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2022

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直流电弧炉

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直流电弧炉

直流电弧炉是指用直流电作为能源的电弧炉。它与交流电弧炉一样,利用电极和炉料(或熔池)间产生的电弧来发热,从而达到熔炼的目的。可用来熔炼钢或合金以及有色金属。

中文名
直流电弧炉
外文名
DC Arc Furnace
学    科
冶金
用    途
熔炼钢或合金以及有色金属
能    源
直流电
原    理
利用电极和炉料产生电弧发热

目录

  1. 产品介绍
  2. 炉底电极形式
  3. 产品优点
  4. 产品发展

 

产品介绍

 

在电炉炼钢的发展过程中,超高功率三相交流电炉使电炉炼钢生产获得很大发展,电炉钢产量达到世界钢总量的40%, 但随着交流电炉容量和功率水平的大幅提高,也带来了一些问题, 即大功率交流电弧稳定性差, 对电网冲击较大, 有较大的噪音污染等问题。而直流电弧炉具有电弧稳定, 噪音小、电极消耗低等诸多优点,在工业发达国家获得迅猛的发展, 尤其是大容量(70-150t )超高功率直流电炉。直流电弧炉主要是由瑞典通用电气公司(ASEA )、法国的CIECLM和德国的MAH/GHH等发展起来的。目前实力最强的直流电弧炉生产厂家是ABB、CLECIM/ DAVY、MAH/GHH、NKK。

我国引进的直流电弧炉都是大型超高功率直流电炉, 用于配合高效连铸连轧生产线, 而在传统的模铸生产上直电弧炉技术的应用基本上还是空白。国内特钢企业用以模铸的特殊钢品种大都是小电炉(30t 以下), 使用的大多是落后的交流电弧炉。在特殊钢模铸生产上采用先进的直流电弧炉技术,将会推动特钢冶炼工艺技术的提高 [1]  。

 

炉底电极形式

 

直流电弧炉是将三相交流电经晶闸管整流变成单相直流电,在炉底电极(阳极)和石墨电极(阴极)之间的金属炉料上产生电弧进行冶炼。直流电弧炉与交流电弧炉设备的主要区别:增加整流装置、炉顶石墨电极由三根变成一根及增设炉底电极等。其中炉底电极的设置是直流电弧炉的最大特征。炉底电极是直流电弧炉技术的关键, 目前世界上运行的几种有代表性的直流电弧炉的基本形式,其主要区别在于炉底电极的结构。按炉底电极结构特点可大致分为以下几种:法国的CLECIM等公司开发的钢棒式水冷底电极,德国的GHH 等公司开发的触针式风冷底电极,奥地利的DVAI公司开发的触片式底电极以及瑞士的ABB公司开发的导电炉底式风冷底电极 [2]  。

 

产品优点

 

直流电弧炉(direct current arc furnace)

与传统的交流电弧炉相比,直流电弧炉的主要优点是:

(1)电弧稳定且集中,熔池搅拌良好,炉内温度分布均匀,炉衬侵蚀量少;

(2)电流和电压波动小、对电网的冲击减少,电缆寿命随之延长;

(3)电极损耗少,吨钢电极消耗比交流电弧炉少50%。直流电弧炉的性能优于交流电弧炉,但一直苦于不能获得大功率的直流电源,致使其长期以来未能获得发展。

 

产品发展

 

随着可控硅技术的应用,大功率直流电源设备的制造技术业已解决,于是在20世纪70年代后期冶金界又重新开展对直流电弧炉的研究,至80年代初直流电弧炉的建造和使用技术问题已逐一解决。世界上第一座直流电弧炉于1982年在德国布什钢厂建成并投产,以后的六、七年中,美、法、意、日等国相继改建或新建成了各自的直流电弧炉,容量从30t到60t不等。1989年日本东京钢铁公司建成了当时最大的一座容量为130t的直流电弧炉。近年来世界各国相继建成并投产多座直流电弧炉,容量从60t到180t。1989年中国太原机械铸造厂研制成中国第一座小型直流电弧炉并投产,同年宣化铁合金厂一座2000kVA埋弧直流电弧炉投产,用来生产硅铁、锰铁、硅钙等铁合金。进入90年代后,直流电弧炉越来越受到重视,上海第三钢铁厂、长城钢厂、齐齐哈尔钢厂、江阴沿山钢厂、上海第一钢铁厂等先后引进大型直流电弧炉,容量80~100t不等。宝山钢铁(集团)公司从法国引进一套双炉壳(—个电源)的150t直流电弧炉设备。

直流电弧炉上方仅有一根电极,为负极,底电极为正极。它的供电系统不同于交流电弧炉,配有整流器和电抗器,在炉底上装置接点构成电流回路,接点的维护和寿命是直流电弧炉操作中的关键问题,一般在炉底钢板上放铜板,以利导电,铜板上砌三层镁碳砖,再在其上打结耐火材料。

产品最近进展

1.直流电弧炉容量迅速扩大、台数激增。自从第一台炼钢直流电弧炉在前西德投入工业生产以来,由于显示出一系列优越性,而在许多国家如德国、法国、瑞典、意大利、美国、前苏联、土耳其、日本、韩国、马来西亚及我国((包括台湾省)),直流电弧犹如雨后春笋得到发展。进入90 年代以来,直流电弧炉推广应用更为迅速。

2.直流电弧炉技术经济效益显著。石墨电极消耗量减少50 %-60%以上,节约电能消耗5%-10%,节约耐火材料30 %-35%,节省右墨电极支择机构以及自动调节系统,节省短网的电缆材料,钢水受到良好的搅拌作用,提高功率因数,降低电压闪烁率,噪音下降,经济效益显著。

3.直流电弧炉的底电极结构不断更新。新型导电耐火材料式底电极迅速发展,水冷钢柱式底电极重新得到推广应用