浅谈超级电弧炉技术

浅谈超级电弧炉技术

张海涛

烟台东洁环保机械工程有限公司  山东省烟台市  264000

摘要：随着电弧炉炼钢技术的发展，废钢连续加入、连续预热及连续熔化的技术，实现平熔池和长时间不开盖冶炼，节约电能和化学能，降低了对电网产生的冲击，降低了车间内噪声，改善了工作环境。在此背景下，为了进一步的缩短冶炼周期和降低能耗、电极消耗，中冶赛迪开发了超级电弧炉技术，以下将介绍其主要工艺、技术特点。

关键词：直流电弧炉；双石墨电极；废钢预热；IGBT柔性直流电源

引言

随着电弧炉钢技术的发展，废旧钢的连续增温、连续预热和连续冶炼技术可以长期实现平整的熔炼池和无盖铸造，节省电力和化学能源，减少对电网的影响，并在此背景下，为了进一步缩短熔炼周期，降低能耗和电极消耗，柔性直流电弧炉技术将介绍其主要技术特点。

1安钢电弧炉概述

1999年11月安装了100t垂直手指支撑极大功率电弧炉后，安钢(以下简称安化)第一轧机于2000年8月每月生产65 000 t告示牌，超过设计水平，2004年生产能力达到1 08万t，成为窑炉之一2008年8月，在2008年全球经济危机、钢需求下降、对钢铁工业的影响以及钢废物过度积累和钢价格居高不下之后，电弧炉停止运作。2017年10月，改装并投入使用了非常高酸酐100t电弧炉。100t酸酐电弧炉按照国家和国际的先进目标，使用一系列先进的技术和设备，例如:高功率替代电弧炉、高阻抗技术、水冷炉壁、水冷炉罩、气体热湿回收技术 钢铁残馀物封存作业、炉门气枪、集束气枪、碳枪、泡沫残馀技术、深吹等。 整个过程由计算机控制，操作功能高度自动化。

2电弧炉现状与存在问题

电弧炉的特点是能量的快速传递、多元性、电弧炉的温度；它们广泛应用于冶金、冶炼、熔炼和矿物热等领域以及一些新的材料部门。电弧炉是一种快速、大规模地将电能转化为热能并传递给加热材料的环境。电弧炉用户感到电能消耗巨大，电费占产品成本的很大一部分，甚至是价格竞争的一个主要因素减少电弧炉的能耗和提高电耗效率是电弧炉用户的期望。如果电弧炉控制得当，能源消耗足够低，钢铁工业就有可能从长期矿石加工转变为短期废钢加工+降低铁粉(氢)，这可能导致钢铁工业发生重大变化这远远超出了想象。电弧是能量转换和传输的载体，其特点是传输的能量量很大。必须明确分析电弧焊的特性以及电弧焊电路和系统电路的连接，以节省电能；好的理论是指导节能工作的必要条件手册中对电弧特性的描述是正确的，即电弧是等离子体，即纯电阻负载；但是，电路分析和由此产生的控制理论基础是不适当的；本理论指示下的电弧炉自燃控制也不正确，根本偏离了电弧炉的特点，采用了基于电阻值稳定弧的PID控制方法不当，基于电流反馈的短路电流限幅；引导电路的设计和使用偏离正确方向，设计复杂，不符合基本理论，使用理念混乱，谈不上节能；因此，分析清楚地表明电路原理是控制电弧炉的基础。

3超级电弧炉技术

3.1双电极直流电弧炉技术

与往复式电弧炉相比，电极消耗的减少是显而易见的，但经验表明，与高阻抗往复式电弧炉相比，对单个石墨电极而言，电极消耗的减少是有限的。但是，如果直流电弧炉使用两个石墨电极，电弧炉的电弧炉消耗量可减少40%。此外，电极也可能较小。对于超大型直流电弧炉来说，由于现有电弧炉的电流限制，这两种石墨电极是唯一可行且符合成本效益的解决方案。超电动电弧炉采用双电极直流电弧电源控制技术。两个石墨电极分别由两个直流电源供电，在熔炼过程中，两个石墨电极通过闭环控制进行调节，从而实现分流控制的效果。

3.2柔性直流电源技术

当前，电弧炉中常用的晶体管整流电源系统、晶体管整流供电的直流电弧炉电源系统，旨在降低电弧炉熔炼时对电网的负荷影响，这是一种无功补偿装置晶体管本身的特点即使使直流电源器件抗冲击能力低，晶体管在电弧炉熔炼的高电流状态下迅速老化，每年都需要更换晶体管阀组，以及电弧炉热能转换效率 地面面积大，容易出现补偿等问题，导致投资成本高，运营维护成本高。考虑到以上情况，柔性直流电弧炉系统采用自主设计和开发的柔性直流电源技术途径，解决对电网影响重大、输出电压调节能力低、容量小的现有直流电弧炉直流电源问题。

3.3废钢破碎分选技术

作为一种可再生能源，废钢是必不可少的，在钢铁回收方面具有巨大的优势。废钢资源为工业技术升级、节能和减排做出了巨大贡献。随着国内工业、汽车、设备等废金属和报废金属的回收成分正在增加，包括有色金属、有色金属和非有色金属等许多元素。优质连接钢渣和分选是电弧炉钢原料质量的关键要素，是电弧炉钢生态融合的核心。自1960年代以来，美国和德国已开始研究钢碎片破碎和分离技术，两国发起的钢刻技术研究进程大大有助于保持再生钢的质量和提高经济效率。德国在1980年代后期开发的Shredder技术在国际上比其他先进国家先进得多。

3.4集束氧枪技术

集束式氧枪是一种在熔岩管周围添加燃烧器的技术，通过燃烧燃烧器制造真空，将主要氧气从炉内空气中分离出来，从而延长氧气的流动。钢制电弧炉引进了美国的丛式氧枪喷射技术，在继续维护电弧炉门氧枪的同时，沿电弧炉壁l00t安装了三根氧枪，氧枪用钢板固定在电弧炉壁上 它的风在炉室里延伸到250毫米，钢液水平在风的上方900毫米，氧气流量可达2m。氧枪包括超音速氧喷嘴和循环燃烧氧喷嘴。在这次行动中，发现集束弹药的流量较低，而且往往会失效。

3.5熔池温度连续测量技术

电弧炉钢是指在一段时间内对适当温度的控制，这不仅包括对池内表面温度的控制，而且还包括对池内温度的控制。由于我们要在高温电弧炉炼钢，环境恶劣，很难进行准确的连续试验。例如，即使电弧炉开启，炉门关闭，siemensvai也可以开发simetalrcbtemp温度测量系统，测量非接触式液态钢的温度。钢液温度存在于钢出口温度后，电弧炉可以及时启动钢的关闭和出口。但是，这种测温技术的缺点是测温系统不够稳定。

结束语

经过严密的逻辑推理和实践验证，可以得出这样的结论：交流电弧两端的电压和电流相位关系严格一致，不存在电流滞后电压的问题。交流电弧的连续不是靠电流滞后电压的关系带来的，而是靠等离子体时间长度延长带来的。

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