, обычно равный не менее 25 диаметрам троса, что делает привод громоздким, с большим передаточным отношением и большим числом направляющих блоков;

• эксплуатация троса, особенно его замена сложна и трудоемка;

• при упоре электрода в шихту натяжение троса ослабевает и велика вероятность выпадения троса из направляющих его блоков, что приводит к запутыванию троса;

• трос является эластичным звеном (подобным пружине), упругость которого отрицательно сказывается на точности регулирования заданной длины дуги.

Последние два недостатка имеют существенное влияние при увеличенной скорости перемещения электродов.

К существенным преимуществам такого типа механизмов перемещения электрода относится малое число поломок электродов от упора в шихту. Поскольку электрод и металлоконструкции, удерживающие его, имеют механическую развязку относительно типа привода, то в момент упора на электрод действует только вес самого электрода и вес металлоконструкции.

В процессе совершенствования конструкции дуговых печей и улучшения их технических характеристик при проектировании большинства ДСП стали использовать механизмы перемещения с реечной передачей. Типовые схемы таких механизмов приведены на рис. 1.2 в) и д). Схемы перемещения электрода аналогичны канатным механизмам: с перемещающейся стойкой и с перемещающимся электрододержателем. Отличие заключается в способе механической связи подвижной части 3 с мотор-редуктором. На выходной вал червячного мотор редуктора устанавливалась шестерня 5, а к подвижной части 3 крепилась рейка, взаимодействующая с шестерней. Использование такой механической передачи исключало появление дополнительного упругого звена, по сравнению с канатным механизмом [5, 38, 39,40].

Предохранение электрода от поломки осуществляется следующим образом. В схему вводилось дополнительное упругое звено — пружина сжатия, закреплённая между рейкой и подвижной частью механизма. При ручном управлении, когда электрод упрется в шихту, электродвигатель продолжает перемещать рейку вниз, которая, преодолев жесткость пружины (жесткость и ход пружины должны быть соответственно рассчитаны и отрегулированы), нажимает на специально установленный и

отрегулированный путевой выключатель и отключает электродвигатель.

16

Электрод в этот момент будет сжиматься усилием от собственного веса плюс усилие, обусловленное жесткостью сжатой пружины. Вероятность поломки электрода в этой схеме заметно выше по сравнению с использованием канатного механизма. Но реечная передача позволяет работать на более высоких скоростях и исключает заклинивания подвижной части во время движения вниз при загрязнении направляющих, что наблюдается при использовании канатных механизмов.

Реечные и канатные механизмы перемещения электродов до сих пор эксплуатируются на заводах на старом оборудовании. Но при проектировании новых механизмов отдают предпочтение гидравлическим и механизмам, использующих в качестве механической передачи - передачу «винт-гайка».

Рис. 1.2 Типовые схемы механизмов перемещения

Гидравлические механизм перемещения получили широкое распространение. Они являются наиболее быстродействующими и в них полностью решена проблема поломок электродов в результате упора в шихту за счет использования датчиков давления. Особенности использования гидравлики позволяют безошибочно определить момент упора по

повышению давления в системе. Кроме того гидравлические регуляторы имеют малую инерцию и просты в эксплуатации и ремонте.

Недостатком гидравлических механизмов до сих пор остаются его стоимость и использование горючей жидкости (гидравлического масла) в качестве рабочей среды [32, 60].

Механизмы перемещения электрода с передачей «винт-гайка» широко используются в связи с его низкой стоимостью и простотой эксплуатации обслуживания. Кроме того при использовании передачи «винт-гайка» в отличие от канатной и реечной передачи отсутствует самохоход.

Электроды предназначены для подачи электрического тока в рабочее пространство печи к электрической дуге. Электроды дуговой сталеплавильной печи работают в крайне тяжелых условиях. Поэтому к материалу для изготовления электродов предъявляют ряд специфических требований. Они должны иметь достаточную механическую прочность при низких и высоких температурах; иметь высокую электропроводность; обладать стойкостью против окисления в рабочем пространстве печи и вне ее, обеспечивать надежный контакт в головках электрододержателей и местах соединения секций электрода, иметь невысокую стоимость. Удовлетворяют таким требованиям в настоящее время только электроды из углеродистого материала.

В подавляющем большинстве случаев на дуговых сталеплавильных печах применяют графитированные электроды круглого сечения. Качество графитированных электродов и способ подвода к ним электрического тока определяют в значительной степени величину электрических потерь печной установки, часто достигающую 10% от подводимой к печи мощности [33].

