Конференциясының ЕҢбектері

234 
УДК 622.244.45 
 
ТЕНДЕНЦИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ ПРИ 
СТРОИТЕЛЬСТВЕ СКВАЖИН 
 
Сарсенбаев Х.А., Тӛребекова А.М., Асилбеков Б.К. 
М.Әуезов атындағы ОҚМУ, Шымкент, Қазақстан 
 
Summary 
When opening the seams with ANPD washing process control is largely complicated by the need to use a 
lightweight drilling fluids - three-phase foam systems. 
 
Түйін 
Қабаттарды  жару  кезінде  АНПД  басқару  процесімен  жууды  айтарлықтай  дәрежеде 
жеңілдетілген бұрғылау ерітінділерін үш фазалық кӛбікті жүйелері қолданылуда 
 
Геолого-технические  условия  вскрытия  пласта  с  аномально  низким  пластовым 
давлением  обусловливают  дополнительные  технологические  требования  к  качеству 
промывочной  жидкости.  Одним  из  основных  требований  является  оптимизация  состава 
бурового раствора с учетом предотвращения обвалов стенок, поглощений, фильтрации в пласт 
при  бурении  и  предупреждение  гидроразрыва  горных  пород  при  спуске  бурильных  и 
обсадных  колонн.  Со  снижением  плотности  бурового  раствора  возникает  необходимость 
обеспечения его качества для использования турбинного способа бурения, для очистки ствола 
с  большим  углом  наклона  и  транспортировки  шлама,  для  проведения  геофизических 
исследований (ГИС) и работ по цементированию скважин. 
Практика  и  теория  буровых  работ  показывает,  что  эффективность  горизонтального 
бурения определяется не только технической оснащѐнностью (верхний привод, управляемые 
компоновки  бурильного  инструмента,  телесистемы  контроля  и  управления  траекторией 
ствола  и  т.  Д.),  но  и  специфическими  свойствами  бурового  раствора.  В  отличие  от  бурения 
нефтяной  скважины  при  строительстве  газовой  скважины  состав  бурового  раствора  и 
технология  промывки  должны  в  большей  степени  обеспечить  качество  наклонно-
направленного  и  горизонтального  участка  ствола  для  его  надѐжного  цементирования.  В 
истории  горизонтального  бурения  отмечается,  что  первые  горизонтальные  скважины  (ГС) 
были пробурены ещѐ в 50-е годы, а в 70-е годы, учитывая публикацию Григоряна A.M. [10] в 
нашей стране появился опыт проводки первых разветвлено-горизонтальных скважин (РГС). В 
зарубежной  практике  широкое  распространение  горизонтального  бурения  началось  в  80-ые 
годы  и  уже  за  первые  десять  лет  этот  способ  бурения  был  использован  при  строительстве 
более 700 эксплуатационных скважин [8]. 
В  эффективности  горизонтального  бурения  технология  промывки  ствола  занимает 
особое  место.  Большинство  зарубежных  фирм  при  отработке  технологии  промывки 
использовали практически все типы буровых растворов, 
которые  применялись  для  бурения  вертикальных  скважин  [9].  Анализ  результатов 
исследований  влияния  буровых  растворов  на  эффективность  бурения  ГС,  проведѐнных 
фирмой  M-I  Drilling  Fluids  в  конце  80-х  годов,  показал  что  основные  требования  ко  всем 
типам  буровых  растворов  сводятся  к  «высокой  степени  транспортирования  выбуренной 
породы,  хорошей  смазываемости  стенок  скважины  и  устойчивости  бурового  ствола 
скважины»  [10].  Эти  требования  послужили  основой  разработки  специальных  буровых 
растворов  для  бурения  скважин  с  горизонтальным  окончанием  ствола.  Такой  раствор  на 
биополимерной  основе  был  создан  в  США  фирмой  «Kelco  Oil  Group»  [1].  Биополимеры, 
благодаря  их  уникальной  возможности  регулировать  псевдопластичность  промывочной 
жидкости, по-прежнему остаѐтся основными компонентами бурового раствора в зарубежной 
практике буровых работ. Для обеспечения транспортирующей способности бурового раствора 
альтернативой биополимеров является смешанные гидроксиды металлов. Эти растворы после 
ингибированных  хлоркалиевых  систем  и  растворов  на  синтетической  основе  признаны  в 
мировой практике новым поколением промывочных жидкостей. 

