| 单词 | 直流电弧炉技术 |
| 释义 | 【直流电弧炉技术】 简称DCEAF，是20世纪70年代末80年代初发展起来的新技术。1982年GHH／BBC为德国SMS公司Krcuztal·Buschhuette钢厂铸钢车间建造1台12t／9MVA炼钢DC EAF。由于其设备简单、操作方便、电弧稳定、加热均匀、搅拌力强、热效率高等特点，在实际操作中取得降低石墨电极消耗50%～70%，EAF发展十分迅速，已完成从试验到大中规模生产炉的推广应用。尤其在1989年之后颇有在世界范围内推广之势。 DC EAF 设备的主要特点1．直流电源。DC EAF电源由变压器、可控硅变流器、直流电抗器(DCL)和其他辅助设备构成。DC EAF电源关键在于变流器，随着大功率整流技术的发展，已能为大型DC EAF提供直流变流器。根据目前国内外整流元件的情况，只要与工艺相适应的直流输出电压、电流一经确定，设计制造相应的变流装置并无太大困难。根据炉子大小和特点，直流电源可由1台或多台变压器供电，整流装置可作成6脉冲或12脉冲。在多电极DC EAF，如法国75t电炉由3台28MVA变压器为3根电极分别供电；而东京制铁的130t的DC EAF，虽然只有1根电极，但由于功率大(100MVA)，所以采用两台50MVA变压器供电。2．电极。DC EAF一般上下各有一根电极。上部的石墨电极(阴极)通过钢水和废钢与炉底电极(阳极)构成直流回路。由于只有1根顶电极，炉子结构大为简化，上部空间可布置吹氧、测温、取样等装置，使操作更为方便。底电极是DC EAF的关键，已报道的底电极有以下几种：VNEIITO(前苏联)水冷铜钢复合型(3000次)；IRSID(法国)(半年)；GHH(德国)风冷多触针型(850次)；ASEA-Krupp型(761次)。DC EAF运行特点1．电弧行为。在AC EAF中，电弧总是以30～45℃角偏向炉壁而形成热点；DC EAF中电弧是以15～30℃角指向溶池，并在电磁力作用下每秒绕中心随机旋转。直流电弧的形状复杂多变，在平坦的熔池上可看到直的、弯转的和发散的电弧形状。已知交流电弧长度为1mm／V弧；根据电流30～40kA时测得的数据，直流电弧长度为1．1mm／V弧，而且电弧稳定。2．熔化特点。废钢熔化过程：时间很短的穿井期，电极很快下降到炉底并在电极周围形成一个为电极直径1．5～2倍的孔——电极端部保持在炉底附近，随着废钢继续熔化，在电极端部周围形成一个球形腔——熔化不断进行，上部炉料逐渐下沉，最后完全落入熔池。和AC EAF相比，DC EAF熔化过程更加协调，在电极周围均匀地进行，几乎没有严重的塌料，在炉壁附近既没有三相时的未熔冷钢，也没有形成热点。由于熔化过程电极被废钢包围时间长，因而也减少电弧对炉壁和炉盖的热辐射损失。3．钢液的混合。熔池在直流电磁力作用下运动，有利于熔池温度的均匀化和废钢、合金熔化，避免了AC EAF出现的表面过热现象。大同制钢用Cu示踪测定了完全混合时间。DC EAF的混合能力与VOD相当，良好的搅拌能力使其在加速熔化，消除炉内残留未溶废钢、合金比AC EAF有效得多。4．石墨电极。直流供电使石墨电极的电流通过能力明显增大，预计提高30%，电极消耗大为降低，不存在电流集肤效应。如，大同制钢(额定电流40kA，电极Φ400mm)、东京制铁(120kA，Φ710mm)电流密度接近32A／cm2。电极消耗比AC EAF减少50%～70%。原因是：(1)作为阴极的石墨电极，其端部没有电子冲击而生成的温度很高的阳极斑，表面温度较低。(2)只有一根电极，其表面较AC EAF的3根电极小得多，表面氧化损失少。(3)AC EAF增加了电极侧面辐射的损失。