Конструкция, методика расчёта рудовосстановительной печи для производства ферросплавов

/>/>/>/>/>/>/>Содержание
Задание. 2
Содержание. 3
Введение. 4
1 Феросплавные печи. 5
1.1 Конструкция феросплавных печей. 5
2Машины и механизмы феросплавных печей. 9
2.1Механизмы перемещения и перепускаэлектрода. 9
2.2 Механизмвращения копуса печи. 12
3 Расчет. Рудовосстановительная печь. 13
3.1 Oпределениемощности трансформатора электрических параметров печи. 16
3.2 Определение диаметра электрода геометрических размеров ванны печи……………………………………………………………………………… 20
Заключение. 27
Список использованных источников. 28

Введение
Ферросплавные печи по назначению могут быть восстано­вительнымиили рафинировочными, а по конструкции — Открытыми, полузакрытыми и герметизированными,кото­рые часто объединяют общим названием — закрытые печи С дожиганием газа подсводом как со стационарными, так и с вращающимися ваннами. В зависимости отформы ванны печи бывают круглыми, прямоугольными, треуголь­ными и овальными. Поспособу выдачи из печи сплава и шлака печи подразделяются на неподвижные инаклоняю­щиеся. Имеются также печи с выкатными ваннами.
Печи для рафинировочных процессов, предназначенные для выплавкирудоизвесткового расплава, рафинированных феррохрома и ферромарганца,ферровольфрама и др., по конструкции близки к электросталеплавильным дуговымпечам, поэтому рассмотрим устройство рудовосстановительных печей дляпроизводства ферросплавов.

1  ФЕРРОСПЛАВНЫЕ ПЕЧИ
1.1 КОНСТРУКЦИИ ФЕРРОСПЛАВНЫХ ПЕЧЕЙ  
В промышленности используются ферросплавные печи однофазные итрехфазные; ведутся работы по использова­нию печей, работающих на токепониженной частоты и на постоянном. Однофазные печи в настоящее время имеютограниченное применение. Трехфазные печи строят или с расположением электродовв одну линию (прямоугольные печи) или в большинстве случаев с расположениемэлек­тродов по вершинам треугольника (круглые или треуголь­ные печи).
Печи большой мощности изготавливают и с шестью электродами.
Наиболее широко распространены в ферросплавной промышленностикруглые трехфазные печи. В круглой пе­чи, электроды которой расположены потреугольнику, теп­ло концентрируется достаточно хорошо для того, чтобы об­разующиесяпод каждым электродом плавильные тигли соединялись между собой. Такие печиимеют минимальную теплоотдающую поверхность и обеспечивают лучшее ис­пользованиетепла. При хорошей конструкции короткой сети и наличии установок искусственнойкомпенсации реактивной мощности такие печи могут иметь высокий ко­эффициентмощности, превышающий 0,95, даже для печей мощностью 40—100МВ-А.
Прямоугольные трехэлектродные печи имеют  сравни­тельно низкий />печной установки, для ниххарактерно появление «дикой» и «мертвой» фаз, поэтому в настоящее время такиепечи для производства ферросплавов не строят. Прямоугольные шестиэлектродныепечи с тремя одно фазными трансформаторами  (рис.  1),  представляющие собойПо-существу три однофазных печи с общей ванной, и значительной степени свободныот этих недостатков  и имеют ряд достоинств, в частности при их использованииоблегчается загрузка шихты, легче регулируется расстоя­ние между электродами взависимости от электрического сопротивления применяемой шихты. Такие печиотечествен­ной конструкции мощностью 63 MB-А успешноэксплуатируются при производстве сплавов марганца.
Шихтовыематериалы, особенно при производстве крем­нистых сплавов, попадая в зонувысоких температур, на­чинают оплавляться и спекаться, что резко ухудшаетгазопроницаемость шихты. Для восстановления нормально­го положения приходитсяпрокалывать шихту жердями, ме­таллическими прутьями и т. п. Для устранения этихявлений были предложены печи с вращающейся ванной, имею­щие следующиедостоинства:
/>
Рисунок 1. Прямоугольная закрытая шестиэлектродная печь:
1 — механизм перепускаэлектродов; 2 — механизм перемещения элект­родов; 3 — короткая сеть; 4— кольцо  зажима электродов; 5 — элект­род;  6 — загрузочная воронка;   7 — свод;   8 — футеровка  ванны печи  9 — кожух печи; 10— фундамент печи
1. Улучшение ходавосстановительного процесса, так как обеспечиваются хорошая газопроницаемость шихты,разрушение настылей на колошнике и перегородок в подсводовом пространстве.