235 
При  ретроспективном  анализе  научно-технических  публикаций  в  области  технологии 
промывки горизонтальных скважин следует отметить, что основное внимание отечественных 
и  зарубежных  исследователей  было  уделено  обеспечению  качества  очистки  ствола  от 
выбуренной породы. Результаты многочисленных исследований нашли свое отражение в двух 
технологических документах, которые используются в отечественной практике строительства 
газовых  скважин  [8].  Особое  практическое  значение  имеют  «эмпирические  правила 
повышения  эффективности  очистки  ствола  сильно  искривленных  скважин»,  предложенные 
сотрудниками  М  -  I  Drilling  Fluids  Мориа  Замора  и  Поль  Хэнсоном  [2].  Эти  правила 
разработаны  с  учетом  эффекта  Бойкотта,  суть  которого  заключается  в  том,  что  скорость 
осаждения шлама в наклонном стволе выше, чем в вертикальном. Это явление было открыто 
Boycott А.Е. в 1920 году при изучении осаждения «кровяных телец» в стеклянных пробирках. 
Основные  зарубежные  публикации  по  очистке  горизонтального  ствола  связаны  с 
иностранными исследователями Zamora М., Byrd В., Jefferson D.T., Gao Е., Young A.C., Powell 
J.W.  и  др.  В  отечественной  истории  развития  исследований  технологии  промывки  при 
горизонтальном  бурении  сформировалось  несколько  направлений,  которые  условно  можно 
объединить в академическое (Калинин А.Г., Крылов В.Н., Ангелопуло O.K., Леонов Е.Г. и др.) 
и  прикладное  (Пеньков  А.И.,  Потапов  А.Г.,  Никитин  Б.А.,  Андерсон  Б.И.,  Рябоконь  С.А.  и 
др.). Краткие сведения об основных научных исследованиях представителей этих направлений 
приводятся ниже. 
Лаврентьев B.C. и авторы [4] считают, что способ обратной промывки, используемый 
для  очистки  горизонтальной  скважины,  является  наиболее  эффективным.  Этот  способ  в 
сочетании  с  использованием  растворов  с  оптимальной  реологией  и  вязкоупругих 
разделителей  позволяет  решить  проблему  выноса  шлама.  Для  проводки  горизонтального 
ствола предложен ингибированный раствор на основе хлорида кальция применение, которого 
обеспечивает  качество  вскрытия  пласта  горизонтальным  стволом  [2].  Пеньковым  А.И., 
Вахрушевым  Л.П.  в  работе  [6]  в  качестве  альтернативы  растворам  на  нефтяной  основе  для 
проводки  горизонтальных  скважин  предложены  использовать  полиалкиленгликолевые 
растворы.  Иванов  В.И.  считает,  что  для  повышения  эффективности  ствола  горизонтальных 
скважин следует использовать вибрацию бурильной колонны, профилактические промывки и 
периодические  обработки  раствора  реагентами-  структурообразователями  [7].  В  работе  [8] 
отмечена перспективность применения для горизонтального вскрытия пласта эмульсионного 
бурового  раствора  на  основе  нефти.  Андресоном  Б.А.  с  авторами  работы  [9]  для 
горизонтального  бурения  боковых  стволов  разработан  состав  полигликолиевого  глинистого 
раствора на основе полианионной целлюлозы и безглинистые растворы на основе пластовой 
воды  и  полимеров  типа  Ро1у-Кеш  Б.  Крылов  В.И.  [3]  отмечает,  что  затраты  на  промывку 
горизонтальных  скважин  достигают  60%  прямых  затрат  на  их  строительство,  поэтому 
совершенствование  технологии  промывки  весьма  актуально.  Технико-экономические 
показатели  и  качество  строительства  таких  скважин  в  значительной  степени  определяют 
компонентный  состав  бурового  раствора  и  гидравлика  промывки  ствола.  В  работе  [1] 
хорватский  исследователь  Давейка  Р.  обосновал  перспективность  применения  при 
горизонтальном  бурении  смазывающих  добавок  на  основе  рапсового  масла.  Матыцин  В.Н., 
Рябченко  В.И.  в  работе  [2]  утверждают,  что  важнейшим  методом  улучшения  выносящей 
способности бурового раствора является направленное регулирование его реологии, но за счет 
этого в горизонтальных скважинах оседание шлама предотвратить не возможно. Эти авторы 
[3]  анализируя  эффективность  контроля  реологических  параметров  бурового  раствора  с 
помощью  ротационных  вискозиметров  типа  ВСН  с  использованием  уравнения  Рейнера- 
Ривлин,  пришли  к  выводу  о  необходимости  применения  при  горизонтальном  бурении 
промывочной  жидкости  с  быстро  формирующейся  структурой.  В  работе  [4]  предлагается 
способ  обоснованного  выбора  реологических  параметров  бурового  раствора,  при  которых 
обеспечивается  удовлетворительный  вынос  шлама.  Паршуковой  Л.А.,  Еланцевой  С.Ю.  и 
авторами  работы  [5]  показано,  что  в  Западной  Сибири  применение  буровых  растворов 
повышенной плотности не обеспечивает необходимой устойчивости стенок скважины с углом 
более  45  град.  Для  решения  этой  проблемы  перспективными  считаются  биополимерные 
растворы  с  ингибирующими  свойствами.  В  работе  [6]  экспериментально  показано,  что 
влияние состава раствора на устойчивость стенок с увеличением времени возрастает, при этом 

