Моделирование геометрии сталеплавильной ванны и подового электрода дуговой печи постоянного тока с целью повышения ее энергоэффективности

Abstract

На основе численного моделирования растекания тока в ванне дуговой сталеплавильной печи постоянного тока вместимостью 12 тонн выполнена оценка удельной мощности перемешивания при электровихревом течении металла, характеризующая интенсивность процессов тепло- и массообмена. Увеличение глубины ванны при данной вместимости печи и смещение подового электрода относительно оси симметрии в определенных пределах являются более эффективным средством повышения энергоэффективности дуговой печи малой вместимости, чем применение двух электродов стержневого типа или электрода пластинчатого типа.

Based on the numerical simulation of current flow distribution in the bath of a 12 ton DC electric arc steelmaking furnace (EAF), the specific mixing power of the electro-vortex flow (EVF) in the liquid bath, characterizing the intensity of the heat and mass transfer processes, was estimated. Modernization of a standard bath (diameter to height ratio 4.0-5.5) to a "deep" one (ratio 1.7) allows reducing the duration of refining period and the specific energy consumption of the EAF by 9% due to growth of the EVF mixing power. For the given case it seems reasonable to install a single billet-type bottom electrode (BE) along the EAF axis of symmetry instead of two symmetrical BE, which leads to cost saving, reducing the heat loss due to water cooling and minimizing the refractory wear. If the realization of the "deep" bath is hampered by design constraints, it is advisable to install a single billet-type BE, shifted from the EAF axis of symmetry to a certain distance, which is a compromise solution between increasing the EAF energy efficiency and local wear of the lining. Using the fin-type BE in a small capacity EAF, operating by classical technology without leaving the "hot heel", seems less energy efficient than the billet-type BE.