Небольшие печи, снабженные трансформаторами невысокой мощности,

работают на сравнительно небольших токах (менее 40 кА), что позволяет

использовать на них сравнительно недорогие электроды обычного качества.

Дуговые печи сверхвысокой мощности работают на очень больших токах.

Для таких печей используют специальные высококачественные электроды,

18

обладающие низким электрическим сопротивлением, более плотные и прочные, способные выдерживать высокие токовые нагрузки и значительные механические усилия, возникающие при работе сверхмощной печи, и менее подверженные поломкам. Характеристики электродов приведены в табл. 1.1

Снижению расхода электродов способствуют уменьшение пористости и повышение объемной плотности; уменьшение содержания золы в электродной массе, повышающей электрическое сопротивление электродов; снижение удельного электрического сопротивления; увеличение предела прочности электродов на изгиб (прочность на изгиб - самая низкая прочностная характеристика электродов).

Похожие диссертационные работы по специальности «Электротехнология», 05.09.10 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Маслов, Дмитрий Владимирович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Альтгаузен А.П., Бершицкий И.М., Бершицкий М. Д., и др. Электрооборудование и автоматика электротермических установок. Справочник. М.: Энергия, 1978.

2. Алямовский A.A. Компьютерное моделирование в инженерной практике. СПБ.: БВХ-Петербург, 2008.

3. Ануфриев И. Е., Смирнов А. Б. и Смирнова Е. Н. MATLAB 7.0. Наиболее полное руководство. СПб : БХВ-Петербург, 2005.

4. Брайан Р. Хунт. Matlab Д2007 с нуля! М.: Лучшие книги, 2008.

5. Буканова М.В., Жук А.Я. Анализ механизмов перемещения электродов дуговых сталеплавильных электропечей//Металурпя.Зб1рник наукових праць. 2009.-вып. 19.-С.30-32.38.

6. Бургман В. Способы загрузки современных электродуговых печей. Электрометаллургия, 1999 - №3.

7. Герман-Галкин С. Г. Matlab & Simulink. Проектирование мехатронныхсистем на ПК. СПб.: КОРОНА-Век, 2008.

8. Григорьев В.П., Нечкин Ю.М., Егоров A.B., Никольский Л.Е. Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства. М.: МИСИС. 1995.

9. Гудим Ю.А., Зинуров И.Ю., Киселев А.Д. Производство стали в дуговых печах. Конструкции, технология, материалы. Новосибирск. 2010.

10. Гудим Ю.А. Ресурсы лома и электросталеплавильное производство. Рынок вторичных металлов, 2005 - №1.

11. Дьяконов В. П. MatLab 6.5 SP1/7.0 + Simulink 5/6 основные применения. М.: СОЛОН-Пресс, 2005.

12. Ефроймович Ю. Е. Автоматика дуговых металургических печей. М. : Металлургиздат, 1952.

13. Иващенко Н. Н. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем. М.: Машиностроение, 1973.

14. Комплексная модернизация дугосталеплавильных печей (ДСП), проблемы и способы их решения/Бодров В. В. и др. // Metal Russia. 2009. -№5. - С. 30-35

15. Корреляционный анализ электродинамических колебаний электродов в дуговых сталеплавильных печах/Сапко, А. И., и др. // Электротехническая промышленность, сер. Электротермия. — 1978. вып. 8 (192). — С. 6-8.

16. Кручинин A.M., Махмудов K.M., Миронов Ю.М. Автоматическое управление электротермическими установками. Учебник для вузов/ - М.: Энергоатомиздат, 1990.

17. Кузнецов Д.М., Коробов В.К. Факторы, влияющие на эксплуатационную стойкость графитированных электродов в дуговых электропечах. Металлург, 2000 - №6.

18. Лапшин И.В. Автоматизация технологических процессов дуговой сталеплавильной печи. - М.: ООО «Квадратум», 2002.

19. Лапшин И. В. Автоматизация дуговых печей. М.: б.н., 2004.

20. Мазуров В. М. Автоматические регуляторы в системах управления и йхнастройка.// Компоненты и технологии. — 2003. №3-6.

21. Малая универсальная электрическая дуговая печь ДП-0,1 / Елизаров К. А., и др. // Литейщик России. 2010. - №2. - С. 41-44.

22. Маринченко В. А. Электрооборудование дуговых печей трехфазного тока. М.: Металлургиздат, 1955.

23. Методы классической и современной теории автоматического управления. Учебник в 5-и тт. Под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. М. : МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004.

24. Минеев А. Р., Коробов А. И., Погребисский М. Я. Моделирование электротехнологических процессов и установок. М.: Компания Спутник+, 2004.