236 
зависимость  минимально  допустимой  плотности  раствора  от  угла  наклона  и  увеличения 
времени  становится  маловыраженной.  Дуркин  В.В.  [9]  изучая  особенности  очистки 
горизонтального  ствола  доказал,  что  показатель  нелинейности  бурового  раствора  должен 
находиться в пределах 0,3-0,65. Для обработки раствора рекомендовано использовать ПАА и 
КМЦ.  Для  управления  реологическими  свойствами  бурового  раствора  при  бурении 
горизонтальных  скважин  авторами  работы  [2]  изучены  и  предложены  новые  отечественные 
полисахариды  (ПАЦ,  КМОЭЦ,  ОЭЦ,  ПС),  обеспечивающие  возможность  снижения 
показателя  нелинейности  до  0,35-0,36  в  т.ч.  минерализованных  (ингибированных)  систем. 
Никитин  Б.А.,  Пеньков  А.И.,  Рябоконь  С.А.  в  работах  [1]  обобщили  многочисленные 
исследования  и  регламентировали  основные  требования  и  методы  проектирования 
технологических  параметров  буровых  растворов.  Эти  работы  следует  считать 
основополагающими в области оптимизации технологии промывки горизонтальных скважин. 
При  анализе  изученности  технологии  промывки  горизонтальной  скважины  следует 
отметить малочисленность исследований этого процесса на стендовых установках. В связи с 
этим  особо  выделяется  работа  Ликушина  A.M.  [3]  посвященная  технологии  очистки  ствола 
наклонно-направленной  скважины  от  шлама  в  осложнѐнных  условиях,  выполненная  под 
руководством  Тагирова  K.M.  Автором  [4]  экспериментально  определены  оптимальные 
значения  скоростей  восходящего  шлама  бурового  раствора  в  зависимости  от  угла  наклона 
скважины  и  для  горизонтальных  и  субгоризонтальных  стволов  обоснована  необходимость 
турбулизации потока в кольцевом пространстве. 
Анализ научно-технических публикаций за последние 10 лет показывает, что основное 
направление  совершенствования  технологии  промывки  горизонтальных  скважин  связано  с 
оптимизацией  технологических  параметров  бурового  раствора,  обеспечивающих  очистку 
ствола  (транспорт  выбуренной  породы).  Этому  направлению  посвящены  многочисленные 
работы  из  которых  следует  выделить  исследования  Пенькова  А.И.,  Калинина  А.Г., 
Ангелопулло  O.K.,  Потапова  А.Г.  Тагирова  K.M.,  Андерсона  Б.А.,  Крылова  В.И.,  Матицина 
В.И., Никитина Б.А.. 
Остаются  малоизученными  особенности  фрикционных  процессов  в  горизонтальной 
скважине  для  оптимизации  смазывающих  свойств  бурового  раствора  и  эффективности 
передачи  осевой  нагрузки  на  долото.  Целенаправленно  для  условий  Западной  Сибири  этому 
вопросу  посвящены  исследования  Сушона  Л.Я.,  Зарипова  С.Е.,  Бастрикова  С.Н.,  результаты 
которых  обобщены  в  научной  работе  [5].  Экспериментально  обосновано  применение  в 
качестве смазывающих добавок кремнийорганической жидкости и экологически безопасного 
реагента  на  основе  рыбожировых  отходов.  Вопросы  обеспечения  устойчивости 
горизонтальных стенок скважины является наиболее сложными и по этой причине остаются 
практически  не  изученными,  хотя  эта  проблема  в  практике  буровых  работ  имеет 
многолетнюю историю [6]. Применительно к условиям горизонтального бурения могут быть 
использованы научные исследования Войтенко B.C., Новикова B.C., Зозули В.П., Шантарина 
В.Д.  [7]  в  которых  устойчивость  стенок  скважины  увязана  с  динамикой  фильтрационных 
процессов жидкой фазы бурового раствора. 
Таким  образом,  анализ  изученности  технологии  промывки  при  горизонтальном 
бурении  показывает,  что  дальнейшим  направлением  исследований  наряду  с  оптимизацией 
реологических  показателей  бурового  раствора  для  транспорта  шлама  следует  считать 
обеспечение качества ствола за счѐт сохранения устойчивости стенок скважины. В конечном 
итоге  качество  ствола  определяет  успешность  цементирования  скважины  и  еѐ 
эксплуатационную надѐжность. 
В изучение этих процессов особое место занимают экспериментальные исследования. 
Но  как  показывает  практика  научных  исследований  моделирование  процесса  промывки 
горизонтального  ствола  в  значительной  степени  осложнено  многофакторностью  и 
неопределѐнностью  геолого-  технических  параметров.  Моделирование  и  изучение  этого 
процесса  отдельно  по  этапам  (гидротранспорт,  реология,  фрикционные  и  фильтрационные 
явления)  в  большинстве  своем  приводят  к  ошибочным  результатам.  Ситуация  усугубляется 
ещѐ  тем,  что  полимерные  компоненты  бурового  раствора  вследствие  механодеструкции 
изменяет  его  качество  на  50-70  %,  а  погрешность  определения  технологических  свойств 

