Amenajarea cuptoarelor cu arc
Cuptorul cu arc este o carcasă căptușită închisă de o boltă, electrozii care sunt fixați în suporturile electrodului care sunt conectați la ghidaje sunt coborâți prin deschiderea din interiorul bolții. Încărcarea de topire și prelucrarea metalelor se realizează datorită căldurii arcurilor electrice care se ard între încărcătură și electrozii.
Pentru a menține arcul, se aplică o tensiune de 120 până la 600 V și un curent de 10-15 kA. Valorile mai mici ale tensiunilor și curenților se referă la cuptoare cu o capacitate de 12 tone și o capacitate de 50.000 kVA.
Designul cuptorului cu arc asigură evacuarea metalului printr-o pompă de scurgere. Zgura este descărcată printr-o fereastră de lucru tăiată în carcasă.
Proces tehnologic de topire a metalelor într-un cuptor cu arc
Tratarea încărcăturii solide încărcate în cuptorul cu arc începe din etapa de topire, în acest stadiu un arc este aprins în cuptor și topirea încărcăturii începe sub electrozii. Pe măsură ce încărcătura se topește, electrodul coboară în jos, formând puțuri pentru accelerare. O particularitate a etapei de topire este arderea neliniștită a arcului electric. Stabilitatea scăzută a arcului se datorează temperaturii scăzute în cuptor.
Trecerea arcului de la o încărcătură la alta, precum și numeroase pauze ale arcului prin scurtcircuitele de funcționare, care sunt cauzate de prăbușiri și deplasări ale pieselor conductive de încărcare. Alte etape de prelucrare a metalelor sunt în stare lichidă și se caracterizează printr-o ardere caldă a arcurilor. Cu toate acestea, este necesară o gamă largă de control operațional și o precizie ridicată a menținerii energiei introduse în cuptor. Reglarea puterii asigură cursul necesar al reacției metalurgice.
Caracteristicile considerate ale procesului tehnologic necesită un cuptor cu arc:
1) Abilitatea de a răspunde rapid la scurtcircuitele de funcționare și la întreruperea arcurilor, restabilirea rapidă a modului electric normal, limitarea curentului de funcționare la limitele acceptabile.
2) Flexibilitatea controlului de putere introdus în cuptor.
Echipamentul electric al cuptoarelor cu arc
instalare cuptor cu arc include în compoziția sa, dar cuptorul real și mecanismele sale cu o acționare electrică sau hidraulică, de asemenea electrice accesoriu: transformator cuptor, conductorii electrici ai transformatorului la electrozii din cuptorul cu arc - așa-numitul dispozitiv de distribuție a rețelei scurte (RU) de pe partea laterală a transformatorului de tensiune mai înaltă cu comutatoare de cuptor; regulator de putere; scuturi și panouri de comandă, control și semnalizare; un dispozitiv de programare pentru controlul modului de funcționare al cuptorului etc.
Instalațiile de cuptoare cu arc sunt mari consumatori de energie electrică, capacitățile lor individuale fiind măsurate în mii și zeci de mii de kilowați. Consumul de energie electrică pentru topirea unei tone de umplere tare ajunge la 400-600 kWh-h. De aceea, cuptor este alimentat de la rețeaua de 6, 10 și cuptorul 35 kV printr-un transformator coborâtor (valoarea maximă a transformatoarelor secundare de tensiune linie sunt, de obicei, în intervalul 320 pentru a avea furnale de capacitate mică și medie și la 510 în cuptoare mari).
Cuptoarele cu arc electric consumă curenți semnificativi, măsurați în mii și zeci de mii de amperi. Astfel de curenți creează mari căderi de tensiune chiar și pe rezistențele active și inductive mici ale circuitelor de alimentare ale electrozilor. Ca rezultat, transformatorul de cuptor este plasat în imediata vecinătate a cuptorului într-o stație de cuptor specială. Circuitele care leagă transformatorul cuptorului și electrozii cuptorului și care au o lungime scurtă și o structură complexă sunt numite o rețea scurtă.
