Cuptor electric cu arc

Cuptor electric cu arc

Cuptor electric cu arc. Clasif. Descriere

Încalzirea materialelor in cuptoare el cu arc se bazeaza pe cantitatea de caldura dezvoltata in arcul el stabilit intre electrozi sau intre electrozi si materiale.

În cuptoarele electrice cu arc se pot obtine oteluri speciale, zguri sintetice, aliaje metalice, sau se pot topi fonte si bronzuri otelul. Acestea lucreaza in c a trifazat, la frecv de 50 de Hz, fiind de regula cuptoare cu incalzdirecta, la care arcul el se amorseaza intre fiecare electrod si masa de metal. În cuptoarele el cu arc se poate realiza atmosf protectoare , reducatoare sau acida.

Dupa modul de incarc si descarc exista cuptoare:

a) cu cuva basculanta, la care bolta se ridica putin si apoi cuva este basculata cu ajutorul unui cilindru actionat hidraulic sau electromecanic;

b) cu montanti mobili, la care cuva sta pe loc iar bolta se dep-laseaza cu montantii, paralel cu axa longitudinala a cuptor, cuva ramanand descoperita pt incarc;

c) cu bolta rotitoare, la care bolta se ridica putin si se roteste impreuna cu montantii, lasand cuva descoperita pt incarcare.

Dupa locul de prod si modul de transm a caldurii se deosebesc:

cuptoare el cu arc cu a directa;

cupt el cu arc cu act indirecta;

cuptoare el cu arc cu rezistenta.

a) Cuptoare electrice cu arc cu actiune directa la care arcul el se produce intre electrozi si metalul topit -fi 1.6 g) - caldura dezv. in arc transmitandu-se sarjei prin radiatie si cond ter-mica. Acest cuptor permite realiz unor temp ridicate. Se pot incarca si numai cu deseuri de fier vechi. Daca cuptorul are si o inst de vid, se poate folosi la topirea de metale si aliaje greu fuzibile, active dpdv chimic

Elem constructive principale ale acestor cuptoare sunt: cuva de topire, electrozii si portelctrozii , cablurile de alimentare, meca-nismul de deplasare al electro-zilor si a boltii, mecanismul de inclinare a cuptorului.

Izolatia termica a cuptoarelor cu arc este mult mai slaba decat la cuptoarele cu rezistoare, pt ca temperatura de lucru e foarte apropiata de temperatura de inmuiere a mat. refractar. Solicitarile mec trebuie sa fie deci suportate de starturile refractare ext mai reci. Daca izolatia termica ar fi groasa, stratul refractar ar putea ajunge aproape la aceeasi temperatura pe toata grosimea ce ar micsora rezistenta mecanica a lui. Temp peretelui exter ajunge la 400C.

Electrozii cuptorului se confect din materiale cu urm.proprietati:

- conductivitate electrica mare;

- conductivitate termica redusa;

- temp de inmuiere ridicata;

- rezistenta fata de agenti chimici si fata de oxigen;

- sa fie prelucrabili mecanic si sa aiba un pret redus.

Materiale ce indeplinesc aceste conditii sunt carbunele si grafitul. Dpdv constructiv, electrozii sunt cilindrici, cu diam intre 100÷1.000 mm, cu L de 1÷2 m, prevazuti cu cep si bucsa de prelungire Söderberg cu autocoacere, sub forma de teava umpluta cu pasta de carbune; prelungirea se realiz prin sudare.

Portelectrozii au rolul de a fixa electrozii intr-o anumita pozitie si de a realiza alimentarea lor cu energie electrica.

Legatura el. intre portelectrozii si transformatorul de alimentare se realizeaza prin reteaua scurta, care consta din cabluri flexibile din cupru de lungime suficienta pentru a permite deplasarea electrozilor.

Pentru deplasarea electrozilor in sus si in jos, in principiu se folosesc 2 tipuri de mecanisme:

- un carucior ruleaza pe stalp fix si deplaseaza un electrod;

- un stalp care poarta in consola un port-electrod si se misca intr-un ghidaj telescopic.

Cursa suportului de electrod variaza dupa capacit cuptorului, putand ajunge la valori de peste 2 m.V de miscare a electrozilor trebuie sa fie cat mai mare, pentru a elimina scurtcircuitele si intreruperile arcului in timpul funct cuptorului. V de deplasare a electrozilor e intre 0,4 si 1,2 m/s, fiind in functie de sistemul de reglare automata utilizat.

