Автореферат (Создание и внедрение энергоэффективных дуговых и шлаковых электропечных комплексов с использованием постоянного тока и тока пониженной частоты), страница 10

Установлено, что для питания печей сэлектропроводящей подиной целесообразно использовать постоянный ток.6. Выявлены методом математического моделирования преимущества одноэлектродной и многоэлектродной конструкции с близко расположенными однополярными электродами для руднотермических печей постоянного тока с электропроводящей подиной. В данном схемно-конструктивном решении исключаются межэлектродные токи, уменьшаются тепловые потери печи, обеспечивается увеличение активного сопротивления ванны на 15-20%. Кроме того, повышается в 1,5 раза концентрация мощности под электродами, что важно при выплавке сплавов на основе кремния. В печах для многошлаковых процессов такое решение позволяет выравниватьраспределение мощности на поверхности раздела шлак-металл.7.

Доказано математическим моделированием турбулентных течений в ваннежидкого металла и физическим моделированием на ванне жидкого галлия, а такжеэкспериментально на промышленных печах, что магнитогидродинамическое перемешивание металла током пониженной частоты и постоянным током обеспечивает скорость движения расплава до 0,5 м/с. Определены параметры перемешивания металла,позволившие снизить расход электроэнергии, повысить производительность печи икачество технологического процесса.

Обеспечено сокращение в 3 раза длительностипроцессов выравнивания химического состава и температуры расплава при асимметричных электрических режимах в дуговых сталеплавильных печах постоянного тока.8. Установлены критерии выбора принципиальных схемных решений и разработаны энергетически эффективные схемы питания от полупроводниковых источников и способы управления электродными печными установками, в комплексе обеспечивающие при изменяющихся условиях плавки структурную и параметрическуюадаптацию подвода к печи энергии и ее распределения в рабочем пространстве при 2 4-кратном регулировании постоянного напряжения на электродах с повышением коэффициента мощности c 0,6 – 0,82 до 0,86 – 0,92.359.

Определена наиболее энергоэффективная и экономичная схема питания печей постоянным током от импульсных многоканальных преобразователей в транзисторном исполнении, позволившая снизить стоимость печных комплексов до ценыпечей переменного тока. В этой схеме коэффициент мощности комплекса поддерживается неизменно высоким, равным 0,92 – 0,94 при глубоком плавном регулированиянапряжения в широком диапазоне с быстродействием до 0,1 мс, обеспечивающим высокую стабильность дугового режима печей при постоянной и при регулируемой активной мощности.10.

Показано, что электрические параметры энергетических потоков (динамическое сопротивление, амплитудно-фазовые и спектральные характеристики, вольтамперные и регулировочные характеристики, резонансные частоты) могут быть использованы как источник информации о технологическом процессе с неконтролируемыми параметрами состояния. Для управления плавкой при питании печей током пониженной частоты и постоянным током предложено использовать имитационное моделирование режима печи, включающее вариацию и контроль информационных параметров энергетических потоков, идентификацию параметров состояния процесса исоответствующую структурную адаптацию и параметрическую оптимизацию системы в диалоговом режиме при изменяющихся условиях плавки.11. Разработано информационно-методическое обеспечение для системногосинтеза электродных печных комплексов. С его использованием созданы высокопроизводительные печи емкостью от 0,1 до 120 тонн второго поколения – с усовершенствованными тиристорными источниками питания мощностью от 0,15 до 24 МВА ипечи нового третьего поколения – с преобразователями мощностью до 2,5 МВА набазе IGBT-транзисторов.

При реализации ряда уникальных установок внедрено впрактику проектирование каналов контроля и управления передачей, преобразованием и распределением энергии в рабочем пространстве дуговых и шлаковых печей.12. Созданы параметрически и структурно адаптируемые к изменяющимсяусловиям плавки энергоэффективные ресурсосберегающие печные комплексы:- дуговые печи с питанием постоянным током для выплавки стали (емкостьюдо 15 т с удельным расходом электроэнергии 420 кВтч/т) и для выплавки алюминиевых сплавов (емкостью до 1,5 т), обеспечивающие снижение в 2 раза потерь (до 1 %)металла на угар при переплаве алюминиевого лома;- руднотермические печи постоянного тока мощностью до 6,4 МВт для выплавки кремния с увеличенным вдвое сроком службы футеровки, экономией электродов на 15 – 20 %, кварцита на 10 % и древесного угля на 20 %, а также печи для переработки техногенных отходов с глубоким извлечением из них ценных элементов;- руднотермические печи мощностью 1,2 и 24 МВА для выплавки карбидакальция и ферросплавов на токе пониженной частоты 0,5 – 5 Гц с увеличением полезной мощности печи и производительности на 15 - 25 % по сравнению с существующими печами при той же установленной мощности печных трансформаторов;- электрошлаковые печи, питаемые током пониженной частоты (0,1-10 Гц) побифилярной схеме, которые рассчитаны на выплавку высококачественных слитковмассой до 120 тонн и полых заготовок диаметром до 2 м и длиной до 12 м при низкомудельном расходе электроэнергии на уровне 1000 - 1200 кВт ч/т и высоком коэффициенте мощности, равном 0,86.13.