2. Удлинение срока службыфутеровки печи.
3. Облегчение разрушения карборундаи  шлакового «козла» по всей площади ванны, что обеспечивает удлине­ниекампании печи, особенно при производстве кристалли­ческого кремния иуглетермического силикокальция.
В рафинировочных печах вращение ванны в ряде слу­чаев такжецелесообразно: например, обеспечивается рав­номерное вычерпывание сплава припроизводстве ферро­вольфрама, а при производстве рафинированного ферро­хрома исиликотермического силикокальция повышается стойкость футеровки и равномернораспределяется шихта по колошнику печи. Отечественный опыт показывает, чтовращение ванны печи позволяет повысить ее производительность на 3—6 % и снизитьудельный расход электро­энергии на 4—5 % при одновременной значительной эконо­миисырых материалов.
/>
Рисунок2. Схема закрытой печи мощностью 33 МВД:
1— короткая сеть; 2 — система водоохлаждения; 3 —футеровка ванн; 4 — кожух; 5 — плита механизма вращения; 6 —механизмвращения ванны; 7 — механизм перепуска электродов; S — система гидропривода; 9— гид­роподъемник; 10 — контактные щеки; 11 — свод
Для улучшения показателей процесса, защиты воздуш­ного бассейна,утилизации газов, имеющих теплоту сгора­ния — 10,9 МДж/м3, и улучшения условийтруда и службы оборудования в производстве ферросплавов широко применяютзакрытые печи. Эти печи (рис.2) в основных деталях аналогичны открытым печам,но дополнительно имеет­ся свод. В таких печах ~15 % газа из подсводового прост­ранствапроходит через шихту, находящуюся в загрузочных во­ронках, и сгорает над ней.За­грузка шихты осуществляется при помощи загрузочных труб и воронок в кольцевыеотверстия между электродами и загрузочными воронками. Для сокращения длиныэлектрода и, полной герме­тизации подсводового простран­ства печи все ширеиспользуют герметизированные электропечи, у которых электрододержатель помещенв подсводовое пространство, имеется уплотнение вокруг электродов и загрузочныхтруботечек, которые подают шихту под свод печи. В последнее время на­чатаэксплуатация рудовосстановительных электропечей с парогенераторами и дожиганиемгаза под сводом печи, который в этом случае выполняет роль па­роперегревателя(рис.3). Газ очищают в рукавных филь­трах, степень очистки составляет 98%.
/>                                            
                                                                               
Рисунок 3. Схема парогенератора печи мощностью 75 МВА для выплавки 75%-ного ферроси­лиция:
1— свод (пароперегреватель); 2 — горизонтальный и верти­кальный газоотводы; 3 — ава­рийная труба; 4 — вертикальный котел; 5 — вентиляторы;  6—ванна

Рис. 94. Схема парогенератора печи мощностью 75 МВА для выплавки 75%-ного ферроси­лиция:
/ — свод (пароперегреватель); 2 — горизонтальный и верти­кальный газоотводы; 3 — ава­рийная труба; 4 — вертикальный котел; 5 — вентиляторы; 6 •— ванна
2. МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ ФЕРРОСПЛАВНЫХ ПЕЧЕй
2.1  Механизмы перемещения и перепуска электродов
На ферросплавных печах применяют набивные самоспекающиесяэлектроды, представляющие собой цилиндрический кожух из листовой стали,набиваемый электродной массой. Массу приго­товляют из смеси антрацита (илитермоантрацита), кокса, ка­менноугольного пека или смолы. По мере расходаэлектрода ме­таллический кожух наращивают путем приварки новых секций.Электроды набивают в среднем один раз в сутки.
Для перемещения электродов применяют механизмы канат­ного,винтового и гидравлического типов. Недостатками канатных механизмовявляются быстрый износ проволочных канатов, ра­ботающих в абразивной атмосфере,значительные габариты ле­бедок, необходимость снабжать механизм специальнымпостоянно действующим тормозным устройством, ограничивающим скорость опусканияэлектрода при использовании электроприводов пере­менного тока. Винтовыемеханизмы имеют низкий к. п. д. и ма­лую стойкость червячных редукторов ивинтовых пар. Гидравли­ческие механизмы широко применяют на мощных рудотермическихпечах вследствие их компактности при большой массе элек­тродов, надежности иремонтопригодности. Этому способствует также удобство их компоновки спружинно-гидравлическими ме­ханизмами перепуска электродов.