Pt incarcarea cuptorului e nec ridicarea boltii impreuna cu electrozii si rotirea acestora fata de cuva, aceasta operatie fiind efectuata de catre o coloana de pivotare prevazuta cu actiune hidraulica.

Mecanismul de inclinare al cuptorului, realizat cu role sau cu cremaliera, este prevazut cu actionare hidraulica sau electromecanica si permite inclinarea cuptorului in doua sensuri pentru evacuarea zgurii si a metalului topit.

b) Cuptoare electrice cu arc cu actiune indirecta

La acest tip de cuptoare arcul el se introduce intre electrozii orizontali - fig 1.6 h). Caldura dezvoltata in arc se transmite materialului de incalzire prin radiatie. Utilizarea acestor cuptoare e limitata la topirea neferoaselor (in special cupru si aliajele sale) si a fontei, care necesita temperaturi de topire mai coborate (sub 1.400C). Funct cuptoarelor cu arc cu act indir la temp sub 1.400C e impusa de faptul ca electrozii sunt asezati orizontal, deci sunt supusi la incovoiere si nu pot suporta densitati mari de curent.

În principiu, elem constructive ale cuptoarelor cu arc cu actiune indirecta sunt aceleasi ca si la cuptoarele cu arc cu act directa.

c) Cuptoare electrice cu arc si rezistenta la care electrozii sunt scufundati in masa incarcaturii, arcul electric de cele mai multe ori e inchis in incarcatura.

Se deosebesc 2 tipuri de astfel de cuptoare:

- Cuptoare pt reducerea mine-reurilor la temp ridicata in pre-zenta carbonului, cantitatea de caldura necesara procesului termochimic dezvoltandu-se in arcul electric. Produsul obtinut se colecteaza in stare lichida pe vatra cuptorului si se evacueaza periodic prin gurile de scurgere.

- Cuptoare pentru obtinerea carborundului si grafitarea electrozilor in care caldura se dezvolta in cea mai mare parte in rezistenta incarcaturii.

Datorita regimului linistit de function a cuptoarelor cu arc si rezistenta,bobinele pt limitarea curentilor de scurtcircuit nu mai sunt necesare. => factorul de putere este mai mare la acest tip de cuptoare (0,78÷0,93). Curentii in secundarul transfor-matorului de alim a electrozilor au valori cuprinse intre 13 si 87 kA pentru puteri de 2,5 pana la 33 MVA. Datorit variatiei rezist cu temp, tens secundarului tran-sformatorului tr sa fie reglabila cu valori intre 70 si 250 V.

1.1 Echipamentul electric al cuptoarelor cu arc (Fig. 1.1) cuprinde: - aparatele de conec-tare de inalta tens (separator, intreruptor);

- bobina de reactanta pt stabili-zarea arcului si limitarea curentilor de scurtcir­cuit;

- transformatorul cuptorului prevazut cu un sistem de reglare sub sarcina a tens secundarului;

- reteaua scurta, de alimentare a electrozilor;

- aparate de masura, protectie, semnalizare;

- sistemul de reglare automata (SRA) a functionarii cuptorului.

Puterea dezvoltata in arcul el variaza in timpul procesului de elaborare a sarjei. De exemplu, in perioada de afinare a otelului puterea scade cu 50% fata de puterea necesara in timpul topirii. Deci tens secundarului transformatorului trebuie sa fie reglabila.

Bobina de reactanta se construieste cu miez feromagnetic si intrefier pentru ca inductivitatea ei sa se mentina constanta in decursul variatiilor mari ale curentului absorbit de cuptor. În perioadele de ardere stabila a arcului (de exemplu la afinarea otelului) bobina de reactanta poate fi scurtcircuitata. La cuptoarele de mare capacitate reactanta retelei scurte este suficient de mare si bobina de reactanta poate lipsi.

Sistemul de reglare automata (SRA) a functionarii cuptorului electric cu arc are rolul de a asigura un regim de functionare corespunzator din punct de vedere al procesului metalurgic si o productivitate ridicata.

Reglarea puterii arcului se face prin modificarea tensiunii de alimentare, fie prin deplasarea electrozilor. Primul mod de reglare se aplica de regula la trecerea de la o faza la alta a procesului tehnologic.

În cadrul aceleasi faze reglarea puterii arcului se face prin deplasarea electrozilor. La cuptoarele electrice trifazate cu actiune directa, fiecare electrod poseda sistemul sau propriu de reglare. Reglarea pozitiei electrodului poate fi facuta astfel incat sa fie mentinuta constanta una din marimile:

- tens pe arc;- curentul prin arc;

- puterea arcului;- factorul de putere;- impedanta arcului;

- lungimea arcului.