(4)直流电弧运行平稳，防止了支持系统震动造成的电极碎裂和断头损失。5．闪烁和噪声。闪烁是由于电弧炉在熔化过程中频繁短路、断弧对电网的冲击和三相不平衡等造成电网电压的波动。作为主要闪烁源的UHP AC EAF通常要配置昂贵的动态补偿装置，以把闪烁控制在规范之内。已知闪烁值相当于无功功率的波动。实测和计算均表明DC EAF的闪烁值约为AC EAF的一半。噪声是对环境的污染。AC电弧每秒100点弧是AC EAF最大的噪声来源。而DC EAF就避免了这种情况，因此噪声低得多。此外，DC EAF只有一个电极孔，且电极震动小，这些都明显地抑制了噪声的发射。IRSID和ABB对相同条件下的直流和交流炉测定表明前者较后者低10～15dB，且频带移向稍高的范围，衰减快，利于防护。DC EAF 存在的技术问题1．底电极。虽有几种底电极被开发，甚至获得较高的寿命，但水冷的安全问题、风冷的寿命问题都不尽人意，人们仍致力于底电极的开发和维修技术的研究，以便获得更加安全可靠便于维护的长寿电极。风冷较水冷更安全，但侵蚀快，如日本东京制铁130t炉子，其熔损速度为1mm／炉，其寿命的获得是以加厚炉底工作层来实现的。他们开发了KENZAN法维护底电极技术，预计炉底寿命可从现在的850次提高到4000次。2．偏弧。在外加磁场作用下，电弧向炉壁一侧偏移。作用于电弧的外磁场是由可控硅、电抗器、水冷短网和水冷导电母线管等直流线路布置决定的。阴极斑的行为由外磁场和弧电流磁力统计确定。作为电磁流的电弧受外磁场和自身磁场力影响，同时也受弧斑处强电弧射流的影响，而弧柱曲线和极斑处电极形状都会引起这些力的波动，使电弧快速随机地移动。如果某个方向磁场分量相当大，电弧就有向强磁场偏斜的倾向。已有的经验表明，偏弧在35t以下的炉子上不明显，而在130t那样的大炉子上就十分明显了。偏弧使炉壁形成热点，对水冷炉壁和耐火材料带来不良影响。3．绝缘。底电极和炉壳保持良好的绝缘，对维持DC EAF的稳定运行十分必要。废钢中的铅一部分在冶炼中蒸发，一部分通过耐火材料在炉底集聚。在AC EAF中，对此不必介意，而在DC EAF中，铅的聚集可能破坏底电极和炉壳的绝缘。这样通过炉壳和废钢构成的新的阳极到阴极的通路可能在水冷炉壁和废钢间发生放电而损坏水冷炉壁和其他构件。4．长弧操作。在AC EAF中，为提高功率因数，一般采用长弧操作，为改善传热，防止热点耐火材料熔损，需造泡沫渣。交流炉的弧长有一定的限度，如400mm弧长需1000V的二次电压，出于经济的原因，二次电压一般都不超过1000V，因此，400mm便是AC EAF的弧长极限。而在DC EAF中，600V的弧压即可实现600mm以上的超长弧。长弧和偏弧损害了耐火材料，增加了热损失，是不足取的。所以大炉子总是通过监测水冷炉壁的水温，喷碳粉造泡沫渣把露弧减到最小和降低电压设定值等抑制耐火材料熔损和减少热损失。5．引弧。DC EAF引弧一直为人们所关注。对于品种单调，或配有钢包精炼炉的，大多采用留钢操作，引弧不发生困难。但对多品种，考虑到质量而必须把钢水出尽的炉子或冷炉开炉，必须认真对待引弧。DC EAF良好的经济效益和社会效益使其在世界范围内得到发展，该技术既适用于旧炉子改造，也适用于新建炉。虽然投资较不带动态补偿的AC EAF高35%，但比带动态补偿的AC EAF低70%。该技术更适合电网容量不足、资金短缺的发展中国家。中国既有大量需改造的中小电炉，又面临重点企业大型化的任务，因此在改造中应优先考虑DC EAF。(钢铁研究总院张孟亭撰) |
| 随便看 |
科学参考收录了7804条科技类词条，基本涵盖了常见科技类参考文献及英语词汇的翻译，是科学学习和研究的有利工具。