Title

CORRELAÇÃO ENTRE TENSÃO IDEAL, POTÊNCIA E DIÂMETRO DE ELETRODOS NOS FORNOS A ARCO SUBMERSO - FATOR J

CORRELATION AMONG IDEAL VOLTAGE, POWER AND ELECTRODE DIAMETER OF THE SUBMERGED ARC FURNACES - J FACTOR

Authorship

Jaccard, Luis Ricardo

Jaccard, Luis Ricardo

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DOI

10.5151/2594-5300-0007

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Abstract

Durante os anos 2005 e 2006 realizamos experiências em fornos a arco submerso visando definir a correlação entre a geometria do forno e os parâmetros ideais de operação (V e I). Os resultados das experiências confirmaram em grande parte as pesquisas de Andreae, Morkramer, Kelly, Persson e muitos outros que, a partir de 1923, estudaram o assunto e concluíram que os valores de tensão e corrente que promovem a operação mais eficiente dos fornos estão relacionados com o diâmetro da ponta dos eletrodos. Por outro lado, comprovamos que as relações empíricas apresentadas em 1975 por J. Westly não correspondem à realidade. De acordo com Westly, a tensão e a corrente ideais seriam proporcionais à potência ativa e independentes do diâmetro dos eletrodos (V = P1/3 / C3 e I = C3 . P2/3 são as muito aplicadas relações encontradas por Westly). Para uma determinada distância entre centros de eletrodos encontramos que a tensão eletrodo-soleira ideal é diretamente proporcional ao diâmetro dos eletrodos e inversamente proporcional à raiz quarta da potência ativa: V = J0 . D / P , onde J0 é um fator que depende do tipo de material processado e do afastamento entre eletrodos. Também foi deduzido que, dentro de um certo entorno, a tensão ideal aumenta proporcionalmente com a raiz quadrada da separação entre eletrodos. A fórmula final encontrada é: V = J1 . D . S / P , na qual S é a distância entre centros de eletrodos. Isto é: a tensão e a corrente ideais, para cada material processado, dependem da potência, do diâmetro dos eletrodos e do afastamento entre eletrodos.

Along the years 2005 and 2006 we conducted tests in submerged arc furnaces aiming to define the correlation between the furnace geometry and the ideal electrical parameters of operation (V and I). The experiences greatly confirmed the research made by Andreae, Morkramer, Kelly, Persson and others that, starting in 1923, studied the subject and concluded that the voltage and current values which promote the most efficient furnace operation are related with the electrode size. On the other side, we verified that the empirical relations presented by J. Westly in 1975 do not correspond to reality. According to Westly ́s paper, the ideal voltage and current would be dependent only on power and independent of electrode diameter (V = P1/3 / C3 and I = C3 . P2/3 are the very well known Westly equations). We found that for a certain electrode space the ideal electrode–to–hearth voltage is proportional to the electrode diameter and inversely proportional to the active power fourth root: V = J0 . D / P , where J0 factor depends on the processed material and the electrode spacing. Additionally, it was inferred that, between certain limits, the ideal voltage increases proportionally with the electrode spacing square root. The final equation is: V = J1 . D . S1/2 / P , in which S is the space between electrode centers. That is, the ideal voltage and current, for each processed product, depends on: active power, electrode diameter and electrode spacing.

Keywords

Forno a arco submerso; Tensão ideal; Corrente ideal; Posição ideal dos eletrodos.

Submerged arc furnaces; Ideal electrode position; Ideal voltage; Ideal current; Ideal electrode size.