На каждом электроде установлено отдельное гидравлическоеподъемно-перепускное устройство, состоящее из двух механизмов перемещения и перепускаэлектрода. Механизм перемещения электрода обеспечивает его большой ход итребуемое положение в ванне печи, а механизм перепуска — опускание электродапод действием собственного веса на ограниченную величину по мере сгорания.
Общая компоновка узла механизмов перемещения и перепуска электродоврудотермической печи мощностью 16 500 кВА при­ведена на рис. VIII.2. Электрод вводят внесущий цилиндр 8 и удерживают пружинно-гидравлическим механизмомперепуска электрода, расположенным на несущей траверсе 5 и состоящим изколец / и 3 с зажимами и гидроцилиндров 2. Передвижение траверсы,а вместе с ней несущего цилиндра и электрода осуще­ствляют тремя плунжернымигидроцилиндрами 4 с подвижными корпусами, связанными с траверсой ирасположенными под углом 120°. Масло подводят через пустотелые плунжеры.Сферические головки плунжера входят в опорные стаканы 9 и обеспечивают самоустанавливаниеустройства. Во избежание прохода газов и пыли между несущим цилиндром и рамойустройства 10 приме­нено кольцевое уплотнение 6 из резиновойленты с огнеупорными вставками и нажимными пружинами. Для предупреждения воз­можногоперекоса несущего цилиндра на двух горизонтах уста­новлены упорные  ролики  7,  пошесть роликов  в  каждом ряду.
Механизм перепуска электрода (рис.4) состоит из двух колец 1 и4, снабженных шестью пружинно-гидравлическими за­жимами (буксами)  3 каждое, и  подъемных  гидроцилиндров  2.
/>Нижнее кольцо / закрепле­нона несущей траверсе, верх­нее перемещается тремя плун­жерными гидроцилиндрами,закрепленными на нижнем кольце. Электроды зажимаются шестью щеками 5, покрытымислоем 7 маслостойкой резины и связанными между собой планками 6. Радиальноепри­жатие щек выполняют рабочие пружины 10, воздействующие на бугели 9.Освобождение элек­трода производят гидроцилинд­рами 11, которые приэтом сжимают пружины и отводят бугели. Гидроцилиндры соеди­нены кольцевымимаслопрово­дами 8 снапорной                    станцией ипанелью управления.
Рисунок4 Механизм перепуска электрода.
Последовательность опера­ций при перепуске электрода следующая.Перед началом ра­боты механизма верхнее кольцо опущено и на электрод наложенызажимы обоих колец. Освобождают зажимы верхнего кольца и поднимают егогидроцилиндрами в крайнее верхнее положение. Далее последовательно накладываютна электрод зажимы верх­него кольца и освобождают зажимы нижнего кольца. Присбросе масла из подъемных гидроцилиндров электрод получает пере­пуск, равный ихходу. На опущенный электрод накладывают зажимы нижнего кольца.
Электрододержатель (рис. VIII.4) должен обеспечить удержа­ние электрода инадежный подвод тока к нему. В кольце электрододержателя 1 закреплены поокружности шесть гидроцилиндров 7, обеспечивающих прижатие токоподводящихбронзовых башмаков к электроду. Кольцо с несущим цилиндром 3 механизмапереме­щения электрода соединено трубчатыми водоохлаждаемыми под­весками 2. Нижнийпояс несущего цилиндра снаружи защищен водоохлаждаемыми коробками 4. Водоохлаждаемыеэлементы 5 электрододержателя соединены медной трубопроводной арма­турой6.
/> 
 
       Рисунок3-Механизм перепуска электрода.
/>
Рисунок4-Механизм зажима электрода.
2.2 Механизм вращения корпуса печи
В конструкциях опорно-поворотной части и механизма вращения,мощных рудотермических печей учитывают два основных фак­тора — большую массупечи (800 т и более) и малую скорость ее вращения (1 оборот за 30—200 ч).Опорно-поворотную часть выполняют трех  основных типов:
/>
Рисунок 5. Механизм поворота ферросплавной печи
1)  с платформой, опирающейся круговым рельсом на тумбы
с опорными и упорными роликами (по типу дуговых электропечей);
2)  с платформой, поворачиваемойна катках в кольцевой
обойме;
3)  с  платформой, перемещающейся на  ходовых  роликах  по
стационарному круговому рельсу.