25. Наумов, Е. А., Капитанов, В. И., Минеев, Р. В. Влияние существенных нелинейностей на качество регулирования ДСП с учетом случайных

воздействий// Электротехническая промышленность, сер. Электротермия. —1974.-вып. 2 (138).-С. 7-9.

26. Направления развития электросталеплавильного производства. Амелинг Д. (и др.). Черные металлы, 1981-№4.

27. Окороков Н. В. Дуговые сталеплавильные печи. М.: Металлургия, 1971.

28. Патент РФ на изобретение RU2378390 МПК С21С5/52 Заявка №2008106784/02. Способ для определения свойств содержания дуговой печи// Мачуллат Томас. Опубликован 28.06.2006.

29. Патент РФ на изобретение RU 2101364 МПК С21С5/52 Заявка № 96111485/02. Способ управления электрическим режимом дуговой электросталеплавильной печи// Буторин В.К.; Веревкин В.И.; Веревкин Г.И.; Штайгер А.Ф. Опубликован 10.01.1998.

30. Пирожников В. Е. Автоматизация электросталеплавильного производства. М.: Металлургия, 1985.

31. Пирожников В. Е., Каблуковский А. Ф. Автоматизация контроля и управления электросталеплавильными установками. М. : Металлургия, 1974.

32. Праздников А. В. Гидропривод в металлургии. М.: Металлургия, 1973.

33. Половицкий Д.Я., Рощин В.Е., Мальков Н.В. Электрометаллургия стали и ферросплавов. М.: Металлургия, 1995.

34. Половицкий Д.Я., Гудим Ю.А., Зинуров И.Ю. Устройства и работа сверхмощных дуговых сталеплавильных печей. М.: Металлургия, 1990.

35. Baare R.D., Ovegaard J., Rasmussen Е. An eccentric botton tapping system-18-month experience. Jron and steel eng. - 1984. - Vol.7.

36. Рубцов В. П. Исполнительные приводы электротехнологических установок. М.: МЭИ, 2002.

37. Рубцов, В. П., Погребисский, М. Я. Моделирование в технике. М. : МЭИ, 2008.

38. Сапко А. И. Исполнительные механизмы регуляторов мощности дуговых электропечей. М.: Энергия, 1980.

39. Сапко А. И. Механическое и подъемно-транспортное оборудование электрометаллургических цехов. Москва : Металлургия, 1986.

40. Сапко А. И., Коваль Н. В. Анализ и синтез конструкции системы электрододержателей дуговых сталеплавильных печей// Электротехническая промышленность, сер. Электротермия. 1980. - вып. 5 (213). —С. 3-5.

41. Сапко А. И., Коваль Н. В. Упругие колебания электродов на дуговой электропечи.// Электротехническая промышленность, сер. Электротермия. —1975.-вып. 4 (152).-С. 6-7.

42. Сапко, А. И. Переходные процессы в системах автоматического регулирования ДСП с учетом упругих звеньев механизма// Электротехническая промышленность, сер. Электротермия. 1976. - вып. 5 (165).-С. 15-16.

43. Свенчанский А. Д., Гуттерман К. Д. Автоматическое регулирование электрических печей. М.: Энергия, 1965.

44. Сидиренко М. Ф., Косырев А. И. Автоматизация и механизация электросталеплавильного и ферросплавного производств. М. : Металлургия, 1975.

45. Сисоян Г. А. Электрическая дуга в электрической печи. М. : Металлургия, 1974.

46. Соколов М. М., Грасевич В. Н. Электрооборудование механизмов электротермических установок. М.: Энергоатомиздат, 1983.

47. Сойфер В. М., Кузнецов JI. Н. Дуговые печи в сталелитейном цехе. — М.: Металлургия. 1989.

48. Теория автоматического управления. Часть II. Под ред. A.B. Нетушила. М.: Высшая школа, 1972.

49. Теория электрической дуги в условиях вынужденного теплообмена. Под ред. М.Ф. Жукова. Новосибирск: Наука, 1977, с. 91.

50. Треппшу А., Крюгер К. и ЬСюн Р. Улучшенная система регулирования напряжения для электродуговой печи постоянного тока// Черные металлы.2008. №2. - С. 24-30.

51. Фарнасов Г. А. Автоматизация процессов электроплавки стали. М. : Металлургия, 1972.

52. Фарнасов Г.А., Рабинович В.Л., Егоров А.В. Электрооборудование и элементы автоматизации электроплавильных установок. М.: Металлургия, 1976.

53. Филиппов А. К., Крутянский М. М., Фарнасов Г. А. Использование электропечей постоянного тока в металлургии.Сталь. 2002. -№1. - С. 3341.

