Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

Динамика электромагнитных сил, отклоняющих дуги от вертикали в трехфазной дуговой печи

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-1-27-33

Полный текст:

Аннотация

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.

Об авторах

И. М. Ячиков
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова
Россия

д.т.н., профессор кафедры вычислительной техники и программирования

455000, Россия, Челябинская обл., Магнитогорск, пр. Ленина, 38



Е. М. Костылева
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова
Россия

аспирант кафедры вычислительной техники и программирования

455000, Россия, Челябинская обл., Магнитогорск, пр. Ленина, 38



И. В. Портнова
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова
Россия

к.т.н., ответственный секретарь управления информационной политики

455000, Россия, Челябинская обл., Магнитогорск, пр. Ленина, 38



Список литературы

1. Чередниченко В.С., Бикеев Р.А., Кузьмин М.Г. Математическое моделирование колебаний кабельных гирлянд в дуговых сталеплавильных печах // Электрометаллургия. 2005. № 4. С. 32 – 35.

2. Казанов Ю.К. Анализ динамических воздействий на электроды дуговых сталеплавильных печей // Сталь. 2000. № 11. С. 54 – 56.

3. Makarov A.N., SokolovA. Yu., Lugovoi Yu.A. Increasing the arc efficiency by the removal of arc electromagnetic blowing in electric arc furnaces: I. Effect of electromagnetic blowing and the slag height on the arc efficiency in an electric arc furnace // Russian Metallurgy (Metally). 2012. No. 6. P. 542 – 547.

4. Makarov A.N., Rybakova V.V., Galicheva M.K. Electromagnetism and the arc efficiency of electric arc steel melting furnaces // Journal of Electromagnetic Analysis and Applications. 2014. No. 6. P. 184 – 192.

5. Миронов Ю.М. Электрическая дуга в электротехнологических установках. – Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2013. – 290 с. 6. David F., Tudorache T., Firteanu V. Numerical evaluation of electromagnetic field effects in electric arc furnaces // COMPEL. 2001. Vol. 20. No. 2. P. 619 – 635.

6. Kiyoumarsi А., Nazari A., Ataei М. etc. Electromagnetic analysis of an AC electric arc furnace including the modeling of an AC arc // COMPEL. 2010. Vol. 29. No. 3. P. 667 – 685.

7. Kiyoumarsi А., Nazari A., Ataei M. etc. Three dimensional analysis of an AC electric arc furnace // 35th Annual Conference of IEEE Industrial Electronics, Porto, 2009. Р. 3697 – 3702.

8. Reynolds Q.G. The dual-electrode DC arc furnace – modelling insights // The Journal of The Southern African Institute of Mining and Metallurgy. October 2011. Vol. 111. P. 697 – 703.

9. Ramírez M., Trapaga G. Mathematical modeling of a DC electric arc – dimensionless representation of a DC arc // ISIJ International. 2003. Vol. 43. No. 8. Р. 1167 – 1176.

10. Reynolds Q.G., Jones R.T. Twin-electrode DC smelting furnaces – Theory and photographic testwork // Minerals Engineering. March 2006. Vol. 19. Issue 3. P. 325 – 333.

11. Reynolds Q.G. The dual-electrode DC arc furnace – modelling insights // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2011. Vol. 111. No.10. P. 33 – 46.

12. Bellan P.M., Higley J.W. Magnetic suppression of arc blowout in a model arc furnace // IEEE Transactions On Plasma Science. December 1992. Vol. 20. No. 6. P. 1026 – 1035.

13. Zweben S., Karasik M.L. Experiments on arc deflection and instability. [Electronic resource]. Available at URL: https://www.researchgate.net/publication/237285413_Laboratory_ experiments_on_arc_deflection_and_instability.

14. Егоров А.В. Электроплавильные печи черной металлургии. – М.: Металлургия, 1985. – 280 c.

15. Ячиков И.М., Костылева Е.М. Поведение основных элекромагнитных сил, действующих на дугу в трехфазной дуговой печи // Изв. вуз. Черная металлургия. 2015. Т. 58. № 7. С. 479 – 485.

16. Ячиков И.М., Вдовин К.Н., Костылева Е.М. Анализ основных электромагнитных сил, действующих на дугу в трехфазной дуговой печи // Теория и технология металлургического производства. 2014. № 2 (15). C. 70 – 76.

17. Ячиков И.М., Костылева Е.М. Комплекс программ для определения параметров электрических дуг трехфазного переменного тока, горящих на горизонтальную поверхность // Программные продукты и системы. 2017. № 3. С. 537 – 545.

18. Ячиков И.М., Костылева Е.М., Храмшин В.Р. Расчет электромагнитных сил, действующих на дуги в трехфазной дуговой печи: Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. № 2016618499.

19. Евсеева Н.В., Лазуко Л.А., Черкасова Ю.Б., Хасанов С.У. Исследование электродинамических сил, действующих на дуги в трехфазной дуговой сталеплавильной печи // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2011. № 34. C. 69 – 74.


Для цитирования:


Ячиков И.М., Костылева Е.М., Портнова И.В. Динамика электромагнитных сил, отклоняющих дуги от вертикали в трехфазной дуговой печи. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2020;63(1):27-33. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-1-27-33

For citation:


Yachikov I.M., Kostyleva E.M., Portnova I.V. Dynamics of electromagnetic forces rejecting arcs from verticals in a three-phase arc furnace. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2020;63(1):27-33. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-1-27-33

Просмотров: 45


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)