237 
бурового  раствора  достигает  до  27  %  [8,9].  Вместе  с  этим  установлено,  что  применяемые  способы 
расчета 
динамического напряжения сдвига по «традиционному методу двух точек». 
завышает этот показатель иногда на порядок [9]. 
При  вскрытии  пластов  с  АНПД  управление  процессом  промывки  в  значительной  степени 
осложняется  необходимостью  применения  облегченных  буровых  растворов  -  трехфазных  пенных 
систем.  Теоритические  основы  управления  трехфазными  пенами  заложены  отечественными 
исследователями  под  руководством  Тагирова  K.M.  [10].  Ими  экспериментально  изучены  механизмы 
растворения  и  сжимаемости  газовой  фазы  пенных  систем,  предложены  технические  решения  для 
бурения  скважин  с  использованием  пен.  Вместе  с  этим  вопросы  применения  пенных  систем  для 
горизонтального бурения остаются малоизученными. 
 
Литература 
1.
 
Григорян A.M. Разветвленно - горизонтальные скважины. Нефтяное хозяйство, № 11, 1976. - С. 
19-22. 
2.
 
Шианнезини Дж. Ф. Причины широкого распространения горизонтального бурения. Нефть, газ и 
нефтехимия за рубежом, № 3, 1989. - С. 6-12. 
3.
 
Карлов  В.П  Оболенцев  Н.В  Лаврова  Т.  А.  Богданов  B.C.  Технологические  аспекты  бурения 
наклонно  -  горизонтальных  скважин  в  странах  СНГ  и  за  рубежом  -  М:  ИРЦ  «Газпром»,  обз. 
информ. сер: Бурение газовых и газоконденсатных скважин, 1994. - 71 с. 
4.
 
Бард  Б.  Промывочные  жидкости  и  буровые  растворы  -  это  ключевая  проблема  при  бурении 
сильно отклоненных скважин. Petroleum Engineer Mut, № 2, февраль 1988 v. 60. - С. 24-26. 
5.
 