Последний тип наиболее часто применяют в конструкциях мощныхотечественных ферросплавных электропечей.
На рис.5 показан механизм поворота корпуса ферро­сплавной печи сцилиндрическими редукторами и открытой ко­нической передачей.
Поворотную платформу 1 (поддон) выполняют сварной кон­струкции,реже железобетонной. Корпус печи устанавливают на систему мощных двутавровыхбалок 2, образующих каналы для воздушного охлаждения днища печи.Платформа защищена от теплового воздействия слоем огнеупорного кирпича 14. Еепо­ворот происходит по круговому рельсу 3 на двадцати безребордныхходовых роликах 7 со сферическими поверхностями катания, заключенных вобоймы 6. От горизонтальных смещений платформы предусмотрена центральнаяопора 4 со сферическим роликопод­шипником 5. Привод состоит изэлектродвигателя постоянного тока 12 с регулируемой частотой вращения,трех двухступенча­тых цилиндрических редукторов 9—11 и открытойконической передачи 8, зубчатый венец 13 которой прикрепленболтами к платформе. Приводы с червячными редукторами применяют значительно режеиз-за более низкого к. п. д., повышенного износа и меньшей надежности.
Техническая характеристика механизма вращения корпусаферросплавной электропечи мощностью 16,5 MB-А
Время одного оборота корпуса, ч   . 33—132
Передаточное число зубчатых передач привода               1 975000
Момент сопротивления вращению корпуса, кН-м             332
\ К. п. д. привода… 0,1
Мощность электродвигателя, кВт…      1,6
                                                                                                    

3.РУДОВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ
Рудовосстановительные печи (ферросплавные печи) являются наиболеешироким и сложным классом дуговых печей сопротивления, различающихся поназначению, особенностям технологического процес­са и конструкциям.
Все рудовосстановительные печи относятся к печам смешанногонагрева. Тепловая энергия выделяется непосредственно в ванне печи за счетгорения закрытой дуги и активного сопротивления электрическому току.
Ванна печи сложная по своему устройству. Она содержит шихту,находящуюся в различном физико-химической состоянии (от твердых кусков дотестообразной магмы), шлак и металл. Технологические процессы, протекающие вванне, очень разнообразны. В свою очередь, электрические и геометрическиепараметры печей зависят от проте­кающих в них процессов. В печах небольшоймощности эта зависи­мость мало заметна, т.е. сходство электрических режимовпозволяет использовать такую ванну для различных процессов. С ростом мощнос­типечей и усложнением их конструкции, а также повышением требова­ний к качествупродукта стало очевидной необходимость дифференци­рованного подхода к выбору.конструкции ванны и ее параметров, с учетом особенностей технологическогопроцесса. В настоящее время рудовосстановительные печи делятся поконструктивному исполнению на открытые, закрытые и герметичные с вращающейсяили неподвижной ванной. Ванна печи может быть круглой, прямоугольнойтреугольной, овальной.
.Наибольшее распространение получили печи с круглой вращаю­щейсяванной с тремя электродами, расположенными по вершинам рам постороннеготреугольника. Таких печей для производства ферросплавов у нас в стране и зарубежом подавляющее большинство (свыше 95 %).
В рудовосстановительных печах преимущественно используютсамоспекающиеся электроды системы Седерберга, позволяющая создать непрерывнонаращиваемые электроды любых размеров и небольшой мас­сы. Они бывают коккруглого, так и прямоугольного сечения.
