СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАДИАТОРОВ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ДЛЯ ПОДОВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ДУГОВОЙ ПЕЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

И. М. Ячиков, А. А. Радионов, А. С. Карандаев, О. И. Карандаева

Аннотация


Одним из основных элементов дуговых печей постоянного тока является подовый электрод, расположенный на оси подины и позволяющий подводить электрический ток к шихте или к жидкому металлу. Используются также конструкции печей, в которых для повышения эффективности перемешивания расплава в подине устанавливаются два подовых электрода, смещенных от ее оси. При своей работе подовые электроды охлаждаются водой. Одним из существенных недостатков дуговых печей постоянного тока является опасность взрыва при контакте расплавленного металла с водой при аварийной ситуации ухода металла через подину. В качестве альтернативы водяному охлаждению электрода стержневого типа предлагается принудительное охлаждение электрода с размещением на его медной части воздушного радиатора в виде оребренной поверхности. Рассмотрены варианты конструктивных исполнений, когда для охлаждения подового электрода используются кольцевые ребра, прямые ребра и ребра охлаждения в виде шипов. При этом поперечное сечение ребер может иметь различные профили: прямоугольный, трапециевидный, гиперболический, треугольный и т. п. Посредством компьютерного моделирования для каждого из исследуемых радиаторов получены распределение температуры по высоте ребра, тепловая мощность, отводимая ребром (или шипом), коэффициент эффективности ребра и его масса в зависимости от его геометрии. В результате анализа подтверждена принципиальная возможность изменения конструкции подового электрода стержневого типа путем перехода с водяного на воздушное охлаждение, прежде всего для дуговых печей постоянного тока емкостью до 10 т. В результате сравнения радиаторов воздушного охлаждения разных конструкций показано, что с точки зрения эффективности отвода тепла и материалоемкости, преимуществом обладают теплообменники, имеющие ребра охлаждения в виде шипов и кольцевых ребер.

Ключевые слова


дуговая печь постоянного тока; подовый электрод; воздушное охлаждение; радиатор; кольцевые ребра; прямые ребра; шипы охлаждения; моделирование; тепловой поток; тепловая эффективность; рекомендации

Полный текст:

PDF

Литература


Malinovskiy V.S., Yarnykh L.V., Afonaskin A.V. [New Generation of DC Arc Furnaces for Metallurgical and Foundry Production]. Trudy VII kongressa staleplavil’shchikov [Proceedings of the VII Congress of Steelmakers]. Moscow, Chermetinformatsiya Publ., 2003, pp. 70–77. (in Russ.)

Yachikov I.M., Karandayeva O.I., Larina T.P. Modelirovaniye elektrovikhrevykh techeniy v vanne dugovoy pechi postoyannogo toka [Simulation of the Electrically Vortex Flows in the Bath of a DC Arc Furnace]. Magnitogorsk, MGTU Publ., 2008. 234 p.

Pavlicevic M., Matijasevic B., Della Negra A., Gensini G. DC-EAF: The Anodes Cooling System. Danieli News, 1995, no. 1, pp. 18–29.

Zaytsev V.A., Medovar L.B. [Bottom Electrodes of DC Arc Furnaces]. Elektroshlakovaya tekhnologiya, 2009, no. 2, pp. 3–8. (in Russ.)

Zinurov Yu.I., Tuluyevskiy Yu.N., Lobanov V.S. et al. [Highly Reliable Hearth Electrode for DC Arc Furnaces]. Metallurgist, 1988, no. 6, pp. 48–49.

Malinovskiy V.S. [Energy Technology Capabilities of New-Generation DC Arc Furnaces]. Elektrometallurgiya, 2007, no. 7, pp. 8–14. (in Russ.)

Malinovskiy V.S. Podovyy elektrod elektropechi [Electric Furnace Bottom Electrode]. Patent RF no. 212187.

Pavlicevic M., Matijasevic B., Della Negra A., Gensini G. DC-EAF: The Anodes Cooling System. Danieli News, 1995, no. 1, pp. 18–29.

Tishchenko P.I., Timoshenko S.N., Pasechnik S.Yu. et al. [Bottom Electrode with Liquid Metal Coolant for DC Arc Furnace]. Nauchnyye trudy Donetskogo natsional’nogo tekhnicheskogo universiteta. Seriya: Metallurgiya [Scientific Works of Donetsk National Technical University. Ser. Metallurgy], 2011, iss. 13 (194), pp. 85–91. (in Russ.)

Yachikov I.M., Larina T.P. [Simulation of the Thermal State of the Bottom Electrode of a DC Arc Furnace during the Transition from Water to Air Cooling]. Stal’, 2014, no. 8, pp. 58–64. (in Russ.)

Yachikov M.I., Logunova O.S., Yachikov I.M. [The Use of Annular Ribs in the Design of the Bottom Electrode of a DC Arc Furnace with Air Cooling]. Materialy 71-y nauch.-tekhn. konferentsii “Aktual’nyye problemy sovremennoy nauki, tekhniki i obrazovaniya” [Materials of the 71st Scientific and Technical Conference “Actual Problems of Modern Science, Technology and Education”]. Magnitogorsk, MGTU Publ., 2013, vol. 2, pp. 89–93. (in Russ.)

Mironets I.E., Yachikov I.M. [Comparison of the Efficiency of the Heat Sink Ring and Direct Air Cooling Fins]. Aktual’nyye problemy sovremennoy nauki, tekhniki i obrazovaniya, 2014, vol. 2, no. 1, pp. 181–185. (in Russ.)

Yachikov I.M., Volgin E.L., Vdovin K.N., Feoktistov N.A. [Simulation of the Heat Work of the Spikes in the Form of Spikes in the Design of the Bottom Electrode of a DC Arc Furnace with Air Cooling]. Matematicheskoye i programmnoye obespecheniye sistem v promyshlennoy i sotsial’noy sferakh, 2015, no. 1, pp. 20–26. (in Russ.)

Royzen L.I., Dul’kin I.N.; Fastovskiy V.G. (Ed.) Teplovoy raschet orebrennykh poverkhnostey [Thermal Design of Finned Surfaces]. Moscow, Energiya Publ., 1977. 256 p.

Fangyuan Liu, Junkui Mao, Xingsi Han, and Wei Gu. Heat Transfer of Impinging Jet Arrays on a Ribbed Surface. Journal of Thermophysics and Heat Transfer, 2018, vol. 32, no. 3, pp. 669–679. DOI: 10.2514/1.T5288

Yachikov I.M., Volgin E.L. Raschet teplovykh parametrov radiatora vozdushnogo okhlazhdeniya s rebrami v vide shipov [Calculation of Thermal Parameters of the Air-Cooled Radiator with Spikes in the Form of Spikes]. Patent RF no. 2018615117, 2018.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/met180415

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Bookmark and Share