Автореферат (Создание и внедрение энергоэффективных дуговых и шлаковых электропечных комплексов с использованием постоянного тока и тока пониженной частоты), страница 2

Эффективность использования введенной в печь энергии и качественные показатели плавки повышаются при МГД перемешивании полем рабочего тока, чтообеспечивается на постоянном токе конструкцией и режимом нижнего токоподвода, апри токе пониженной частоты выбором частоты в диапазоне 0,1 – 10 Гц.5. Создание каналов контроля и регулирования распределения энергетическихпотоков в зонах и между зонами рабочего пространства печей позволяет создать параметрически и структурно адаптируемые ЭППП.6. Показано, что в ДППТ лучшими показателями обладает конструкция с однимсводовым, двумя и более подовыми электродами, подключенными к выпрямителю скаскадно включенными тиристорными группами (в печных комплексах большой емкости) и к источнику питания с ИМПТ (при средней и малой емкости), позволяющему проводить расплавление шихты при постоянной максимальной мощности и обладающему постоянным высоким коэффициентом мощности при глубоком регулировании рабочего напряжения и быстродействующей стабилизации тока.7.

Доказано, что в РТПТ предпочтительна схема с проводящей подиной, характеризующаяся наиболее высоким активным сопротивлением ванны, причем в многоэлектродных печах сближение сводовых электродов приводит к повышению активного сопротивления ванны, а токи межэлектродной проводимости отсутствуют.8. Показано, что в ЭШПНЧ при выплавке крупных заготовок преимуществоимеет бифилярная схема подключения расходуемых электродов к ИПЧ, которая содержит дополнительный источник, обеспечивающий выравнивание скорости плавления электродов и адаптивную структуру распределения мощности в шлаковой ванне.Личный вклад автора. Основные включенные в диссертацию научные результаты опубликованы в работах [6, 7, 10, 22, 42, 44 - 53, 57, 58, 60], написанных автором.

В работах, выполненных в соавторстве, автору принадлежат: постановка задач,расчеты, анализ и интерпретация результатов [4 - 22, 14, 16, 59], разработка моделей иалгоритмов [17 - 19, 39 - 41, 61 - 63], методический подход [8, 9, 11, 20, 21, 38]. Разработка на их базе концепции, основных технических решений и расчетная часть [15, 24- 37, 54, 55, 67] осуществлялись под научным руководством автора, внедрение разработок [1- 3, 12, 13, 23, 64 - 66] – с его непосредственным участием.Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались на: Междунар. конф. «Идентификация систем и задач управления» (М., 2000 г.);Междунар. науч.-практич.

конф. «Электротехнологии ХХI века (Элтех-2001). Современные проблемы и достижения в области электротехнологий в ХХI веке» (С-Пб.,2001 г.); II Междунар. науч.-практич. конф. «Металлургия легких металлов. Пробле-7мы и перспективы» (М., 2006 г.); Всерос. науч.-технич. конф. с междунар. участ. (СПб.): «Электротермия-2006. Руднотермические печи (конструкции, исследование иоптимизация технологических процессов, моделирование)» «Электротермия-2008,2010. Проблемы рудной и химической электротермии»; «Электротермия-2012. Актуальные проблемы рудной и химической электротермии», VIII-ой междунар.

конф.«Кремний-2011» (М., 2011); «Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий. АПЭЭТ-2011» (г. Екатеринбург, 2011). Energy efficient, economically sound,ecologically respectful, educationally enforced electrotechnologies. XVII congress 21 - 25may, 2012, St. Petersburg; Technische Universitat Ilmenau, Fachgebiet ElektrowärmeWorkshop, Elektroprozesstechnik, 06 - 07 September 2012, Seminar- und Ferienhaus «ZurTalsperre», An der Talsperre 1 D-98693 ILMENAU – Ortsteil Heyda, Tagungsband; XIIмеждунар. конгрессе сталеплавильщиков, 22 - 26 октября 2012 г., г.

Выкса; Шестоймеждунар. конф. «Металлургия-ИНТЕКЭКО-2013» (М., 2013), The thirteenth international ferroalloys congress INFACON XIII (Kazakhstan, Almaty. June 9 - 12.2013); ХVмеждунар. науч. конф. «Современные проблемы электрометаллургии стали» (24 - 27сентября 2013 г.). – Челябинск: ЮУрГУ; Науч.-практич. конф. с междунар. участием«Перспективы развития металлургии и машиностроения с использованием завершенных фундаментальных исследований и НИОКР», Екатеринбург, 1 - 4 октября 2013 г.ИМЕТ УрО РАН; Х конф.