Лаврентьев  B.C.  и  др.  Очистка  ствола  горизонтальной  скважины.  Газовая  промышленность,  № 
1,1998. - С. 41-42, 80. 
6.
 
Winchester  D  и  др.  Загущенный  СаСЬ,  буровой  раствор  облегчает  бурение  горизонтальных 
скважин. World Oil, № 9,1999. - С. 69-73. 
7.
 
Паньков  А.И.,  Вахрушев  Л.П.  Беленко  Е.В.  Особенности  поведения  и  применения 
полиалкиленгликолей для химической обработки буровых растворов. Строительство нефтяных и 
газовых скважин на суше и на море, № 1, 1999.-С. 21-24. 
8.
 
Иванников  В.И.  Иванников  И.В.  Промывка  горизонтальных  скважин  при  бурении. 
Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, № 4-5,1999.-С. 12-16. 
9.
 
Гусейнов Т.И., Кязимов Э.А., Назаров P.A. Опыт применения эмульсионного бурового раствора 
при бурении горизонтальной скважины. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и 
на море, № 6-7, 2000. - С. 18-20. 
10.
 
Андерсон  Б.А.,  Бочкарев  Г.П.,  Гилязов  P.M.  Буровые  растворы  для  бурения  дополнительных 
стволов скважин. Сборник научн. тр. Баш НИИ по переработке нефти, № 103, 2000. - С.142-148. 
 
 
УДК 531.31:669.168 
 
ВЗАИМОСВЯЗЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ 
ЭЛЕКТРОПЛАВКИ P – Mn АГЛОМЕРАТА 
 
Сержанов Г.М., Шевко В.М., Бадикова А.Д. 
ЮКГУ им. М.Ауезова, Шымкент, Казахстан 
 
Түйін 
Бұл  мақалада  ферросплавты  P  –  Mn  құрасдас  агломераттын  электр  балқыту  арқылы  алудың 
электрлік  және    технологиялық  тәртіптерінің  ӛзара  байланыстары  зерттеу  нәтижелері  келтірілген. 
Балқымадағы Si, Mn және P элементтерінің іс-әрекетіне ықпал ететін электрлік тәртіптер айқындалған. 
 
Summary 
This research work presents the results of the study the relationship of electrical and technological modes 
of electro P - Mn agglomerate to produce ferroalloy. Identified electrical regimes affect the behavior of Si, Mn and 
P in the melt. 
 
Важной  характеристикой  переработки  рудного  сырья  электроплавкой  является 
оптимальный 
тип 
электрического 
режима 
(дуговой, 
сопротивления, 
смешанный), 
обеспечивающий максимальный выход продукта с минимальными экономическими показателями. 

238 
Для  различных  процессов  существуют  свои  оптимальные  соотношения  между  мощностью, 
выделяемой в дуговом разряде, шихте и расплаве. Причем мощность, выделяемая в дуге, должна 
быть  ограничена  возможностями  превращения  целевого  продукта  (например  ферросплава)  в 
парообразное  состояние  [1,2].  При  определении  оптимального  электрического  режима  работы 
печи,  определяющим  является  зависимость  рабочего  напряжения  (U
П
)  от  мощности  печи  (P
П
)  в 
виде: 
 
n
П
П
P
С
U
                                                            (1) 
 