Большим достижением в развитии рудотермических печей яви­лосьприменение закрытого колошника, что позволило улучшить усло­вия труда, а такжеутилизировать потенциальную энергию печных газов. Одновременноусовершенствовали конструкцию верхнего строение печей. Использованиеэлектродов больших размеров, герметичных сводов а также требованиядистанционного управления и автоматизации управления печью привели к широкомураспространению гидравлических устройств для перепуска и передвиженияэлектродов и т.д. Тенденция дальнейшего увеличения производства ферросплавов Идругих продуктов рудовосстановительных печей неизбежно приведет, как и впрошлом, к росту единичных мощностей вечных установок. Единичная мощностьрудовосстановительных электропечей в настоящее время для феррохрома иферросилиция составляет 105 MB.А(65 МВт), для ферромарганца и силикомарганца — 80 MB.A (58 МВт). МОЖНО ОЖИДАТЬ появления в ближайшиегоды рудовосстановительных электропечей мощностью до 200 MВ.А, если учесть, чтомощность, выделяющая на электроде, достигла 35 MB.A (23 МDт), то 6-тиэл.печь можетиметь мощность 210 МВ.А.
/>/>Тенденция увеличения числа электродоврудовосстановительных ПЕЧЕЙ оправдана сэлектротехнической точки зрения, нескольку напряжение между электродами иподиной и шестиэлектродной печи составляет половину линейного, a в трехэлектродной печьменьше 15 %, чтопозволяет иметь лучшие показатели дляшестиэлектродной печи. Двенадцатиэлектродная печь с кольцевой ванной позволяетсовместить все конструктивные преимущества круглы и при угольных печей изначительно повысить пределы единичных мощностей электропечей. При этом непредполагается значительно увеличивать достигнутый уровень освоения диаметровсамоспекающихся  электродов, составляющий до 2000 MM, поскольку при дальнейшем увеличении диаметра все большеснижается активное сопротивление ванны и рабочее напряжение, что в коночномсчете резко снижает, ожидаемы прирост производительности вследствие ухудшениякоэффициента мощности.
В настоящее время не представляется возможным установить пределединичной мощности многоэлектродной печи.
По мере увеличения единичной мощности электропечных агрегатов.
 Всеболее утрачивается практическое представление обустановленной мощности трансформатора. Если на малых печах установленная ииспользуемая мощности отличаются незначительно (на 10-12%), то установленнаямощность трансформаторов большее печей отличается от используемой мощностипочти в 2 раза, а их естественный коэф­фициент мощности отличается на45-50 %.Причиной низкого естественного коэффициента мощности являетсятот факт, что с увеличени­ем мощности печи меняется соотношение активного иреактивного  coпротивлений электрического контура»
Новые требования энергосистемы о соблюдении потребителем
 /> обусловливает oзначение электропечныхагрега­тов установками компенсации реактивной. мощности (УПК) продольно-
или поперечно-емкостной.
Кардинально решить проблему повышения коэффициента мощности можно лишьза счет перевода печей на питание токами пешменной
частоты или постоянным током.
Ближайшие 15-20 лет предполагается дальнейшее укрупнению
электропечных агрегатов до мощности 100-160 MB.A совершенствованиеконструкций закрытых печей их герметизация о применением различных методовинтенсификации плавки (сдувание газа и пыли, загрузка мелочи через полыеэлектроды, сжигание газа под оводом |применение выпрямленного тока плазменногонагрева и т.д.).

3.1 Определение мощности трансформатора и электрических параметров  печи
Расчет рудовосстановительных печей ведут обычно по заданноймощности, но иногда ее надо определить. Исходными данными для это­го служаттребуемая производительность и удельный расход электри­ческой анергии на I т продукта. Последний неявляется величиной строго постоянной и колеблется в зависимости от качествашихтовых материалов и размеров печи. Для расчета принимающий, высший удельныйрасход энергии, что позволяет иметь запас для увеличения произво­дительности.
Эти исходные данные необходимы для определения годового пот­ребленияактивной электроэнергии ( W, квт.ч) на одной РВН
 />                                            (2.1)
где WyдG — удельный расход электроэнергии, квт.ч/т;
G-  — годовая производительность печи, т Активная мощность (Ра, кВт)проектируемой печи
 />     (2.2)
где /> — коэффициент, учитывающий время напланово-предупредительные работы ~0,985;
/> — то же, на средний ремонт, ~ 0,98;
/> — то же, на капитальный ремонт, ~ 0,96;
/> — коэффициент использования установленноймощности~0,95; 365x24 — число календарных часов в году.
Полезная мощность (Рпод., кВт), выделяемая электрическим током всопротивлении ванны
/>                                    (2.3)
Анализ баланса мощности действующих ферросплавных печей не­прерывногодействия дает следующие значения электрического к.п.д»
(/>)
 а) бесшлаковые процессы
0,83-0,86 — для печи с открытой ванной,
0,87~0,90 — для печи с закрытой ванной при мощности10-30 МВА,0,90-0,«2 — для печи с закрытой ванной при мощности 60-75 МВА;б)шлаковые процессы
0,90-0,92 — для печи с круглой ванной,
0,08 -для печи с прямоугольной ванной.