Результаты работы используются также на кафедре АЭТУС ФГБОУ ВПО«НИУ «МЭИ» в учебном процессе при курсовом и дипломном проектировании.●36Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.Публикации в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ1. Автоматизация вакуумного дугового переплава с использованием персональных компьютеров / С. М. Нехамин, С. В. Мулин, Ю. С., Легович [и др.] // Сталь, 2000,№ 10.

- С. 62 – 66.2. Автоматизированная рудовосстановительная печь постоянного тока / Нехамин С. М., Котюк А. В., Фридман М. А. [и др.] // Электрометаллургия, 2001, № 3. - С.25 – 27.3. Дуговые плавильные агрегаты постоянного тока / С. М. Нехамин, А. Г. Лунин, М.

М. Крутянский, А. К. Филиппов // Новые огнеупоры, 2004, № 11. – С. 13.4. Интенсификация промышленных ферросплавных электропечей с применением тиристорных источников питания / Бруковский И. П., Нехамин С. М., Розенберг В.Л. [и др.] // Электротехника, 1988, № 6. – С. 29 – 31.5. Компьютерное управление режимом электродуговых печей – ресурс их эффективной работы / Нехамин С.

М., Волохонский Л. А., Котюк А. В., Фридман М. А.// Электрометаллургия, 2001, № 3. - С. 24 – 27.6. Нехамин С. М. Задачи создания и использования огнеупорных материалов иизделий для дуговых печей // Новые огнеупоры, 2008, № 11. С. 17 – 18.7. Нехамин С. М. Зонная структура ванны электродных плавильных печей приработе на постоянном токе и токе пониженной частоты // Металлург, 2014, № 2. - 57– 64.8. Нехамин С. М., Крутянский М.

М., Стомахин А. Я. Пути улучшения показателей выплавки стали в малотоннажных дуговых печах // Электрометаллургия, 2007,№ 7. - С. 2 – 7.9. Нехамин С. М., Лебедев В. Г. Интеллектуальные информационноуправляющие системы для повышения эффективности руднотермического производства // Электрометаллургия, 2001, № 10. - С. 38 – 40.10.

Нехамин С. М. Руднотермические печи постоянного тока для ферросплавногопроизводства // Сталь, 2008, № 6. - С. 43 – 47.11. Новая сталеплавильная печь для литейщиков. Дуговая печь постоянного токадля плавки стали емкостью 2 тонны (до 3 тонн) типа ДП-2 / С. М.

Нехамин, М. В.Митрофанов, В. С. Киселев [и др.] // Литейщик России, 2011, № 5. - С. 27 – 31.12. Об улучшении показателей малотоннажных дуговых сталеплавильных печейдля литейного производства / С. М. Нехамин, А. Я. Стомахин, А. И. Черняк, А. К.Филиппов // Металлургия машиностроения, 2007, № 3. - С. 18 – 20.13. Опыт реконструкции дуговой сталеплавильной печи ДСП-25 в литейном производстве / Нехамин С. М., Елизаров К. А., Зайцев Г. В.

[и др.] // Электрометаллургия,2011, № 7. С. – 7 - 13.14. Плавка кремния в руднотермической печи на выпрямленном токе / С. М. Нехамин, М. А. Фридман, В. И. Щербинин [и др.] // Цветные металлы, 2000, № 2. - С. 60– 63.15. Применение тиристорных источников для питания рудовосстановительныхэлектропечей / Бруковский И. П., Нехамин С. М., Розенберг В. Л. [и др.] // Электротехника, 1984, № 2.

– С. 33 – 36.16. Руднотермические печи выпрямленного тока как ресурсосберегающие агрегаты / А. Н. Попов, С. М. Нехамин, М. А. Фридман, Котюк А. В. // Электрометаллургия, 1998, № 1. - С. 11 – 16.3717. Система автоматизированного управления процессом ЭШП полых заготовокв подвижном кристаллизаторе Деднев А. А., Нехамин С. М., Орлов С. В.[и др. ] //Электрометаллургия, 2006, № 7. - С.

20 – 25.18. Системы управления плавильных электропечей для металлургии и машиностроения / Елизаров К. А., Деднев А. А., Киссельман М. А., Нехамин С. М. // Электрометаллургия, 2012, № 9. - С. 27 – 36.19. Система управления промышленной руднотермической печи для выплавкикремния / Легович Ю. С., Лебедев В.

Г., Нехамин С. М., Пронина В. А. // Электрометаллургия, 1998, № 3. - С. 39 – 47.20. Сравнительные показатели дуговых сталеплавильных печей постоянного ипеременного тока для литейного производства / Елизаров К. А., Крутянский М. М.,Нехамин С. М., Черняк А. И. // Электрометаллургия, 2011, № 1. - С.