Actiunile care modifica lungi-mea (deci impedanta) arcului sunt::

cresterea temperaturii in cuptor (temperatura sarjei);

surparea incarcaturii care duce la scurtcirc sau la ruperea arcului;

deplasarea arcului sub influ­enta fortelor electrodinamice;

scurtare electrozilor.

Dupa modul de actionare a electrozilor sistemele de reglare aut sunt:-electromecanice;

-electrohidraulice.

Sistemele electrohidraulice au performante superioare.

Masurarea impedantei arcului se realiz prin compararea a 2 tens:

- k₁·U_a, proport cu tens pe arc;

- k₂·I_a, proport cu curent in arc.

Conditia de functionare stabila se exprima prin relatia

Cand aceasta rel e satisfacuta electrodul este imobil. Daca termenul (k₁·U_a-k_a·I_a-k₃) e neg. electrodul se ridica, iar daca termenul mentionat este pozitiv electrodul coboara.

Viteza maxima de deplasare a electrozilor este de 150 mm/s, adica 9 m/min.

Elementul de comparatie poate fi reprezentat de:

- infasurarea de comanda a unei amplidine;

- infasurare de comanda a unor amplificatoare magnetice;

- bobinele unui releu diferential

- infasurarile statorice ale unui motor bifazat;

- infasurarea unui electromagnet plonjor;

- un comparator electronic.

La reglarea cu amplidina - Fig. 1.2 a) - elementul de masura 3 sesizeaza o marime proportio-nala cu k₁·I_a-k₂·U_a. Proportionalitatea fata de I_a (termenul k₁·I_a) se realiz. printr-un transformator de masura TI, puntea redresoare 4 si rezistorul 6. Proportionalitatea fata de U_a (termenul k₂·U_a) se realizeaza prin puntea redresoare 5 si rezistorul 7. Curentul de masura, rezultat din elementul de masura, relativ mic parcurge elementul de comparatie, care este infasurarea de excitatie 8 a amplidinei 2. Amplidina alimenteaza motorul de curent continuu 1 de antrenare al electrodului.

Pt a mari stabilitatea sistemului mai exista doua infasurari ale amplidinei, una alimentata de la bornele motorului de antrenare 1 (infasurare de reactie) si cealalta de la o tensiune constanta (infasurare de compensatie).

Reglarea electrozilor cu amplificatoare magnetice - Fig. 1.2 b) - are avantajul ca elimina masinile de curent continuu, deci realizeaza o siguranta marita in exploatare. Prin folosirea tolelor cu cristale orientate la constructia amplificatoarelor magnetice se obtine un timp propriu destul de redus. Proportionalitatea fata de I_a (termenul k₁·I_a) se realizeaza printr-un transformator de masura TI, puntea redresoare 7 si rezistorul 9. Proportionalitatea fata de U_a (termenul k₂·U_a) se realizeaza prin puntea redresoare 8 si rezistorul 10. Curentul de masura, rezultat din elementul de masura, relativ mic parcurge infasurarea de comanda a amplif magn auxiliare 5 si 6.

Motorul de actionare 12 se conecteaza la retea prin bobina 13 si grupele de amplificatoare magnetice principale 1, 2 si 3, 4. Daca amplificatoarele magnetice 1, 2, 3, 4 sunt blocate (au impedanta foarte mare), motorul este in repaus. Daca se comanda amplificatoarele magnetice 1 si 2 motorul este conectat la retea si se roteste intr-un sens. Daca se comanda amplificatoarele magnetice 3 si 4 motorul se roteste in celalalt sens. Curentul de comanda pentru amplificatoarele 1 si 2 este stabilit de amplificatorul auxiliar 5, iar pentru amplificatoarele 3 si 4 de amplificatorul auxiliar 6.

Motorul 12 pentru actionarea electrozilor este cu inele, cu rezistor in rotor 11 si cu moment de inertie unic, pentru a obtine un timp de accelerare redus.

La reglarea bipozitio­nala a pozitiei electrodului - Fig. 1.3 - se utilizeaza un motor de curent continuu, care printr-o cremaliera deplaseaza port­electrodul si electrodul pe faza alocata, in sus cand cu­rentul depaseste o anumita valoare prescrisa, sau in jos cand tensiunea a devenit prea mare.