Электрический к.п.д. ферросплавных печей периодического дей­ствия составляет 0,87-0,95.                                                       
Полезная мощность на один электрод (Рпол.фкВт)
/>                (2.4)                 где n — число электродов,выбираемых по минимальным затратам.
 Тенденция дальнейшего увеличения производства ферросплавов идругих продуктов рудовосстановительных печей неизбежно приве­дет к ростуединичных мощностей печных установок. Однако темпы этого роста и выбор типаустановки для любого конкретного пред­приятия связаны со стремлением снизитькапитальные и эксплуатаци­онные затраты на тонну ферросплавов, обеспечитьприемлемые условия труда и непрерывность работы печей и цеха. Такой выборосновывается на технико-экономической оценке показателей электропечей.Например, из установленной зависимости удельных приведенных зат­рат от мощностипечи и количества электродов (n) следует, что:
— в диапазоне до 60-80 МВА неоспоримые преимущества имееттрехэлектродная печь (n=3) благодаря простоте конструкции и обслу­живания;
— шестиэлектродная печь (n=6) может успешно применяться в диапазонемощностей 60-100 МВА;
— при более высоких значениях мощности значительными преимуществ­
вами обладает двенадцатиэлектродная кольцевая печь  (n =12).
Общепринятой методики выбора электрических параметров ферросплавной печи не разработано и их выбирают, исходя из принципа по­добияпараметров, характерного для хорошо работающих „образцовых“ печей,некоторые эксплуатационные показатели которых приведены в таблице I.
Таблица I.
Эксплутационные показатели «образцовых» ферросплавных печей   
Сплав
Ферросилиций:
/> С
/>
/>
45%-ный
65%-ный
75%-ный
0,84
0,80-0,91
0,84
5,1-5,2
5,5
5,4
4,9-6
5,1-5,5
5,5-5,6
400
560
430
Ферросиликохром
Углеродистый
Феррохром       0,87                                                          7,7                                 6,7                                     350
Силикомарганец                        0,80      9,6                         5,5-5,6                    310
Углеродистый
Ферромарганец                           0,78       7,8                4,7        240
Силикокальций                                    7,1                      12         530
  Исходя из принципа сходимости с практическими данными наи­болеерационален метод А.С.Микулинского, согласно которому полез­ное фазовое напряжение(Uпол.ф, В) равно:
/>                                                     
где м и с — постоянные коэффициенты,  характеризующиеопределенный  тип процесса.
Коэффициент характеризует распределение мощности в ванне печи взависимости от вида процесса. Для бесшлаковых процессов с преобладающимобъемным распределением энергии, значение т следу­ет принимать рапным0,33, а для многошлакоиых (шлаковых) процес­сов с преобладанием распределениимощности по поверхности м=0,25.
Значения коэффициента С, определенные статистической отрабо­ткойпоказателей действующих печей и зависимые от видавыплавляемогопродукта, приведены в табл.1.
Ток (рабочий) в электроде (кА)
/>                                  (2.6)
Номинальная мощность печи /> (кВА) равна:       
 />              (2.7)
где /> — коэффициент мощности (табл.1). Привыборе значения /> необходимо иметь в видуследующее. С ростом мощностей рудовосстановительных печей увеличение токазначительно опережает рост рабочих вторичных напряжений. При этом резковозрастает индуктивная составляющая падения напряжения, а следовательно,понижается />печной установки. Для обеспечения высокихэлектротех­нических показателей на печах мощностью свыше 16,5 MB.А применя­ют установкипоперечной и продольной емкостной компенсации реак­тивной мощности(УПК), которые позволяют поднять значение /> до 0,9-0,96.
Номинальную мощность трансформатора Sтp(кВА) принимают изсоотношения
Sтp— (1,2/>S'                                       (2.8)
Превышение Sтp над S' вызвано необходимостью иметь ре­зерв мощности,осваиваемый после длительного периода эксплуатации   расчет улучшениятехнологического процесса, подбора новых шихто­вых материалов и др.