54. Хакимьянов М.И., Ковшов В.Д., Сакаев А.Ф. Датчик параметров движения штанговых глубиннонасосных установок на основе интегрального акселерометра// Электронный журнал «Нефтегазовое дело». 2007.

55. Цишевский В. П. Механизмы и приводы электрических печей. М. : МЭИ, 1973 г.

56. Черных И. В. ЗитшНпк. Среда создания инженерных приложений. М.: Диалог-МИФИ, 2004.

57. Электрические промышленные печи. Т.2. Дуговые печи и установки специального нагрева. Под ред. А. Д. Свенчанского. М. : Энергоиздат, 1982.

58. Электродуговые печи постоянного тока./ Попов А. Н. и др.// Электрометаллургия. 1998. - №2. - С. 11-16.

59. Электроды графитированные и ниппели к ним. Технические условия ТУ 1911-109-052-2003. Челябинск: изд-во Урал.электрод.ин-та.

60. Елизаров К.А. Экспериментальное исследование электрогидравлического механизма перемещения электродов дуговой сталеплавильной печи//Вестник МЭИ. -2009. №3. -С.47-53.

I

61. Патент РФ на полезную модель №82400, МПК Н05В 7/148, G05B 11/00. Регулятор мощности дуговой сталеплавильной печи // К.А. Елизаров и др. -№2008141995/22; Заявл. 23.10.2008; Опубл. 20.04.2009, Бюл. №11.-1 с.

62. Елизаров К.А. Экспериментальное исследование механизма перемещения электродов ДСП//Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. XV Между-нар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-х т. Т.2.-М.: Издательство МЭИ, 2009.- С. 154-156.

63. Елизаров.К.А., Елизаров В.А., Маслов Д.В., Рубцов В.П. «Датчик положения электрода дуговой сталеплавильной печи». "ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ - XXI ВЕК", Сб. материалов IX Международной научно-практической интернет-конференции; Орел, 2011.-С. 167-169.

64. Государственная регистрация программы для ЭВМ № 2014613648 от 02.04.2014. Имитационная модель УРМ ДСП / Simulation model of URP EAF»./ Д.В. Маслов, В.П. Рубцов. - опубл. 20.04.2014 - 1 с.

65. Маслов Д.В. Анализ причин и последствий поломок электродов в дуговой сталеплавильной печи.//Вестник МЭИ. -2012.- №2. - С. - 69-72.

66. Маслов Д.В. Определение основных параметров, влияющих на целостность электродных свечей в дуговых печах. // Электротехника. -2013 №8. — С.43-47.

D.V. Maslov. Determination of the key parameters influencing on integrity of electrode candles in arc furnances. // Russian Electrical Engineering - 2013 №8, Allerton press inc., pp 450-453.

67. Патент РФ на полезную модель №110582, МПК Н05В 7/148 G05F 1/02. Регулятор режима дуговой печи. / В.А. Елизаров, К.А. Елизаров, Д.В. Маслов, В.П. Рубцов. - 20111124285/07; Заявл. 16.06.2011. опубл. 20.11.2011 БЮЛ. №32-1 с.

68. Маслов. Д.В. Изучение и устранение причин поломок электродных

свечей на дуговых сталеплавильных печах. // 14-ая Международная

конференция электромеханики, электротехнологии, электротехнических

133

материалов и компонентов МКЭЭЭ-2012. - Алушта. — Крым.- Украина. — 20112. 19-25 сентября. - С.298-300.

69. Маслов Д.В., Рубцов В.П. Влияние типа привода на свойства регулятора мощности дуговой печи. // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Восемнадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тез. Докл. В 3-х томах. Т.2. М.: Издательский дом МЭИ, 2012. - С. - 358.

70. Маслов Д.В., Рубцов В.П. Усовершенствованный регулятор мощности дуговой печи постоянного тока. // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Девятнадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тез. Докл. В 3-х томах. Т.2. М.: Издательский дом МЭИ, 2013. - С. — 307.

71. Маслов Д.В. Исследование механических процессов при ударе электрода с шихтой. // Наука. Технологии. Инновации. // Материалы всероссийской научной конференции молодых ученых в 10 ч. Часть 6. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2013. С. - 18-22.

72. Маслов Д.В., Рубцов В.П. Исследование процессов, приводящих к поломке электродных свечей в ДСП. // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Двадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тез. Докл. В 3-х томах. Т.2. М.: Издательский дом МЭИ, 2014. - С. - 291.

s

I

iif

i lî fj $ i ÇJ i $

F

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.