Соотношение между емкостью ДСП и мощностью трансформатора

Удельная мощность первых дуговых печей была невысокой. В 20–е годы ХХ века соотношение емкости печей и мощности печных трансформаторов выглядело следующим образом

В 30-е годы ХХ века Гейгер классифицировал дуговые сталеплавильные печи на печи низкой и высокой удельной мощности. Он считал, что лимитирующим фактором в увеличении подводимой мощности являлась способность твердой садки воспринимать тепло от жидкого металла под дугами без риска его перегрева и испарения железа. На этом основании подводимая мощность ограничивалась 4МВА на каждый электрод или, учитывая максимальную емкость печей в то время 50 – 60 тонн, получим что номинальная мощность рекомендовалась 220 – 240 кВА/т.

Дальнейшее изучение опыта работы ДСП показало, что абсолютный предел мощности, определяемый переносом тепла в объеме плавящегося лома, еще не достигнут. Однако считалось, что мощность трансформатора увеличивать нецелесообразно в связи с тем, что длительность нахождения жидкого металла в печи, когда мощность трансформатора печи использовалась лишь частично, превышала в разы длительность периода расплавления, когда задействовалась полная мощность трансформатора.

Вплоть до 60-х годов ХХ века эта концепция была главенствующей и удельная мощность ДСП возрастала медленно:

Емкость печи, т ..............................................25 – 30... 50 - 60... 80 – 100

Удельная мощность трансформатора, кВА/т 310 - 330... 275... 230 - 240

В 1964г. на съезде электрометаллургов США Швабе и Робинсон впервые сформулировали концепцию сверхмощных дуговых печей. Выбор удельной максимальной активной мощности (кВА/т) в качестве основного критерия мощности печей был обоснован тем, что именно она определяет продолжительность самого энергоемкого периода плавки и в конечном итоге всей плавки в целом.

Обычными ДСП считались печи с удельной мощностью печного трансформатора 170 – 400 кВА/т. Печами сверхвысокой мощности считались печи с удельной мощностью 380 – 540 кВА/т. Меньшие значения удельной мощности соответствовали печам большей емкости. Авторы оговаривали условность этого разграничения, что вскоре и подтвердилось.

На самом деле, удельная мощность не характеризует степень ее использования, и в, конечном итоге, производительность печи. Поэтому концепция сверхмощной ДСП окончательно оформилась в виде следующих требований:

• максимально быстрое расплавление;
• в процессе всей плавки в печь необходимо вводить максимально возможную мощность;
• периоды плавки при отключенной печи должны быть как можно меньше.

Практически эти требования сводятся помимо оценки максимальной удельной мощности трансформатора к учету еще двух критериев:

• коэффициента использования максимальной активной мощности С₁;
• коэффициента работы печи под током С₂.

Коэффициент С₁ определяется из выражения

где Р₁, Р₂ … Р_n – средняя активная мощность в различные периоды плавки;

t₁, t₂, … t_n – продолжительность периодов плавки под током.

Р_max – максимальная мощность трансформатора.

Коэффициент С₂ определяется из выражения

где Т – продолжительность всей плавки.

Для высокомощных дуговых печей численные значения коэффициентов С₁ и С₂ не должны быть ниже 0.7. Или, если это невозможно, произведение этих коэффициентов должно быть не менее 0.5.

На основании анализа вышеприведенных критериев можно сделать основной вывод, что сверхмощные ДСП должны использоваться только для плавления шихты с проведением процессов рафинирования вне печи.