Номинальная мощность трансформатора, определенная по формуле (2.8)сравнивается с принятым в СССР размерным рядом мощностей рудовосстановительныхпечей: 2,5;3,5; 4,5; 7,5; 10,5; 16г6;24,0; 33,0; 43,0; 63,0; 72,0; 100,0;150,0; 250,0; 400,0; МВ.А. При этом принимается ближайшая мощностьтрансформатора ( Sтp).
Линейное рабочее напряжение (uл , В) в точке соединенияпаке­та короткой сети с выводами печного трансформатора равно:
/>/>             (2.9)
где К — поправочный коэффициент, учитывающий схемусоединения вторичных обмоток трансформатора. Если обмотки соединены го схеметреугольник, />, по схеме звезды К=/>, по однофазной схеме(когда обмотки трансформатора независимости друг от друг  K=2.
Для  выбора ступеней напряжения трансформатора принимают ин­тервалвторичных линейных напряжений (В):
от низшего   />          (2.10)
до высшего  />                  (2.11)
Перепад напряжений между ступенями равен, В:
/>             (2.12)
Номинальный ток вовторичной обмотке печноготрансформатора,
1ном (кА)
/>               (2.13)
    3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАМЕТРА ЭЛЕКТРОДА
ГЕОМЫТРИЧЬСКИХ  РАЗМЕРОВ  ВАННЫ  ПЕЧИ.
Диаметр самоспекающегося электрода ( Dэл, мм) выбирают израциональных (освоенных в промышленности) для технологичес­кого процессаплотностей тока в электроде  />  (табл. I)
/>         (2.14)
У нас в стране принят размерный ряд самоспекающихся круглыхэлектродов диаметром от  350 до 2400 мм (350,600,750,950,100О,1200,1400,1500,1700,1900,2000 и т.д.)  и прямоугольных (плоских) электродовразмером до 3200 х 800 мм, определяемый размерами стальных кожухов.
Расчетное значение диаметра электрода/>  сопостовляется а размернымрядоми принимается; ближайшая большая величина />  
Толщина кожуха электрода (/>мм) определяютпо формуле
/>                  (2.15)
где />  — диаметр выбранногоэлектрода в соответствии с раз­мерным рядом, мм.
Полный максимально, допустимый ток (1доп, А) самоспекающегоэлектрода диаметром /> (мм)
/>      (2.16)
где /> — глубина проникновения переменного токачастотой 50 Гц (обычно/>600 мм).
Выбранный размер электрода (/>) должен обеспечить условие />
При определении геометрических параметров рабочего простран­ствакруглой трехфазной печь исходной величиной является диаметр электрода/> и все другиегеометрические размеры ванны (рис.6, а) выражается через />.
В круглой трехфазной печи (рис.6, в) вес три реакционные зо­ныдиаметром Dp(mм)
/>              (2.17)
гдеDp — плотность мощности в объеме реакционной зонытабл. 1) в кВт/м3,- должны сходиться в центре печи ^следовательно диаметрраспада электродов Др, э. ровен диаметру реакционной зоны Dp.
Расстояние между осями электродов, называемые распадом, равно
/>             (2.18)
Расстояние между каждым электродом и центром ванны одинаково иравно 0,5 Dp.Уменьшение или увеличение этого расстояния в рудовосстановительныхпечах нежелательно. В первом случае в центре ванны повысится плотностьмощности, что приведет к плавлению ших­ты и более ускоренному ее сходу на этомучастке, во втором между электродами появится участок с малой плотностьюмощности, что приведет к превращению шихты в нем в гарнисаж.
/>
/>/>
Рисунок6- Расчетный эскиз круглой ванны а) и реакционные зоны рудовосстановительныхпечах б).
Для создания внешнего гарниссажа, представляющего хорошую ог­неупорнуютеплоизоляцию, защищающую футеровку, диаметр ванны дол­жен быть больше диаметраокружности, охватывающий действующие
объемы реакционных зон электродов, расположенных: по вершинам пра­вильноготреугольника. Диаметр такой окружности составляет 2 Dpили 2Ррэ и действующиеотечественные ночи как открытые, так и закрытие имеют ванну диаметром
/>               (2.19)
Следует строить ванны диметром
/>              (2.20)
Хотя в трехфазной ванне с погруженными электродами активная высотаванны (II) должна равняться распаду электродов:
/>             (2.21)
в работающих печах отношение H/tэл (или, что то же, Hв/Dр, э ) колеблется в пределахот 0,8 до1,14 при средней величине 0,95 м. какой-либо определенной зависимости этого отношении от процесса плавки не наблюдается.Поэтому исходя из того, что действующая (активная) глубина погруженияэлектродов
/>     (2.22)
которая для печей бесшлаковых процессов о удельным расходом энергии 7-13 МВт.ч
/>                   (2.23)
а для этих же печей при расходе энергии 4-7 МВт.ч
/>                    (2.24)
и многошлаковых и рудоплавильныхx печей
/>                    (2.25)
а также учитывая то, что для всех ванн о проводящим угольным подомотношение
                                                               
/>              (2.26)
при средней величине 0,07, можно представить активную высоту ванныкак сумму hэли h:
/>                      (2.27)
Общая высота ванны (высота шихты).
/>                  (2.28)
/>Параметры прямоугольнойванны (рис.8, а) также определяются исходя и» размера плоскогоэлектрода сечением аэл хвЭл, а также площадью равновеликого круглого электродадиаметром   Dэлустановленного исходи из расчета по формуле (2.14).
/>
/>
/>
Рис. 8. Расчетный эскиз прямоугольной панны (а) и  реакционныезоны  в действующих рудовосстановительных почах (б)
Стороны плоского электрода площадь которого соответствует площадикруглого электрода диаметром Dэл., определяется исходя из следующихсоотношений:
/>
где />(4,0 – 5,0)
/>

/>

 Плоские электроды того же сечения, что и круглые, в прямоу­гольнойванна должны располагаться ближе один к другому, посколь­ку токоподводы этихэлектродов имеют и сечении форму эллипса (рис.8,6).
Если относительная ширина реакционного слоя/> уплоских  электродов
/>  (2.31)
тогда расстояние между осями электродов составит
/>                (2.32)
Размеры реакционной зоны плоских электродов можно определить»приравняв площадь эллипса к площади реакционной зоны круглого равновеликого электродаи приняв оси эллипса х и у :
/> и />   (2.33,2.34)
/> (2.35)
где   />  — диаметр распадаравновеликого электрода, определяе­мой no(2.17).
Для получения общей ванны необходимо, чтобы реакционные зо­ныэлектродов перекрывали друг друга, что обеспечивается при соб­людении условия
/>                       (2.36)
 
Размеры сечения ванны с учетом гарниссажа должны быть следующие:
/>          (2.37)
/>                 (2.38)
Остальные параметры ванны hэл ,ho,H,HBопределяются исхо­дя издиаметра равновеликого круглого электрода Dэл  и с учетом условий,оговоренных в уравнениях (21-28).
Общая высота печи (/>) определяется с учетом толщины футе­ровкиподины
/>                   (2.39)
где /> толщина подины.
Особенностью этой части футеровки является большая толщина (до 2 м и более) и хорошая тепловая изоляция. Большое тепловое сопротивление способствует снижениютепловых потерь и созданию не-обходимой высокой температуры в рабочем пространствеванны, а значительная масса футеровки, обладающая большой теплотой инерцией, способствуетсохранению устойчивой температуры в «тигле» при возможных  кратковременныепростоях.
На рис.9 приведено рациональное выполнение футеровки, отлич­ной отраспространенных конструкций, как  правило, цилиндрических.
/> 
 
Рис.8-Рациональная футеровка рудовосстановительной печи:
1 -угольные блоки; 2 -кладка из огнеупорных шамотных
 кирпичей; 3 -слой теплоизоляции из легковесного шамота;  4-слойкладки из магнезитовых кирпичей  5-засыпка из шамотной крупки; 6-набивная масса
/>/>/>/>/>/>/>Список использованныхисточников
1 Расчеты пиропроцессов и печейцветной металлургии. Под научной редакцией Д.А Диомедовского, Л.М Шалыгина, А.АГалинберк, И.А Южанин. – М.: Металлургия, 1963. – 640 с.
2 Кривандин В.А. Металлургическаятеплотехника – 2 том / В.А. Кривандин; профессор, доктор техн. наук. – М.: Металлургия,1986. – 590 с.
3 Басов, Ельцев Справочник механиказаводов цветной металлургии.
4 Басов А.И.Механическое оборудование обогатительных фабрик и заводов тяжелых цветныхметаллов. – М.: Металлургия, 1987. – 578 с.