Cand curentul pe faza respectiva depaseste valoa­rea prescrisa (suprasarcina sau scurtcircuit) bobina bI a releului d3 atrage lamela basculanta, inchizand con­tactul intre pozitiile 0 si 1. În acest moment, de la (+) sursei de alimentare, prin releul d2 se stabileste un curent care determina inchi­derea contactelor acestui releu pe pozitia 0-1. Astfel, de la plusul sursei se alimenteaza motorul 3, care se roteste in sensul necesar ridicarii electrodului.

În schema din figura 1.4 se utilizeaza tot un motor de curent continuu, care printr-o cremaliera deplaseaza port­electrodul si electrodul pe faza alocata, in sus cand cu­rentul depaseste o anumita valoare prescrisa, sau in jos cand tensiunea a devenit prea mare.

Comparatia termenului proportional cu curentul prin arc k₁·I_a cu termenul proportional cu tensiunea pe arc k₂·U_a se realizeaza, in acest caz, pe elementul comparator al unei bucle de reglare electronica clasica, notat cu 1.

Cand tensiunea pe faza respectiva devine mai mare decat valoarea prescrisa (intreruperea arcului sau lungirea excesiva a acestuia) dezechilibrul relatiei (1.4) este sesizat de elementul comparator si prelucrat de regulatorul impedantei arcului R_z. Semnalul de la iesirea acestui regulator este transmis prin regulatoarele de tensiune RT si de curent RC dispozitivului de comanda pe grila DC, care comanda acea punte de tiristoare care alimenteaza motorul de curent continuu la polaritatea reprezentata in paranteze, antrenand cremaliera, portelectrodul si electrodul in sensul coborarii.

Cand curentul prin faza respectiva devine mai mare decat valoarea prescrisa (suprasarcina sau scurtcircuit) dezechilibrul relatiei (1.4) este sesizat de elementul comparator si prelucrat de acelasi lant de regulatoare. Dispozitivul de comanda pe grila DC comanda cealalta punte de tiristoare care alimenteaza motorul de curent continuu la polaritatea reprezentata fara paranteze, antrenand cremaliera, portelectrodul si electrodul in sensul ridicarii.

Sistemele de reglare automata descrise prezinta unele dezavantaje, din care amintim:

- la variatii ale tensiunii de alimentare, puterea cuptorului depinzand de patratul acestei variatii, va avea o scadere importanta;

- valoarea si numarul de abateri ale marimii reglate, fata de valoarea ei prescrisa, sunt in general diferite in cele doua sensuri;

- apar variatii ale puterii cuptorului datorita insensibilitatii regulatoarelor.

Aceste dezavantaje determina modificari de pana la ±15% din puterea nominala a cuptorului, influentand calitatea produselor si timpul de obtinere al acestora.

Utilizarea calculatoarelor de proces elimina aceste dezavantaje, reglarea puterii cuptorului putandu-se face continuu, respectand relatiile:

(1.5)

(1.6)

unde P, P_n sunt puterea la momentul t, respectiv nominala a cuptorului; E - variatia energiei absorbita de cuptor; I, I_n - curentul la momentul t, respectiv curentul nominal al cuptorului, iar I variatia curentului prin arc pe faza analizata.

Caract de funct ale cuptor el cu arc

Caracteristicile de functionare se refera la fenomenele din cuptor si inst de alim , reprez schematic in figura 1.1.

Neglijand curentul de magnetiz al transformatorului in raport cu curentul de sar­cina, schema el. echivalenta a cuptorului e prez in fig 1.5, unde:

(1.7)

(1.7)

reprez suma parametrilor bobi-nei B a transformatorului T si a retelei scurte L (raportata la primarul transformatorului).

Cu R este notata rezistenta arcului electric raportata la primarul transformatorului, care variaza intre zero (la scurtcircuitul electrozilor cu sarja) si infinit (la stingerea arcului electric), iar U este tensiunea de faza a retelei de alimentare.

Functionarea cuptorului cu arc este determinata de valoarea tensiunii secun­dare a transformatorului cuptorului si de rezistenta si reactanta retelei scurte si a arcului. Daca se are in vedere schema simplificata din figura 4.10, functionarea cuptorului este determinata de valorile marimilor U, x, r, R. Cu ajutorul acestor marimi se pot scrie ecuatiile de functio­nare ale cuptorului si pe baza lor se pot determina conditiile de functio­nare optima ale cuptorului (adica transfer maxim de putere in arcul electric si utilizarea cat mai completa a transformatorului).