Acționările electrice ale mecanismelor cuptorului folosesc de obicei motoare asincrone cu un rotor scurtcircuit de tensiune 380 V la o putere de 1-2 kW în cuptoare mici la 20-30 kW în cuptoare mari. Motoare pentru deplasarea electrozilor - curent continuu cu putere de la amplificatoare electrice sau magnetice, precum și convertoare tiristorice. Aceste acționări fac parte dintr-o unitate independentă - regulatorul de putere al cuptorului.
În cuptoarele cu o capacitate mai mare de 20 de tone, pentru a crește productivitatea și pentru a facilita munca fabricanților de oțel, sunt prevăzute dispozitive pentru amestecarea băii metalice topite, pe baza principiului unui câmp magnetic călător. Sub fundul cuptorului, un stator cu două înfășurări este plasat din materialul nemagnetic al cărui curenți sunt deplasați în fază cu 90 °. Câmpul de deplasare creat de înfășurările statorului conduce straturile metalice. La comutarea înfășurărilor, este posibilă schimbarea direcției de mișcare a metalului. Frecvența curentului în stator a dispozitivului de amestecare este de 0,3 până la 1,1 Hz. Aparatul este alimentat de un convertizor de frecvență al mașinii electrice.
Motoare service mecanisme de cuptoare cu arc, conditii dure (atmosfera prăfuită, apropierea de modele ale cuptorului foarte cald), astfel încât acestea au un design închis cu o (seria cran metalurgice) izolație rezistentă la căldură.
Unități de transformare a cuptoarelor
În instalațiile de cuptoare cu arc se utilizează transformatoare de ulei trifazate special concepute pentru acestea. Capacitatea transformatorului de cuptor este al doilea parametru cel mai important al cuptorului cu arc după vas și determină durata topirii metalului, care afectează în mare măsură productivitatea cuptorului. Timpul total de topire a oțelului într-un cuptor cu arc este de până la 1-1,5 ore pentru cuptoare cu o capacitate de până la 10 tone și până la 2,5 ore pentru cuptoare cu o capacitate de până la 40 tone.
Tensiunea pe cuptorul cu arc în timpul topirii este necesară pentru a varia în limite destul de largi. În prima etapă de topire, atunci când resturile se topesc, puterea maximă trebuie introdusă în cuptor pentru a accelera acest proces. Dar, la încărcarea la rece, arcul este instabil. Prin urmare, pentru a crește puterea, este necesară creșterea tensiunii. Durata etapei de topire este de 50% sau mai mult din timpul total de topire, consumând 60-80% din energie electrică. În etapele a doua și a treia - când se oxidează și se rafinează metalul lichid (îndepărtarea impurităților nocive și arderea excesului de carbon), arcul arde mai liniștit, temperatura în cuptor este mai mare, lungimea arcului crește.
Pentru a evita defectarea prematură a căptușelii cuptorului, arcul este scurtat, reducând tensiunea. În plus, pentru cuptoarele în care pot fi topite diferite tipuri de metale, condițiile de topire și, prin urmare, solicitările necesare se schimbă în consecință.
Pentru asigurarea posibilității de reglare a tensiunii cuptoarelor cu arc, transformatoarele care le alimentează sunt realizate cu mai multe trepte de joasă tensiune, de obicei cu comutarea înfășurărilor de înaltă tensiune (12 trepte sau mai mult). Transformatoarele cu o capacitate de până la 10.000 kVA sunt echipate cu un dispozitiv de comutare PBW. Transformatoarele mai puternice au un comutator. Pentru cuptoarele mici, sunt utilizate două până la patru etape, iar cea mai simplă modalitate de a regla tensiunea este de a comuta înfășurarea de înaltă tensiune (HV) de la triunghi la stea.
