Статья

Наименование	Анализ энергетического баланса метода дугового глубинного восстановления кремния
Авторы	Куберский С. В., к. т. н., проф. Проценко М. Ю., к. т. н., доц. Воронько М. И., асп.
Раздел	Металлургия и материаловедение
Год	2022	Выпуск	70	Страницы	45 - 51
УДК	669.18.04:669.89			EDN	CUIBMJ
Аннотация	Выполнен анализ основных затрат электроэнергии при использовании электрической дуги в технологиях выплавки и внепечной обработки стали. Составлен энергетический баланс процесса дугового глубинного восстановления (ДГВ) кремния из песка в железоуглеродистый расплав. Показана более высокая эффективность нагрева расплава при ДГВ в сравнении с агрегатом «ковш-печь».
Реферат	Цель. Проанализировать основные статьи энергетического баланса внепечной обработки железоуглеродистых расплавов методом ДГВ кремния из песка и сравнить затраты электроэнергии на нагрев железоуглеродистого расплава электрической дугой при ДГВ и в электродуговых металлургических агрегатах, традиционно используемых для выплавки и внепечной обработки. Методика. При проведении исследований использовали стандартные методики подготовки сырья, измерения температуры, отбора и подготовки проб для химического анализа состава чугуна. Для оценки затрат электроэнергии использовались различные методы их определения, основанные на расчетах и регистрации электрических параметров процесса. Полученные результаты экспериментальных данных обрабатывались на ПЭВМ с использованием стандартного пакета программ Microsoft Excel. Результаты. Анализ параметров процесса ДГВ кремния из песка в жидкий чугун, полученных в ходе серии проведенных экспериментов, позволил определить количественные значения основных статей энергетических затрат. Показано, что основная доля электрической энергии (около 40 %) расходуется на нагрев расплава. Полученный удельный расход электроэнергии (13,375 кВт·ч/ºС на 1 т) более чем в 2 раза меньше, чем при нагреве металла в агрегате «ковш-печь» (~35 кВт·ч/ºС на 1 т). Более эффективный нагрев расплава в процессе ДГВ связан с заглублением части дугового разряда в металл, тогда как при обработке в АКП она экранируется только шлаком. Научная новизна. Впервые в качестве связующего для рудно-восстановительной смеси использована комбинация жидкого стекла и каменноугольного пека в количестве 15 % и 10 % соответственно, что позволило увеличить степень восстановления кремния до 85 %, а также обеспечило стабильное горение и синхронное расходование элементов блока. Практическая значимость. Практическую значимость имеет выполненный в работе энергетический баланс процесса ДГВ кремния из песка, позволяющий в дальнейшем прогнозировать энергозатраты при внепечной обработке расплава дуговыми блоками различного состава, а также более чем двукратное снижение расхода электроэнергии.
Ключевые слова	электродуговая печь, агрегат «ковш-печь», дуговое глубинное восстановление, кремний, песок, электрическая дуга, энергетический баланс, нагрев.
Финансирование
Благодарности
Список источников	1. Официальный сайт ассоциации «Русская сталь» [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.russtal.ru. 2. Проценко, М. Ю. Разработка ресурсосберегающей технологии дугового глубинного восстановления марганца из шлака силикомарганца в железоуглеродистые расплавы [Текст]:дис. … канд. техн. Наук: 05.16.02 / Проценко Михаил Юрьевич; ДонГТУ. — Лисичанск, 2017. — 191 с. 3. Основные показатели работы черной металлургии России в 2020 г. [Текст] / В. В. Катунин, Н. Г. Зиновьева, И. М. Иванова, Т. М. Петракова // Черная металлургия. Бюллетень научнотехнической и экономической информации. — 2021. — Т. 77. — № 4. — С. 367–392. 4. Корнилов, Г. П. Анализ фактического КПД электродуговой сталеплавильной печи [Текст] / Г. П. Корнилов, П. А. Шулепов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. — 2017. — Т. 17. — № 4. — С. 33–38. 5. Журавлев, А. А. Расчеты материальных и энергетических балансов при выплавке стали в дуговых сталеплавильных печах [Текст]: учебно-методическое пособие / А. А. Журавлев, В. Ф. Мысик, А. В. Жданов; Мин. обр. и науки РФ, Уральский федеральный университет. — Екатеринбург: ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина», 2016. — 128 с. 6. Дюдкин, Д. А. Современная технология производства стали [Текст] / Д. А. Дюдкин, В. В. Кисиленко. — М.: Теплотехник, 2007. — 528 с. 7. Щедровицкий, Я. С. Высококремнистые ферросплавы [Текст] / Я. С. Щедровицкий. — Свердловск: Металлургиздат, 1961. — 256 с. 8. Емлин, Б. И. Справочник по электротермическим процессам [Текст] / Б. И. Емлин, М. И. Гасик. — М.: Металлургия, 1978. — 288 с. 9. Дашевский, В. Я. Ферросплавы: теория и технология [Текст] / В. Я. Дашевский. — М.: Издательский дом МИСиС, 2014. — 362 с. 10. Проценко, М. Ю. Сравнение эффективности легирования металла ферросплавами и методом дугового глубинного восстановления [Текст] / М. Ю. Проценко, С. В. Куберский, В. С. Эссельбах // Сб. науч. трудов ДонГТУ. — Алчевск: ДонГТУ, 2011. — Вып. № 35. — С. 211–220. 11. Использование метода дугового глубинного восстановления для извлечения кремния из песка в железоуглеродистые расплавы [Текст] / С. В. Куберский, М. Ю. Проценко, М. И. Воронько, И. А. Белан // Сб. науч. трудов ДонГТУ. — Алчевск: ГОУ ВПО ЛНР «ДонГТУ», 2019. — Вып. 14 (57). — С. 37–45. 12. Усовершенствование методики определения энергетических затрат процесса дугового глубинного восстановления [Текст] / С. В. Куберский, М. Ю. Проценко, М. И. Воронько, В. С. Заведия // Сб. науч. трудов ДонГТУ. — Алчевск: ГОУ ВПО ЛНР «ДонГТУ», 2020. — Вып. № 19 (62). — С. 61–66.
Полный текст