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02-11-23 东北大学/阎立懿 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 电炉大小与分类; 电炉大型化及其技术经济指标; 电炉的机械结构:机械设备的组成及各部件名称; 电炉排烟与除尘:排烟方法与除尘设备种类,及其环境保护 第二章 电炉炼钢设备 ~主要包括机械结构和电气设备两部分: 电炉大小与分类 电炉的机械结构 电炉排烟与除尘 电炉的电气设备 电炉电气特性与供电制度 2.4 电炉电气设备 电气设备包括“主电路”设备和电控设备。 一般电炉炼钢车间的供电系统有两个: 一个系统由高压线(高压供电系统)直接供给电炉变压器,然后送到电炉上,这段线路称电炉的 “主电路”或 叫“主回路” ; 一个系统由高压线供给工厂变电所,或直接通过变压器送到需要用电的其它低压设备上,这也包括电炉的电控设备,如低压配电柜、低压控制柜(台)及电极升降调节器等。 2.4.1 电炉的主电路 ~或叫主回路,电炉主电路的作用是实现电-热转换,完成冶炼过程。主电路见图2-12。 1—高压电缆 2—隔离开关 3—高压断路器 4—电 抗 器 5—电抗器开关 6—电压转换开关 7—变 压 器 8— 短 网 9 — 电 弧 10—钢 水 图2-12 主电路示意图 主电路电器(元件)的组成及其作用: 1)隔离开关 用以检修设备时断开高压电源(进线),为一无载刀形开关。 2)高压断路器(开关) 为电炉的操作开关。当电流过大时,断路器会自动跳闸切断电源,以保护电源和电器,为一有载开关。 高压断路器的种类有油、空气、磁吹、SF6及真空断路器(开关),后者使用广泛。 3)电抗器 纯电阻R电路 电压与电流相位相同,合闸后当电源电压由零增加到起弧电压后,气体导电、电弧产生、才有电流通过;当电源电压减少至低于起弧电压后,电流为零、电弧熄灭;然后在负半周重复。 因此,纯电阻电路,电弧不能连续燃烧,更谈不到稳定 R-L(X)电路 当回路中串有一定的电抗时,电源电压与电流有一相位角(电流滞后),合闸后电源电压就超过起弧电压,产生电弧、有电流通过;当电源电压减少至低于起弧电压后,与电抗压降合成的电压仍然超过起弧电压,电流不为零、电弧继续燃烧;随着电流的降低至过零时的瞬间,在负半周电源电压又超过起弧电压电弧继续燃烧,从而形成连续稳定电弧。 电抗器及其作用: 串联在变压器一次侧,用来增加电路电抗值,以稳定电弧燃烧及限制短路电流。 4)电炉变压器 电炉变压器是一特种变压器,与一般电力变压器相比,具有以下特点: 变压比大,变压级别多,如100t / 90MVA超高功率电炉,K=U1/U2=35kV / 950~500V= 37 ~ 70 ,计19级; 二次电流大,数以万计,如100t / 90MVA电炉的二次电流为65kA,130t直流电弧炉的二次电流为120kA; 过载能力大,可长时间超载20%; 机械强度大,冷却条件好。 5)电炉短网 短网是指从电炉变压器低压侧出线到石墨电极末端为止的二次导体,它包括石墨电极、横臂上的导电铜管(或导电横臂),挠性电缆及硬母线。短网结构参见 图2-1。 由于这段导线流过的电流特别大,又称大电流导体(大电流线路),而长度与输电电网相比又特别短10~25m,故常称为短网或短线路。 短网中因流过的电流很大,故要求水冷。 三相短网的布线方式影响三相功率的平衡;短网的阻抗,影响输入功率的大小。 6)电极 电炉炼钢用电极要求强度大、电阻低及热膨胀系数小,故常用石墨电极。 因制造石墨电极的原料—石油焦价格及加工成本不断上涨,使得电极消耗占炼钢成本提高,一般2~3kg/t(高达40~80元/t钢),因而降低电极消耗十分重要。 采取涂层电极、浸渍电极及水冷电极技术等,均可使电极消耗降低5% ~10%。 7)电弧 电炉是利用电弧产生的高温(其温度高达3000~8000℃)进行熔炼金属的。 电弧是气体放电(导电)现象的一种形态。
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