Pentru a asigura arderea constantă a arcului de curent alternativ și pentru a limita șocul curentului în cazul scurtcircuitului între electrod și încărcarea de 2-3 ori curentul nominal al electrodului, reactanța globală a instalației ar trebui să fie de 30-40%. Reactanța transformatoarelor de cuptor este de 6-10%, rezistența la scurtcircuit pentru cuptoare mici este de 5-10%. Prin urmare, din partea VN a transformatorului, pentru cuptoare cu o capacitate de până la 40 tone, este prevăzut un reactor pre-conectat cu o rezistență de aproximativ 15-25%, inclus în setul de transformatoare. Reactorul este proiectat ca un mușchi cu un miez nesaturat.
Toate transformatoarele pentru alimentarea cuptoarelor cu arc sunt alimentate cu gaz. Protecția gazului, ca protecție principală a transformatorului cuptorului, se face în două etape: prima etapă acționează asupra semnalului, al doilea oprește instalația.
Reglarea automată a puterii cuptorului cu arc. Pentru a asigura cuptoare normale de funcționare și de mare arc sunt dotate cu comenzi automate de putere (AP), care se realizează menținerea constantă a dat putere arc electric. Funcționarea controlului puterii automate a cuptorului cu arc electric bazat pe schimbarea poziției electrozilor în raport cu descărcare - .. în cuptoare cu arc electric sau încălzire directă în raport unul cu altul, în cuptoarele cu arc electric de încălzire indirectă, adică, în ambele cazuri, se utilizează pentru reglarea lungimii arcului. Dispozitivele explozive sunt cel mai adesea motoarele electrice.
Reglarea modurilor electrice ale unui cuptor cu arc electric
1) Schimbarea tensiunii de intrare.
2) Schimbarea rezistenței la arc, adică schimba lungimea sa.
În instalațiile moderne, se folosesc ambele metode. Reglajul dur al modului se efectuează prin comutarea treptelor tensiunii secundare a transformatorului, exact prin intermediul mecanismului de mișcare. Mecanismul de deplasare a electrozilor este controlat prin utilizarea regulatoarelor automate de putere (AWP).
Arcurile cuptorului ar trebui să fie prevăzute cu:
1) Aprinderea automată a arcurilor
2) Eliminarea automată a întreruperilor arcului și a scurtcircuitului operațional.
3) Viteza de aproximativ 3 secunde când se elimină întreruperile arcului de scurtcircuit de funcționare
4) Natura aperiodică a procesului de reglementare
5) Abilitatea de a schimba puterea introdusă lin în cuptor, în intervalul de 20-125% din valoarea nominală și păstrați-l în limita de 5%.
6) Oprirea electrozilor când tensiunea de alimentare a dispărut.
proces de control aperiodice este necesară pentru a evita coborârea electrozilor de metal lichid, care poate nauglerodit și strica topire, precum și pentru a elimina ruperea electrozi în contact cu încărcare solid. Îndeplinirea acestei cerințe oferă protecție împotriva modurilor de mai sus pentru oprirea sau oprirea operațională a cuptorului.
Cuptoare cu arc ca consumatori de energie electrică
Pentru a crește factorul de putere poate include condensatoare pentru principala stație de alimentare cu autobuzul de alimentare grupul de cuptoare, deoarece atunci când curentul împinge puterea reactivă fluctuează în limite largi, este necesar să se prevadă posibilitatea de a schimba rapid container. Pentru această reglare, pot fi utilizate întrerupătoare tiristoare de înaltă tensiune. controlat de schema de mentinere a CM aproape de 1. Pentru a combate armonicile mai mari, sunt folosite filtre reglate la cele mai intense armonice.
Utilizată pe scară largă este repartizarea stațiilor de alimentare cu combustibil la auto-alimentare, conectate cu alți consumatori pentru 110, 220 kV. În acest caz, distorsiunea curbelor de curent și de tensiune pentru alți consumatori poate fi menținută în limite acceptabile.