в которой параметр «n» характеризуется распределение мощности в ванне в зависимости от вида 
процесса.  Для  многошлаковых  процессов  (фосфор,  ферромарганец,  Cu-Ni  штейн)  n=0,25,  а  для 
бесшлаковых  (ферросилиций,  карбид  кальция)  n=0,33  [3].  Параметр  «С»  в  уравнении  1  связан  с 
тепловым  эффектом,  скоростью  протекания  процесса,  плотностью  восстановителя,  размерами 
(длина и поперечный размер) зоны в которой происходит преобразование электрической энергии в 
тепловую,  то  есть  выражение  1  отражает  взаимосвязь  электрических  и  технологических 
параметров процесса [4].  
Исследование взаимосвязи электрических и технологических параметров электроплавки P-
Mn  агломерата  с  получением  манганноферросиликофосфора  проводили  посредством  снятия 
осциллограмм  тока  и  напряжения  (и  определения  по  ним  развитие  дугового  разряда)  с 
последующим анализом влияния дугового разряда на технологические показатели. Исследования 
проводили  на  установке,  приведенной  на  рисунке  1  и  состоящей  из  одноэлектродной  печи 
объемом  0,036м
3
,  (L=30см,  h=40см).  Шахта  печи  футеровалась  хромомагнезитовым  кирпичом. 
Подинный  электрод  был  выполнен  из  графита.  Электрод  (d=7,5м)  был  также  из  графита. 
Осцилографирование проводили при помощи осциллографа С1-55. 
На рисунке 2 приведена информация о влиянии отношения глубины погружения электрода 
в  расплав  (h
эл
)  к  диаметру  электрода(d
эл
)  =  h
эл
/d
эл
  и  напряжения  на  поведение  Si,  Mn  и  P,  из 
которого  следует,  что  характер  перехода  Si  и  Mn  в  сплав  носит  экстремальный  характер  с 
максимумом перехода Si=10,2-11,3% и Mn=72,2-72,8% при h
л
/d
э
=0,4-0,6  и  напряжении  =  20-26В. 
При этом степень перехода Si в газ = 1,2-0,8%, Mn=3,6-1,0%. Увеличение h
э
/d
э
 до 0,8 приводит к 
уменьшению  степени  перехода  Si  и  Mn  в  газовую  фазу  (Si  до  0,7%  и  Mn  до  0,9%).  Увеличение 
h
э
/d
э
  от  0,1  до  0,8  приводит  к  увеличению  степени  перехода  фосфора  в  сплав  от  2,9  до  5,5%  и 
уменьшению  перехода  фосфора  в  газовую  фазу  от  94,6  до  92,0%.  Найдено  что  влияние  h
э
/d
э
  на 
распределение Si, Mn, P в газовую фазу и сплав описывается уравнениями: 
 
α 
Si сплав
 =  -12,329(h
эл
/d
эл
)
3
 +  11,806 (h
эл
/d
эл
)
2 
 + 2,1435(h
эл
/d
эл
) + 2,5021;                    (2) 
 
α 
Mn сплав
 = -223,52(h
эл
/d
эл
)
3
 + 127,07(h
эл
/d
эл
)
2
  + 78,354(h
эл
/d
эл
)  + 30,535;                    (3) 
 
α 
P сплав
 =  - 83,9(h
эл
/d
эл
)
3 
 +  80,829(h
эл
/d
эл
)
2
   -  9,7463(h
эл
/d
эл
)  +  6,2953;                     (4) 
 
α 
Si газ
 =  - 5,3954 (h
эл
/d
эл
)
3 
 +  6,295 (h
эл
/d
эл
)
2
  -  5,4357 (h
эл
/d
эл
) + 95,078;                     (5)    
 
α 
Mn газ
 =  - 99,071(h
эл
/d
эл
)
3
  +  198,23(h
эл
/d
эл
)
2
  - 132,73(h
эл
/d
эл
) + 30,893;                     (6) 
 
α 
P газ
 = - 94,805 (h
эл
/d
эл
)
3
  +  173,57 (h
эл
/d
эл
)
2
  -  103,29 (h
эл
/d
эл
) + 20,781.                     (7)     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

239 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1–  Кожух    печи,  2–  хромомагнезитовая  футеровка,  3–  углеграфитовая  подина,4  –  графитовый 
тигель,5  –  углеграфитовая  «подушка»,  6  –  трансформатор    ОСУ-80,  7  –осциллограф  С1-55  ,  8  – 
графитовый  электрод,  9  –  нижний    токоподвод,  10  –  13  контролирующие    амперметры  и  
вольтметры,  14  –  механизм    перемещения  электрода,  15  –  гибкая    часть    короткой    сети,  16  – 
крышка  печи,17-разьеденитель. 
 