Pentru o anumita valoare a rezistentei arcului (Fig. 1.6) impedanta circuitului cuptoru­lui este

iar

Curentul prin arc e dat de relatia

(1.8)

Locul geometric al varfului segmentului care reprezinta curentul I, atunci cand impedanta echivalenta a arcului si a instalatiei de alimentare se modifica, este un cerc cu diametrul I'_sc (curentul de scurtcircuit ideal, r0):

(1.9)

Marimea curentului I poate varia de la zero - cand arcul este intrerupt, pana la curentul de scurtcircuit real I_sc - cand tensiunea pe arc este nula (Fig. 4.12):

(1.10)

Puterea dezvoltata in arcul electric va fi

(1.11)

Avand in vedere ca din relatia (5.239) rezulta relatia (1.11) devine

(1.12)

Expresia

(1.13)

reprezinta puterea activa absorbita pe faza de la reteaua electrica.

Expresia

(1.14)

reprezinta puterea activa disipata in elementele schemei de alimentare.

Relatia (4.20) se poate scrie :

(1.15)

Randamentul electric al cuptorului cu arc este

(1.16)

Valoarea defazajului _m intre tensiune si curent pentru care se obtine puterea maxima in arc rezulta derivand expresia (1.12) in raport cu  si anuland derivata. Va rezulta

(1.17)

unde (vezi relatia 1.8).

Transferul maxim de putere (vezi si figura 4.11) are loc daca

(1.18)

Puterea disipata in arc in acest caz - vezi relatiile (1.12) si (1.17) - este

(1.19)

Puterea absorbita din retea in acest caz - vezi relatiile (1.13) si (1.17) - este

(1.20)

Puterea disipata in reteaua scurta, transformator si bobina va fi

(1.21)

Analizand diagrama cercului corespunzatoare cuptorului electric cu arc (Fig. 1.4) rezulta ca valoarea curentului de functionare trebuie sa fie cel mult I_m, ceea ce inseamna ca rezistenta arcului sa fie cel putin de valoarea data de rel (1.18).

O crestere a curentului peste valoarea lui I_m determina scaderea puterii dezvoltate in arc, cresterea puterii disipate in reteaua scurta, transformator si bobina si scaderea factorului de putere. Expresia factor de putere e:

Folosind diagrama cercului se pot trasa caracteristicile de functionare ale cuptorului electric cu arc (Fig. 1.4). Stabilirea curentului nominal se face avandu-se in vedere realiz unui transfer maxim de putere in arc, dar si realizarea unui factor de putere cat mai mare.

Pt realiz unui factor de putere bun (0,750,85) se recomanda ca raportul dintre curentul de scurtcircuit ideal si curentul nom sa fie cuprins intre 2,5 si 3,5.

Uneori se impune imbunatatirea factorului de putere, caz in care se folosesc baterii de condensatoare.

Bilant electroenergetic

.Masuratori efectuate

2.1.Instrumente de masura utilizate

- Analizor de retea trifazata tip CA 8334, pe cuptorul cu arc CA2

- Analizor de retea trifazata tip EMA 90, pe cuptorul cu arc CA1

- Multimetru profesional Metrahit S29

2.2 Curbe de sarcina inregistrate

CA1 in intevalul 13.08.2007, ora 22 -16.08.2007,ora 14, cu perioada de esantionare de 1 min. Analizorul a fost montat pe primarul transformatorului de alimentare a cuptorului, in montaj trifazat, cu utilizarea circuitelor secundare de curent si tensiune existente. S-au inregistrat urmatorii parametri electrici :

-putere activa,

-putere reactiva,

-energie activa,

-energie reactiva.

CA2 in intervalul 14.08.2007, ora 22 - 16.08.2007,ora 14, cu perioada de esantionare este de 1 min. Analizorul a fost montat pe primarul transformatorului de alimentare a cuptorului, in montaj trifazat, cu utilizarea circuitelor secundare de curent si tensiune existente. S-au inregistrat urmatorii parametri electrici: putere activa, putere reactiva, putere aparenta, energia activa, energia reactiva, tensiunile de linie si de faza, curenti de linie, factor de putere monofazat si trifazat.

3.Date privind cuptorul cu arc si procesul tehnologic

3.1. Caracteristicile cuptorului

Transformator de alimentare : TTU 630KVA; 6000/216 V; Usc=41,68 % ;60 /1685 A

Racirea transforamatorului se realizeaza prin ventilatie fortata astfel: la cuptorul 1 este functional un ventilator de 4KV iar la cuptorul 2 sunt functionale 2 ventilatoare de 4KV.

Controlul arcului electric se realizeaza printr-un sistem automat de deplasare a electrozilor cu actionari individuale pentru fiecare electrod.

