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  • 不銹鋼管廠中UHP電弧爐的改進

     在不銹鋼管廠UHP電弧爐的操作中,由于使用了新的測試手段,實現了先進的工藝操作(77MVA,110噸的爐子)。

        測量儀表(UCE)能檢測相間電平衡,因為電平衡就會使三相電極上不銹鋼耐火材料的消耗大致相同,并使生產率提高。

        對于電極的調節( TCE),所使用的新方法是按平衡調節電極的位置:熔化時有效功率不變,精煉時電弧電阻不變。

        在完全保證三相電極平衡時,所進行的新調節會使能耗降低,電極消耗減少。

        電極位移傳感器可以測量電極的垂直移動,可以作為操作機構,并能預測料筐加料后的熔化狀況。

        1、電爐鋼廠介紹:

        不銹鋼管廠有一座UHP電弧爐,一臺真空抽氣機,一個常用的5-7噸鑄錠的澆鑄盤,大部分產品為滾珠軸承鋼。

        UHP電弧爐變壓器的額定功率為77MVA,可裝鋼水110噸。爐子裝有水冷壁板和水冷拱頂。在廢鋼熔化時不使用任何燃燒器。

        以技術革新的名義由EDFANVAR給予了資助,由于吉納鋼公司、法國鋼鐵研究院和TRINDFL聯合研究了動力傳送,以使不銹鋼管廠的電弧爐達到最佳操作。

        這個工作改進了爐子操作,尤其是由于配備了測試儀表,主要是電測量儀表,例如UCE(電控制囂)或TCE(電極記錄傳感器)和電極移動傳感器。

        從電弧爐動力傳送的全部情況(圖1),我們將預料爐子的狀況,并得到下列結果:

        (1)電測量范圍內:

        一一由UCE測量出三相電平衡,

        一一從TCE得到電極調節,尤其是原始的調節定律:有效功率=常數。

        (2)熔化操作期間

        由電極移動傳感器顯示出再加料的情況(從壁板水溫度升高則電壓降低)。

        1、電和電極的調節;

        1、  1、三相電平衡:

        1、  1、  1、相間平衡的必要性:

        電平衡也會有周期性的偏差,而這些偏差會使三相間電能的分配失去平衡。

        如果測量儀器和測量處理方法不能立刻表明失去平衡時,那么只有比較晚些時候才會感覺到電不平衡。對這個失去平衡的操作,則可由下列二點證明:

    一一在一相上最早出現不銹鋼耐火材料的磨損,以至使爐子過早地修理,并使這相上的不銹鋼耐火材料大量消耗掉;

    一一供電不對稱時的熔化,在熔化終了會提前降壓,因而使功率消耗大,生產率低。

        1、1、2、失去平衡的記錄和電弧電壓的再均衡:UCE(電調節器)是一個測量儀器,按實際時間計算想要知道的電值,尤其是每相的單獨電壓的測量(次級回路)和電流的測量(初級回路)。計算和建立每相電流值的計算方法,或者是對每個大的試驗周期(熔化、脫炭、精煉)的計算方法,甚至對每相電的調節范圍都可測量。

        對于UCE這個設備,能在三相電之間失去平衡時進行記錄,并按計算公式調節電流,以用于電弧電壓再均衡。每一相內電弧振幅的偏差降低到低于熔化周期的10%和精煉周期的5%以下。

        1.1、3、再均壓后對操作結果的影響:

        在記錄為不平衡時,測量的三相線路間不對稱的電弧電壓和傳導率與這些相上不銹鋼耐火材料的消耗相對應:  第一相上總消耗為47%,第二相上總消耗為15%,第三相上總消耗為38%(表1),電弧再均壓后:

        一一三相上不銹鋼材料的消耗應當相等(表1);

        一一不銹鋼耐火材料損耗最多的相上,生產過程中局部消耗不再存在。

        一一由于電弧電壓和功率值的增高,除去不銹鋼耐火材料的額外消耗外:生產率可提高10%。

        1、2,用TCE調節電極:

        1、2、1、問題的提出:

        在操作人員選定功率程序后,并相應地調節電規范時,電極的調節應遵守操作規程。為了維持到所要求的調整規范,特別困難的是來自于供電電壓的波動及線路電阻抗的變化。大家知道,線路阻抗按其負載狀態,在熔化的過程中大量增加(圖2):  實際線路的電抗(x)大大超過廢鋼熔化開始短路時測量的電抗(Xcc)和金屬熔池在接近熔化結束時測量的電抗。

        按所使用的調節過程:一些系統的調節可以區分: 

       ——穩定阻抗的調節《在此視為很重要的阻抗是電弧阻抗與線路阻抗的向量和》一般是最普通的。

        一一調節電弧電壓,在某些文童中對此很感興趣

        ——電弧穩定阻抗的調節。

        用TCE調節(電極記錄傳感器),在不銹鋼管廠是用液壓啟動器,分成不同的調節等式進行研究:一一電弧電壓方程=常數;一一電弧電阻方程=常數(類似電弧阻抗=常數)一一有效功率方程=常數,在此沒進行預測。

        l、2、2、用TCE調節

        一一電弧電壓的調節:

        電弧電壓的調節可以很容易地使三相達到平衡,但會出現一些弊。

        一一當供電電壓變化時,電流和功率會有較大波動。

        一一由于線路阻抗的變化,熔化周期內電流波動大,尤其是由于熔化開始時的不穩定引起,或是由于廢鋼塌料后再重新開始熔煉而電流很弱引起的。

        一一穩定電弧的調節;

        由制造者進行類似的調節(電弧阻抗),信號顯示出有效功率平均比率增加,并顯示出操作時觀測的真實情況,以及反映出電網上微小的波動。

        用電弧電阻調節( Va/I)為常數:

        一一當線路阻抗增加時,功率隨熔化過程中線路電路增加而增加,這可從F=0.25(熔化開始線路阻抗增加)的計算曲線開始,到接近F=0.15的計算曲線上(熔化結束時線路阻抗較弱)各點的變化確定(3a)。

        一一隨著熔化的進行,電壓逐漸增加,但增加的不多。

        此調節足以保證操作的穩定,并嚴格遵守操作規程。

        ——有效功率穩定時的調節:對于有效功率穩定時的調節可以設想成:在促使比值Va/l(長。榭赡艿淖罡呦嗳菪詴r,為的是使電弧適應熔化過程線路上本身的負載狀態。同樣,熔化開始時,線路的電阻較高,為了保證好的電弧的建立,弧的長度(和比值Va/l)不是主要的;電的運行情況應與電弧電阻穩定時調節后得到的運行情況進行比較。在熔化過程中線路電阻降低,并且所建立的電弧得到改善,弧長增加(比值Va/l)。

        用有效功率為常數的這個調整方式,電測記錄可證實:

        ——熔化過程的線路上有效功率實際為常數(4a);

        ——電弧電壓是連貫的,并且在熔化過程中進路上電壓大量增高(由F=0.25計算曲線到F=0.15的曲線測得點的變化),而電流值降低。

        同樣,令人滿意的穩定情況是,與電弧電阻為常數時的調節相比,有效功率為常數時傾向于調向較高的電弧電阻值。在巳知電路功率,研究很強的輻射電弧時的調節型式可促使:

        ——因電弧電壓可能比較高,電弧的熱效應很好,

        ——由于電流降低,電極消耗減少。

        1、2、3、操作結果:

        操作的熔化周期中有效功率平均不變,并在精煉周期中電弧的平均電阻值為常數時,使用TCE調節,當電抗不變,使用常規的調節與使用Or CE調節的周期進行比較,從操作結果可以估計出經濟效果。

        可得到的收益是;

        一—能耗降低10KW h/噸,而電極消耗降低0.1公斤/噸,

        —一實驗目的是希望達到總收益是25KWh/噸和電極消耗為0.25Kg/噸。

        一一另外,除去不銹鋼耐火材料的額外消耗:最初可得到提高生產率10%的經濟效益。

        2、熔化操作,

        2、1、熔化過程

        電弧爐生產的最佳狀態勢必要求:在熔化進行過程中,按每一線路上負載所特有的性質分別進行調整。為了使負載降低,對于使用無燒咀而有冷卻壁板的爐子,這個調整同樣是很必要的。

        對電壓降低時間的選擇,以及對于廢鋼熔化有關的料斗再加料的時間的選擇:都應該與熔化進度相適應。

        為了確定熔化結束時的壓降,在一些爐子上使用了熱傳感器:同樣,在不銹鋼管廠的爐子上用于確定電極桿上再冷卻板水溫提高的測定,同樣也可以使用電極桿移動傳感器,而尤其是料斗重新再加料時,使用這些傳感器可以提供冶煉的進展情況。

        在福斯廠的爐子上使用各種傳感器進行熔煉操作,它可以概括為:

        一一水冷板上溫度升高導致壓降;

        一一從電極桿穩定移動時起,料斗再進行加料。

        為了簡單介紹電極傳感器的優點和預測料斗再加料時的熔化情況:我就不再談壓降的問題了,因為這早已成為常規的事情了。

        2、2、電極位移傳感器的優點:

        在熔化過程中:電極位移傳感器使負荷有規律的變化。記錄系統可記下任何一個信息(圖7)。正如穿井掘進速度的變化一樣,按廢鋼的數量,尤其按其比重,可探測廢鋼的塌料,這些主要應與調節電極升高或降低的尺寸成比例。

        由于有電極桿位移距離分析,用計算機建立了電極平衡的標準。實際上,熔化開始時,廢鋼的電弧起振和塌料時電極移動的距離都比較大,在熔池上當起振電弧有規律時移動量減。喝刍Y束,電極穩定時(電極移動距離低子穩定時的極限值)能確定以后的加料時間,并在減少熔化結束的低功率運行周期時節省能耗。

        2、3、計再加料的狀況

        表2概括出使用電極位移傳感器時料斗再加料時爐子的操作情況。

        在電極穩定前的參照周期是,料斗再加料時一般使用319KWh/t,在操作機構確立的第一個試驗周期內再加料時可以使用30IKW h/t。目前,一些操作設備會使這些指標越來越系統化,并使再加料時達到290KWh/t,即與參照周期相比預計達到290KW h/t。

        結    論

        由于安裝了新的檢測、控制儀表,使得不銹鋼管廠UHP電弧爐有所改進。

        UCE(電控制器)能完成主要電參數的實際時間的測量和計算。這樣就能檢驗三相電極間電的平衡,這樣的平衡態可使三相電極上的不銹鋼耐火材料有著同樣的消耗,取消了部份的修補,也使生產率提高。TCE(電極記錄傳感器)具有調節電極的能力,它是按照熔化周期內實際功率不變,而在精煉周期內Va/I不變進行調節的,TCE可以節能,使電極消耗減少,并使三相電極附近的不銹鋼耐火材料有著同樣的持久的消耗量。

        電極位移傳感器是在再裝料時作為操作設備使用的,正如為了降低電壓,被用在防止冷卻板水溫升高一樣。

        從傳感器開始的動力傳輸作為能量的必要補充,尤其是沒有燃燒器時更是如此,以達到每一筐料,每一次出鋼都能使爐子處于最理想的操作狀態。

    文章作者:不銹鋼管|304不銹鋼無縫管|316L不銹鋼厚壁管|不銹鋼小管|大口徑不銹鋼管|不銹鋼換熱管

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