冶金行业电炉原料工艺.ppt

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1、冶金学—炼钢篇电炉炼钢及炉外精炼阎立懿东北大学钢铁冶金研究所2008年10月29～11月24日沈阳（No4）主要内容电炉炼钢及其发展电炉炼钢设备及其电热特性电炉炼钢原料及冶炼工艺电炉新技术、新工艺炉外处理中国钢铁与大型电炉现状7/29/20212东北大学/阎立懿上次介绍第二章的后半部分内容如下：电炉主电路设备：组成、作用及特点；电炉的电控设备：高压控制、低压控制，以及电极自动调节器；电气特性：电炉的电气特性主要研究某一电压下，电炉的各个电气量值随电弧电流变化的规律性。——通过电炉的等值电路——给出阻抗三角形——得到电气量值表达式——用电气特性

2、曲线形式来表现。用电规范的讨论7/29/20213东北大学/阎立懿图2-15电炉理论电气特性曲线图2-15电炉理论电气特性曲线7/29/20214东北大学/阎立懿4）短路（I=Id）这相当石墨电极与金属料接触或插入钢水中，即发生短路，此时，Rarc=０，短路电流为：讨论：①因为Parc=０，所以Pa=Pr=3I2r，即有功功率全部消耗在装置电阻上，炉内无热量输入；②Parc、η=０，但cosφ≠0；③Rarc=０，使短路电流很大，Id/In≥2～4，极易损坏电器，故要求短路电流要小、短路时间要短。短路分为送电起弧短路与过程操作短路：起弧短路短

3、路的目的是要起弧，这要求时间短，即做瞬间短路；过程操作短路应加以限制，通过提高电路电抗可以限制短路电流，同时使电弧燃烧连续、稳定。7/29/20215东北大学/阎立懿5）耐火材料磨损指数最大（用“RE”表示）用以上类似的数学分析方法可求出，当电弧电阻为下面公式时，耐火材料磨损指数有最大值，此时电流及对应的最大耐火材料磨损指数分别为下左、右式，右式中d为电极侧部至炉壁衬最短距离。7/29/20216东北大学/阎立懿2.5.3供电制度的确定在一定设备条件下，供电制度合理与否，不但影响冶炼过程的顺利，还影响炉衬寿命、冶炼时间、电能消耗以及设备利用等

4、。何谓供电制度？供电制度指某一特定的电弧炉，当能量供给制度确定之后，在确定的某一电压下工作电流的选择。供电制度如何确定？在传统的确定方法中，最重要的是遵守电气特性所表达的规律性，即以“经济电流”概念来确定工作电流。下面从“经济电流”概念出发，讨论工作电流确定。7/29/20217东北大学/阎立懿1）经济电流的确定观察特性曲线（图2-15）可以发现：在电流较小时电弧功率随电流增长较快，而电损功率随电流增长缓慢；当电流增加到较大区域内时，情况恰好相反。这说明在特性曲线上有一点（电流）能使电弧功率与电损功率随电流的变化率相等（dParc/dI=dP

5、r/dI），该点对应的电流叫“经济电流”，用Ｉ经济表示。因电流小于Ｉ经济时，电弧功率小，熔化得慢；大于Ｉ经济时，电弧功率增加不多，电损失功率增加不少，故Ｉ经济得名“经济”电流。另外，在Ｉ经济附近的cosφ、η也较理想。7/29/20218东北大学/阎立懿由电弧功率、电损功率及电弧电流表达式（表2-3），有关系：Parc=f[ψ(Rarc)]或Pr=f[ψ(Rarc)]Parc、Pr分别对Rarc求复合函数的导数，并联立求解得Rarc值及对应的电流——经济电流Ｉ经济：7/29/20219东北大学/阎立懿讨论：①比较有Ｉ经济＜I1，只有当x／r很

6、大时，Ｉ经济才接近I1；②实际设计中，比值x／r＝3～5，对应cosφ=0.83～0.88，η＝0.82～0.86，而Ｉ经济/I1＝0.81～0.89，应该说比较理想，这比I1时还要好。7/29/202110东北大学/阎立懿2）工作电流的确定I经济的求出似乎就给出工作电流，即I工作≤I经济。但若将耐材磨损指数的关系也表示在图2-15的电气特性曲线中，可以看出，I=I经济恰好在RE最大值附近（右侧）。对于小型普通功率电炉，RE较低＜400MW·V/m2(一般RE＜400～450为安全值)，此时炉衬热点损耗不剧烈。7/29/202111东北大学/

7、阎立懿但对于大型电炉功率水平大幅度提高，炉壁热点磨损极为严重，RE的峰值将超过800MW·V/m2以上，此时工作电流的选择必须避开RE峰值，所选的工作电流不再是在I1左面接近I经济的区域，而是接近I1或超过I1，即I工作≥I1。此种情况，Parc增加了，虽然Ｐr增加、cosφ降低，但由于低电压、大电流电弧的状态发生了变化，成为“粗短弧”使电炉传热效率提高，更主要是炉衬寿命得到保证，RE减小。7/29/202112东北大学/阎立懿当采用泡沫渣时，可实现埋弧操作，以及主熔化期（电弧被废钢遮蔽），因此不用顾及RE的影响，而采用高电压、小电流的细长弧

8、供电（操作），那么确定工作电流的原则不变，仍为I工作≤Ｉ经济＜I1。当然I工作≤Ｉ经济是有条件的，不能一味地追求，还必须考虑变压器额定电流In允许值。在电炉变压器选