Форма і розміри плавильного простору

Висота плавильного простору (стін), так як і інші параметри, дає суперечливий вплив на конструкцію і ТЕП роботи ДСП.

Для того, щоб склепіння не обмежувало теплові можливості печі, висота стін від рівня укосів до п'ят склепіння (Н_ст) повинна бути такою, щоб максимальна теплова напруженість її кладки була менше допустимої. В цьому разі зростає відстань між дугами і склепінням, що значно підвищує його стійкість. Велика Н_ст корисна і з точки зору розміщення в ній всій завалки, що має невелику насипну густину. З іншого боку, Н_ст повинна бути мінімальною, щоб мати мінімальні габарити і тепловіддачу поверхні. Зі збільшенням Н_ст, окрім цього, збільшується довжина і хід електродів, висота печі, споруди тощо.

Досвід роботи діючих ДСП свідчить, що з позиції рівномірного розподілу теплового навантаження при великоваговій шихті для малих ДСП (0,5-6 т)

, (6.8)

для середніх (12-50 т)

, (6.9)

для великих (100-200 т і більше)

. (6.10)

В ДСП основна кількість теплової енергії (~90 %) виділяється в дугах (дугових розрядах), що утворюються між торцями електродів і шлаком і розташовуються практично на рівні укосів. Тобто максимальне теплове навантаження сприймають нижні частини стін - "гарячий пояс стін", який і визначає стійкість стін ДСП.

Для підвищення стійкості стін їх нижня частина виконується похилою. Але тут потрібно мати на увазі, що з заміною вертикальних стін похилими зростають габарити, поверхня, що віддає тепло, довжина короткої мережі, з'являються інші недоліки, що вже згадувалися, і особливо явно вони виявляються у великовантажних ДСП.

В зв'язку з цим доцільно, особливо при одношлаковому процесі і тим більш при використанні ДСП для отримання напівпродукту (з наступним рафінуванням в спеціальних установках), при проектуванні великовантажних ДСП знов повернутися до циліндричної форми. А з метою підвищення стійкості стін, як це робиться за кордоном, потрібно йти по шляху використання в зонах перегріву (найбільшого руйнування кладки) електроплавлених та інших спеціальних вогнетривів, торкретування локальних дільниць, охолодження зовнішньої поверхні, вдосконалення електричних і технологічних режимів плавки та ін.

Отже, потрібно знати, для чого буде використовуватись дана піч, і, в разі прийняття умови необхідності виконання нижньої частини стін похилою, користуватися наступними умовами. Низ стін печей (середніх і великих) на висоту H_к, що складає 0,15 d_у, нахилити на кут a=18-22° до вертикалі (рис. 6.2). Для точного розрахунку кута нахилу при ступені несиметричності по фазам меншій, або рівній 5 %, можливо використовувати формулу a= m ×0,08+21, град.

Тоді діаметр циліндричної частини плавильного простору розраховується виходячи з кута нахилу нижньої частини стін до вертикалі:

. (6.11)

Визначивши профіль і розміри ванни і плавильного простору, потрібно перевірити, чи достатній об'єм робочого простору печі (до рівня п¢ят склепіння) для того, щоб при насипній густині скрапу 1,4 т/м³ в один прийом, без додаткової завалки, увести всю шихту з урахуванням видатковогу коефіцієнту К_вид, що в середньому складає 1,06.