Sistem de racire cu apa industriala netratata, recirculata cu pompa de 15kW/3000rp

Cuptorul are 5 sub-sisteme de racire :

1 sistem racire usa de incarcare ;

1 sistem racire bolta ;

1 sistem racire port-electrozi grafit.

Debitul de apa necesar racirii cuptorului se regleaza de operator in functie de regimul de lucru al cuptorului.Este masurata si vizualizata presiunea apei de racire.

3.2.Date tehnologice

a) De regula, in cuptoarele cu arc se elaboreaza otel si fonta.

Materia prima este constituita din :

-fier vechi

-fonta veche

-fonta recirculata (retele de turnare)

Materialele de adaos in sarja pentru obtinerea compozitiei chimice standardizate sunt:

feromangan, ferosiliciu, recarburizator.

Procentul materiilor prime si a celor de adaos, in incarcatura, depinde de sortimentul de fonta elaborate. Corectia compozitiei chimice a sarjei se realizeaza in oala de turnare.

b) Regimul de lucru la cuptoare in perioada analizata, s-a lucrat in 2 schimburi - schimburile 1 si 3, regimul fiind similar regimului de functionare al cuptorului cu inductie. Practic, in 2 schimburi cuptorul se raceste.

c) Compozitia chimica a otelului, elaborate:

d) Caracteristicile sarjelor elaborate in perioada in care s-au facut inregistrari ale parametrilor electrici de functionare a cuptoarelor, sunt redate in tabele de mai jos:

CUPTOR CU ARC 1- parametri sarja

CUPTOR CU ARC 2 - parametri sarja

e) Parametri statistici sarje otel CA1

f) Parametri statistici sarje otel CA2

Notatii folosite :

Pentru durata sarjelor

-ts[min] - durata sarjei (topire);

-tmed[min] - durata medie a unei sarje;

dt[min] - abaterea duratei reale a sarjei fata de durata medie realizata in intervalul urmarit, in valoare absoluta;

-dt[%] - abaterea duratei reale a sarjei fata de durata medie, in procente

Pentru energie

Ws[kWh] - consum de energie electrica pe sarja;

Wsmed[kWh] - consum mediu de energie electrica pe sarja;

dW[kWh] - abaterea consumului real de energie pe sarja fata de consumul mediu pe sarja realizata in intervalul urmarit, in valoare absoluta;

dW[%] - abaterea consumului real de energie pe sarja fata de consumul mediu pe sarja realizata in intervalul urmarit, in procente;

g) Analiza datelor tehnologice in corelare cu consumul de energie

Diferenta intre valorile medii ale consumurilor de energie pe sarja, pe cele doua cuptoare este redusa: 685.66 in raport cu 690.9 kWh;

Se observa diferente semnificative de pana la 62% intre consumurile energetice ale sarjelor;

La timpi similari de topire, apar diferente de pana la 50% intre consumurile de energie pe sarje;

În general, sarjele cu timpi mici de elaborare inregistreaza si consumuri reduse de energie, fara a exista o relatie de proportionalitate intre diferentele de timp si diferentele de energie inregistrate;

Timpul redus de elaborare poate fi influentat de calitatea si cantitatea materialului utilizat;

Sarjele de inceput ale schimbului 3 au consumul energetic cel mai ridicat si se explica prin racirea accentuata a captuselii refractare a cuptorului pe perioada schimbului 2 cand nu lucreaza cuptorul.

4.Bilant energetic pe sarja

4.1. Date generale despre sarja

S-a ales sarja 4 pentru elaborarea bilantului energetic

Masa sarjei este de 600kg

Durata sarjei este de 1.7 h (102 min)

Temperatura de topire otel C

Temperatura de supraincalzire C

Energie electrica absorbita este de 701.43 kWh

Cantitatea de apa in sarja

-1.2 kg in umiditate in sarja

-0.6 kg apa de cristalizare in oxizii de fier

Cantitatea de oxizi de fier in incarcatura de 6kg, din care:

-4.8 kg (/ Fe)

-1.2 kg (/ FeO),

Cantitatea de electrod consumata prin ardere 1.92 kg

4.2 Calculul pierderilor

4.2.1. Pierderile prin conductie si convectie prin peretii exteriori ai cuptorului

4.2.2. Pierderi prin radiatie

4.2.3.Pierderi electrice

a)     Date pentru calculul pierderilor electrice

b)     Pierderi electrice

4.2.4. Pierderi prin caldura evacuate prin apa de racire

Debit apa racire = 15 000 litri/ora

Temperatura apa intrare 22

Temperatura apa iesire 31

Energie evacuate in apa 266.86 kWh

4.3. Calculul energiilor utile

4.3.1. Energia necesara topirii si supraincalzirii otelului

= [ [kWh]