Рисунок 1- Схема лабораторной установки для электроплавки 
 
Установленное  распределение  Si,  Mn  и  P  во  многом  зависит  от  электрического  режима 
работы электропечи. На рисунке 3 приведены осциллограммы тока и напряжения при различных 
h
э
/d
э
  и  напряжениях.  Так,  при  h
э
/d
э
=0,1  и  U=  35В  и  J=420А  на  осциллограммах  напряжения 
имеются явные искажения, свидетельствующие о наличии в печи электрического разряда (дуги). 
По  мере  заглубления  электродов  в  расплав  дуговой  разряд  развит  в  меньшей  степени,  о  чем 
свидетельствуют  осциллограмма  напряжения  при  h
э
/d
э
=  0,4,  U=  25В  и  J=  600А.  При  большом 
погружении  электродов  в  расплав  (h
э
/d
э
=  0,8,  U=  15В  и  J=  1000А)  дуговой  разряд  в  печи 
отсутствует  (на  осциллограммах  U  и  J  отсутствуют  искажения)  и  печь  работает  в  режиме 
сопротивления. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

240 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 2 – Влияние отношения глубины погружения электрода в расплав (hэ) к диаметру 
электрода (dэ) и напряжения на распределение Si, Mn, P при электроплавке  Mn-P агломерата 
 
Выявленные электрические режимы влияют на поведение  Si, Mn  и P. Так, при небольшом 
заглубления электродов, когда дуга горит на расплав температура дуги в соответствии с формулой 
Хренова К.К. [3], связанная с потенциалами газов металлов (U
i
) составляет: 
 
800
*
3
)
(
)
(
)
(
)
(
Si
U
P
U
Mn
U
Fe
U
Tд
i
i
i
i
 
                                    
K
6695
800
*
3
94
,
7
3
,
10
4
,
7
836
,
7
 
 
 
         (8) 
 
 
 
 
 
 
 
 
1,2,3 – извлечение в металл Si, Mn, P; 4,5,6 – извлечение в газовую фазу Si, Mn, P; 
7,8,9 – общее извлечение Si, Mn, P из агломерата 
 

241 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 3 - Осциллограммы тока и напряжения электроплавки  P-Mn концентрата 
 
Поэтому  имеет  место  испарение  Si  (T
кип
Si=2953K)  и  Mn  (T
кип
  Mn  =2368K).  По  мере 
заглубления  электродов  в  расплав  дуга  развита  менее  интенсивно  (рисунок  3),  она  закрыта 
шихтой,  вследствии  чего  степень  перехода  Si  и  Mn  в  газовую  фазу  уменьшается,  а  в  сплав 
возрастает. При более глубоком заглублении электродов (рисунок 3) дуга в печи отсутствует, 
температура в ванне уменьшается (в виду отсутствия дуги – источника высокой температуры) 
и  степень  восстановления  Si,  Mn  –  уменьшается.  Исходя  из  выполненных  исследований 
электроплавку  агломерата  необходимо  проводить  при  Un=20B  и  I=75A  и  hэ/dэ=0,6 
(заштрихованная область рисунка 2). Исходя из общего вида влияния полезной мощности (Рп) 
на полезное напряжение (Uп): 
 
 
                                          Un=СР
n
п = С· (Un·I· cosυ · ξ)
n 
 
 
 
         (9) 
 
приняв для исследуемого шлакового процесса n=0,25 и учитывая,  что для экспериментальной 
печи cosυ=0,92 и ξ=0,85 получим выражение для расчета С: 
 
                                                   
25
,
0
3
-
)
10
cos
I
Uп
(
Uп
C
                                                            (10) 
 
В нашем случае когда U=20В  и I=750 A параметр С равен:                              
                             
 
                                                    
81
,
10
25
,
0
3
-
)
10
85
,
0
92
,
0
750
20
(
20
C
 
 
Следовательно, для получения манганоферросиликофосфора из P-Mn агломерата зависимость 
между Uп и Рп имеет вид: 
 
                                                                   Uп=10,81 Рп
0,25                                                  
             (11) 
 
То есть значение параметра С=10,81 находится в середине между технологией фосфора 
(С=16,5  [3])  и  технологией  ферросиликомарганца  (С=5,7[3])  с  несколько  более  развитым 
дуговым  разрядом,  чем  в  фосфорной  печи.  Полученная  зависимость  Uп=f(Рп)  близка  к 
I) U=35В, I=420A;  II) U=25B, I=600A; III) U=15B, I=1000A 
 
I 
II 
III 

242 
технологии  переработки  труднообогатимых  руд,  клинкера  вельцевания  цинковых  руд  с 
получением ферросилиция [5,6] для которых параметр «С» соответствии равен 12,43 и 12,98. 
 

жүктеу/скачать 7,95 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: