д.т.н., профессор кафедры вычислительной техники и программирования
455000, Россия, Челябинская обл., Магнитогорск, пр. Ленина, 38
Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Computer Engineering, and Applied Mathematics
аспирант кафедры вычислительной техники и программирования
455000, Россия, Челябинская обл., Магнитогорск, пр. Ленина, 38
Postgraduate of the Chair of Computer Engineering, and Applied Mathematics
к.т.н., ответственный секретарь управления информационной политики
455000, Россия, Челябинская обл., Магнитогорск, пр. Ленина, 38
Cand. Sci. (Eng.), Executive Secretary of the Information Policy Department
Знание характера и поведения сил, действующих на дугу, является важным при конструировании печей, управлении и автоматизации их работы. Эффект электромагнитного выдувания дуги оказывает отрицательное влияние на технико-экономические показатели печи, поскольку дуга выносится из углубления в металле и шлаке, при этом ее излучение на стены и свод увеличивается, а эффективная мощность, поглощаемая металлом, уменьшается. Для этой и ряда других задач необходимо знание динамического поведения дуги, которое во многом определяется мгновенными значениями и направлениями отдельных сил и результирующей силы. В работе рассматривается поведение электромагнитной силы, действующей на столб дуги, от токов, протекающих через жидкий металл, и токов, протекающих через другие параллельные дуги и графитированные электроды в трехфазной дуговой печи переменного тока. При этом полагалось, что дуги горят перпендикулярно поверхности металлической ванны (их оси совпадают с осями электродов) и действующее значение линейных токов в разных фазах одинаковое. Предложена математическая модель для расчета мгновенных значений и направлений основных электромагнитных сил, действующих на дуги в трехфазной дуговой печи, позволяющая выявить характер динамического поведения дуг. Создана компьютерная программа, дающая возможность визуализировать поведение годографа сил, действующих на дугу. Установлено, что результирующая сила является четной гармонической функцией с частотой в два раза выше промышленной частоты тока. Приведены годографы сил, действующих на дугу со стороны токов, протекающих через расплав, и результирующей силы, представляющие собой эллипсы, лежащие в горизонтальной плоскости. Установлено, что результирующая отклоняющая дугу сила является четной гармонической функцией с частотой в два раза выше промышленной частоты тока. Ее годограф представляет собой эллипс, лежащий в горизонтальной плоскости, большая полуось которого составляет угол 20 – 80° с линией, соединяющей центр распада электродов и ось электрода.
Knowledge of the nature and behavior of forces acting on an arc is important when designing furnaces, controlling and automating their work. The effect of electromagnetic arc blowing has a negative effect on technical and economic indicators of the furnace, since the arc is removed from dimples in metal and slag. Radiation of the arc on walls and arch increases. And the effective power absorbed by the metal decreases. For this and a number of other tasks, it is necessary to know the dynamic behavior of the arc, which is largely determined by the instantaneous values and directions of the individual forces and the resultant force. The paper discusses the behavior of an electromagnetic force acting on an arc column from currents flowing through a liquid metal and currents flowing through other parallel arcs and graphitized electrodes in a three-phase AC arc furnace. It was assumed that the arcs burn perpendicular to the surface of the metal bath (their axes coincide with the axes of the electrodes) and effective value of the linear currents in different phases is the same. A mathematical model is proposed for calculating the instantaneous values and directions of the main electromagnetic forces acting on arcs in a three-phase arc furnace, allowing to reveal the nature of arcs dynamic behavior. A computer program has been created that makes it possible to visualize the behavior of a hodograph of forces acting on an arc. Hodographs of forces acting on the arc from the currents flowing through the melt are shown; they are ellipses lying in a horizontal plane. The resulting force deflecting an arc is also an even harmonic function with a frequency twice as high as the industrial frequency of the current. Its hodograph is an ellipse lying in a horizontal plane, the big semi-axis of which makes an angle of 20 – 80° with a line connecting the center of decay of the electrodes and the electrode axis.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.