- masa sarjei de otel;

- caldura specifica de topire a otelului;

- caldura latenta de supraincalzire a otelului topit; - caldura latenta de topire;

= 1500 - temperatura de topire a otelului;

4.3.2. Energia necesara topirii si supraincalzirii zgurei

[Kwh]

- masa zgurei formate ;

- caldura specifica de topire a zgurei;

;- caldura latenta de topire a zgurei;

- temperatura de evacuare a zgurei;

4.3.3. Energia necesara desfasurarii reactiilor endotermice (ardere oxizi de fier)

= [+]/860

4.3.4. Energia necesara eliminarii apei din sarja

apa - umiditate in sarja

apa de cristalizare - in oxizii de fier;

4.3.5.Energii exoterme - generate de arderea electrozilor

/860 [kWh]

4.4. Pierderile prin conductive si convective prin peretii exteriori ai cuptorului dupa vopsirea cu lac de aluminiu

4.5. Pierderile prin radiatie - calcule de reducere

4.5.1. Gura de incarcare - prin reducerea timpului de deschidere de la 1.7 h la 0.7 h

4.5.2. Gura de evacuare prin acoperire practic totala ()

Prin suprafata de 0.06 mp - aria obturata se pierd prin convective si conductive s-a definit

5. Bilant electroenergetic real

5.1.Prezentare tabelara detaliata

5.1. Prezentare tabelara simplificata

5.2. Diagrama Sankey

6. Analiza bilantului energetic real si a datelor bilantului

1. Din bilant rezulta ca pierderile de energie cele mai importante sunt:

-pierderile prin caldura evacuate an apa de racire - 266.86 kWh (37.08%)

-pierderile prin radiatia deschiderilor cuptorului - 127.60 kWh (17.73%)

Pierderi prin radiatia gurii de incarcare - 95.81 kWh (13.31%)

Pierderi prin radiatia gurii de golire - 17.72 kWh (2.46%)

Pierderi prin deschiderile electrozilor - 14.10 kWh (1.96%)

Pierderi conductive si convective prin pereti - 44.49 kWh (6.18%)

Prin suprafata boltii - 9.59 kWh (1.33%)

Prin suprafata imbinarii bolta - perete lateral - 3.96 kWh (0.55%)

Prin suprafata peretului lateral - 19.25 kWh (2.67%)

Prin suprafata cuvei, zona conica  - 9.08 kWh (1.26%)

Prin suprafata cuvei, zona inferioara  - 2.61 kWh (0.36%)

2. Pierderile care pot fi diminuate sunt:

Pierderile prin radiatia deschiderilor cuptorului, prin reducerea timpului de deschidere ale acestora: gura de incarcare si de evacuare. Prin obturarea gurii de evacuare pe perioada sarjei se reduc pierderile cu minim 16 kWh pentru sarja, durata egala sau economie orara de 9.4 kWh, cu luarea in considerare a pierderilor conductive si convective care apar prin gura obturata. Prin reducerea timpului de deschidere a gurii de incarcare cu 50 %, economia este de minim 40kWh/sarja cu durata egala sau economie orara de 23.5kWh.

Pierderile conductive si convective prin pereti - prin acoperire cu lac de aluminiu a suprafetelor metalice exterioare a cuptorului se economisesc 20,39 kWh/sarja.

3. Asa cum s-a mentionat la analiza parametrilor sarjelor , apar diferente mari intre consumurile de energie la sarje cu timpi de elaborare relativi egali; ca posibile cauze ar fi calitatea materialului si dispunerea materialului incarcaturii in cuva.

Pentru o evaluare corecta a factorilor care influenteaza consumul de energie este necesara monitorizarea combinata a parametrilor tehnologici si electrici ai cuptoarelor si corelarea acestora.

4.O mare cantitate de energie - 266.6 kWh - energie se pierde prin apa de racire care nu se poate recupera decat prin utilizarea unei pompe de caldura.Implementarea unei pompe de caldura implica o analiza tehnico-economica riguroasa pentru stabilirea eficientei economice.

7. Plan de masuri pentru reducerea consumului de energie

1.Monitorizarea combinata a parametrilor tehnologici si electrici ai cuptoarelor si corelarea acestora pentru stabilirea factorilor care influenteaza consumul de energie, legati de materailul utilizat, de factorul uman, de instalatiile din aval(capacitatea de turanrea pregatita), de particularitatile tehnice ale cuptoarelor.