по «Актуальным проблемам физики, металловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе«Кремний-2014». – Иркутск: Инст. геохимии СО РАН.Работа обсуждалась в ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ» на заседаниях каф. ФЭМАЭКв 2011, 2012 гг. и каф. АЭТУС в 2013, 2014 гг.Результаты работы реализованы при создании и внедрении в эксплуатацию нароссийских и зарубежных предприятиях ЭППП: РТПНЧ с ИПЧ мощностью 1,2 МВАдля выплавки карбида кальция и ферросплавов и мощностью 24 МВА для выплавкиферросилиция; РТПТ мощностью 6,4 МВт для выплавки кремния и мощностью 0,58МВт для обеднения шлаков; ДППТ емкостью 0,3 и 1,5 т для плавки алюминия; универсальной ДППТ мощностью 0,14 МВт для исследовательских целей; ДППТ емкостью 3 т для чугуна; комплексы с тиристорными выпрямителями для выплавки стали: двух ДППТ емкостью 12 т и двух ДППТ емкостью 15 т; ДППТ емкостью 2 т с питанием от ИМПТ; ЭШПНЧ с НПЧ для выплавки полых и сплошных заготовок диаметром до 350 мм и диаметром до 2000 мм массой до 120 т.Публикации.

По теме диссертации опубликовано 67 печатных работ, в том числе 23 публикации в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ, а также 14патентов на изобретения.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав,заключения и содержит 322 страницы текста, 105 рисунков, 12 таблиц, список литературы из 269 наименований и приложения на 29 страницах.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВведение посвящено анализу достижений энергетической и технологическойэффективности электродуговых и шлаковых плавильных электропечей, традиционнопитаемых током промышленной частоты, большой вклад в изучение которых внесливедущие российские и зарубежные специалисты в области электротермии, представители научных школ ВНИИЭТО, СИБЭЛЕКТРОТЕРМ, ДМЕТИ, ЧелябНИИМ, ИМЕТим. А.А. Байкова, ИМЕТ УрО РАН, ЦНИИЧЕРМЕТ им.

И.П. Бардина, ЦНИИТМАШ,8профильных кафедр МЭИ, ЧГУ, ЛТИ, НЭТИ, МИСиС, фирм Siemens-VAI, BSE, SMSSiemag, Danieli, ALD и др.Использование для питания печей полупроводниковых преобразователей открывает принципиально новые возможности совершенствования электропечных комплексов для существующих технологий и позволяет создавать новые электротехнологические процессы, реализация которых при традиционных схемах питания не представлялась возможной. Вопросам создания электродуговых и шлаковых печей, питаемых постоянным током и током пониженной частоты, посвятили свои труды И. П.Бруковский, М.

М. Крутянский, В. С. Малиновский, Ю. С. Иоффе, А. Н. Миронова, В.Б. Гуткин, B. Bowman.В главе 1 дан анализ основных положений существующей теории и практики создания электродных плавильных печей с полупроводниковыми источниками питания.Показатели технологических процессов в электроплавильных печах определяются характером и эффективностью распределения энергии в рабочем пространстве, атакже зависят от управления этими процессами при изменяющихся по ходу плавкиусловиях. Энергоэффективность понимается в контексте требований Киотского протокола как экономия электроэнергии и снижение интенсивности теплотворного использования углеродсодержащих материалов в технологических процессах.В энергетическом балансе электродуговых и шлаковых печей преобладает приход тепла благодаря его выделению при резистивном нагреве и/или в дуге.Исследование электрометаллургических установок в данной работе основано наразвитом М.

С. Максименко подходе, при котором в качестве ведущего технологического фактора каждого конкретного процесса и печи рассматривается соотношениемежду мощностью (p) дугового разряда, и мощностью (q) резистивного нагрева шихтовых материалов или расплавленного шлака протекающим по ним рабочим током.Острота ряда актуальных для ДСП проблем: сокращение отрицательного воздействия на питающую сеть, уменьшение расхода электродов, понижение шума, угараметаллошихты и легирующих элементов снижается в ДППТ. В отечественной практике (в отличие от зарубежной) в ДППТ, как правило, не применяют топливные горелки и кислородную продувку в период расплавления.

Такая работа ДППТ позволяет уменьшить угар металла до 30 кг/т и расход электродов до 1,5 кг/т, по сравнению сугаром более 90 кг/т и расходом электродов 1,8-11 кг/т на переменном токе. Рассмотрение в данной работе ДППТ ограничено емкостью печей до 50 т, в которых обычновыполняются все технологические операции, включая полную доводку стали, чугуна,цветных металлов, усреднение их состава и температуры. Дальнейшее совершенствование энергетических параметров ДППТ при сохранении их универсальности требуетвыявления в их энергетической структуре резервов экономии.В РТП с закрытой дугой, шунтированной активным сопротивлением шихты, достигается высокая концентрация мощности в реакционной зоне вблизи рабочих концов электродов, благодаря чему реализуются энергоемкие технологические процессы.В наиболее распространенных трехэлектродных РТП шунтирующий дугу ток разветвляется на ток “звезды”, замыкающийся через общую точку печи, и ток “треугольника”, замыкающийся непосредственно между электродами.