2.Analiza posibilitatii de oprire a functionarii pompei de la circuitul apei de racier pe perioada de oprire in schimbul 2 a cuptoarelor; o ora de functionare a pompei pentru apa de racier este echivalenta cu un consum de energie de 9.73 kWh. In afara de acest consum suplimentar trebuie luata in considerare si pierderea de energie al primei sarje prin apa de racire care se gaseste in consumul suplimentar de energie al primei sarje dupa oprire.Practic, prin activarea circuitulu apei de racire se raceste accelerat cuptorul.

3. Acoperirea cu lac de aluminu a suprafetelor metalice ale peretilor cuptorului;

economia realizata este de 20.39 kWh/sarja sau 11.99kWh/ora de functionare cuptor.

4. Obturarea gurii de golire a cuptorului pe perioada fnctionarii si a schimbului 2 cand cuptorul este in asteptare; economia realizata este de 16.81 kWh/sarja sau 9.88kWEh/ora de functionare cuptor.

5. Reducerea timpului de deschidere a gurii de incarcare la 40 % din timpul elaborarii sarjei; economia de energie realizata este 56.36 kWh/sarja sau 33.15 kWh/ora de functionare cuptor

8. Bilantul energetic real si optim - prezentare tabelara comparativa

9. Bilant electroenergetic optim

9.1. Prezentarea tabelara simplificata

9.2 Diagrama Sankey

NORME DE TEHNICA SECURITATII MUNCII SI P.S.I.

-Scopul normelor de protectia muncii este sa contribuie la inbunatatirea continua a conditiilor de munca si inbolnavirii profesionale,prin aplicarea de procedee tehnice moderne,folosirea rezultatelor cercetarilor stintifice si organizarea corespunzatoare a muncii.

Cuptoarele si instalatiile de incalzire sunt montate in sectiile de prelucrai la cald cu conditiile grele de munca.

Principali factori care pot produce accidente si inbolnaviri profesionale sunt.

-teperatura inalta

-gazele toxice si impure

- gazele cu continut explozibil

-curentul electric

-mecanismele in miscare

NORME DE TEHNICA SECURITATII MUNCII PENTRU CUPTOARELE

DIN TURNATORII

In aceste sectii cu conditii de munca grele datorita gazelor toxice si prafului aparut in procesu de turanre-formare trebuie respecate ''Normele de protectia muncii'' specifice industriei constructoare de masini pentru turanatori-modelari N.P.M-T.M.1.

Pentru a evita accidentele si inbolnavirile profesionale este necesar sa se respecte urmatoarele norme:

-sursele de praf si gaze toxice vor fi carcasate si asigurate cu ventilatie mecanica.

-cuptoarele trebuie sa aiba zidaria si mantaua metalica etansa pentru a inpiedica iesirea gazelor in hala

-in zonele cu temperaturi ridicate in care de obicei lucreaza personalul muncitor vor fi prevazute perdele de protectie cu aer rece

-nu se intervine la instalatiile electrice fara scoaterea acestora de sub tensiune

-personalul va fi echipat cu echipament termoizlolant conform nomenclatorului pentru locul de munca respectiv.

NORME PRIVIND ACTIVITATEA DE PREVENIRE SI STINGERE A

INCENDIILOR

Indrumarea activitatii de prevenire si stingere a incendiilor in conformitate cu art.8 din Decretul nr. 232/1974 si reeditat in 1978 se face prin cadrele tehnice care raspund de aceasta activitate,dar si cu ajutorul intregului personal muncitor care isi desfasoara activitatea la locul de munca respectiv.

In acest context specialistii care asigura indrumarea si atributul tehnic de specialitatea situatiilor intervenite in obiectivele pe care le controleaza,pentru a lua cele mai eficiente masuri,in vederea apararii personalului si bunurilor inpotriva incendiilor.

In scopul organizarii si stingerii incendiilor la locul de munca se procedeaza astfel:

-se studiaza normele de prevenire si stingere a incendiilor si de dotare cu mijloace de interventie,regulamentele si instructiunile specifice locului de munca,precum si modul efectiv de organizare a muncii si de dotare cu sisteme de protectie impotriva incendiilor,pe baza carora se stabilesc

-reguli si masuri de prevenire a incendiilor specifice locului de munca

-masurilesi sarcinile de interventiein caz de incendiu (alarmarea,anuntarea,stingerea,limitarea propagari si inlaturarea urmarilor incendiilor)

-sarcinile concrete ce revin echipei de stingerea incendiilor si organizarea acestuia

-planul de evacuare in caz de incendiu