什么是直流爐

【專家解說】：">電氣爐又有直流(DC)與交流(AC)兩種，直流電爐使用電極一支，交流電爐三支，所以直流電爐電極單位耗用量較低，溶解熱效率較好，噪音小.

克羅曼重振直流電爐威力
克羅曼電爐的重建引起業(yè)內(nèi)的特別關(guān)注。這是因?yàn)?，此工程證實(shí)Concast(前ABB)直流電爐導(dǎo)電耐火爐底的強(qiáng)大生命力。由于采用新設(shè)備結(jié)構(gòu)及ConsoTech現(xiàn)代噴射裝置，克羅曼直流電爐徹底新生。重建的電爐日出鋼達(dá)34爐，一躍而躋身于世界最佳直流電爐行列。Concast的新技術(shù)使克羅曼直流電爐效率登上新高，同時(shí)也明顯降低了爐子的電力消耗。
克羅曼是土耳其重要鋼廠之一。該廠擁有1座80噸ABB電爐及1座鋼包爐，主要生產(chǎn)中、低碳鋼及中、低合金鋼和彈簧鋼。用一臺(tái)6流小方坯連鑄機(jī)澆鑄100×100至180×180mm鋼坯。
為滿足用戶對(duì)產(chǎn)品的需求，提高產(chǎn)品質(zhì)量及擴(kuò)大品種，克羅曼決策層決定對(duì)其電爐進(jìn)行升級(jí)改造，確定的目標(biāo)是:
1. 提高爐子產(chǎn)量;
2. 降低各種消耗;
3. 改進(jìn)生產(chǎn)操作;
4. 增強(qiáng)設(shè)備可靠性;
5. 強(qiáng)化過程控制。
上述目標(biāo)的實(shí)質(zhì)是，通過改進(jìn)爐子操作及擴(kuò)大其靈活性，大幅度降低生產(chǎn)成本。
為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，必須采取以下措施:
1. 提高爐子生產(chǎn)能力;
2. 將每爐鋼廢鋼裝料罐數(shù)由3罐減至2罐;
3. 增加電力輸入功率;
4. 合理輸入化學(xué)能;
5. 提高爐子利用率，加強(qiáng)其可靠性;
6. 將停爐時(shí)間減至最少。
實(shí)施以上措施意味著重建一座全新電爐，只有原來的陽極及陰極兩部分可以利用。
新電爐。新裝的Concast電爐采用平臺(tái)式結(jié)構(gòu)及橋式電極升降裝置。這種結(jié)構(gòu)緊湊而堅(jiān)固，最適合場(chǎng)地小、電路走線空間窄的限制。
為節(jié)省基建及安裝費(fèi)用以及避免改變爐子基礎(chǔ)造成的長(zhǎng)期停產(chǎn)，保留了原有導(dǎo)電爐底的銅導(dǎo)電部件。
新爐殼是本次升級(jí)改造的起點(diǎn)。新爐殼一方面需保證增產(chǎn)所需容量及廢鋼兩罐裝爐，另一方面需支持更多電能及化學(xué)能的輸入以及爐體和爐襯的最低磨蝕。
這樣，爐殼直徑便有原5900mm擴(kuò)大到6300mm。同時(shí)，新爐殼裝用EBT出鋼系統(tǒng)，可無渣出鋼。爐殼上裝用鋼/銅制水冷爐板，每塊板單獨(dú)給 水及控溫。
為加快各項(xiàng)操作，裝用新的高壓液壓裝置及改造了原用液壓管路。
堅(jiān)持直流操作。上個(gè)世紀(jì)90年代初，電爐用直流操作的發(fā)展勢(shì)頭走低。盡管如此，克羅曼這次電爐重建仍決定堅(jiān)持直流方案，因?yàn)殡姞t用直流操作無論是靈活性，還是經(jīng)濟(jì)性，以及在維護(hù)方面都比交流擁有明顯優(yōu)勢(shì)。
對(duì)上述看法，克羅曼管理層及員工有深刻的體會(huì)，加之有數(shù)年經(jīng)驗(yàn)，直流電爐的操作對(duì)他們已不是什么奧妙。
導(dǎo)電爐底。能通電的爐底是直流電爐煉鋼的核心。Concast直流電爐與其它電爐不同就在于采用一種專利的導(dǎo)電爐底。這種球面導(dǎo)電爐底用鋼制成，內(nèi)側(cè)覆蓋有若干環(huán)形銅板，有4個(gè)貫通孔，接線柱從中通過，伸出爐底。接線柱借撓性接線器與爐子下面陽極母線相聯(lián)。
耐火爐襯。爐底銅板表面鋪有導(dǎo)電耐火磚，磚面抹石墨找平。
爐底用強(qiáng)制通風(fēng)散熱。
正常情況下，爐底既不需維護(hù)，也不需更換。必要時(shí)可只修理頂面耐火磚層。采用填入碳料的鎂混合料修補(bǔ)，以保證要求的導(dǎo)電性。
新爐只需小修。這是Concast直流電爐的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)。小修后爐子無需預(yù)熱即可立刻開爐。大約熔煉5000爐后，爐底頂層磚可能磨蝕到無法修理的程度。這時(shí)可將(銅板及鋼板)用法蘭連在一起的整個(gè)爐底卸下來，換上新的整體爐底。
爐底絕緣。直流電爐爐底與可控硅整流器陽極電路相聯(lián)，是爐子用電運(yùn)行部件，因此須使其與爐殼絕緣并接地。絕緣方式:Concast直流電爐爐底上配有環(huán)形法蘭盤，法蘭盤支在爐殼上所焊的環(huán)形槽鋼里的不導(dǎo)電的陶瓷塊上。槽鋼里的空隙用絕緣材料填充。
電力快速控制。Concast直流電爐的特點(diǎn)是電力控制速度極快。在升級(jí)改造中，克羅曼裝用更大功率新變壓器(2×45MVA)及10位電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)?？煽毓璨捎?2脈沖接線方式。
直流電爐電力控制系統(tǒng)的控制反應(yīng)迅速而準(zhǔn)確，同時(shí)這種控制極其靈活，隨時(shí)可按作業(yè)需要調(diào)定最佳參數(shù)。
變壓器可利用抽頭增高電壓或加大電流，保證額定功率的輸出。用各種電弧電阻進(jìn)行全功率操作。電弧電阻高，轉(zhuǎn)為高電壓、小電流的長(zhǎng)電弧;電弧電阻低，轉(zhuǎn)為低電壓、大電流的短電弧。根據(jù)操作需要確定最合適的電弧。新設(shè)計(jì)的Concast直流電力系統(tǒng)有充分的靈活性保證具體作業(yè)所需的最佳電弧電阻。
用可控硅整流裝置控制操作電流。用控制盤上的選擇開關(guān)設(shè)定全電流至零電流的10檔電流。
用電極液壓控制系統(tǒng)控制可控硅整流器觸發(fā)角信號(hào)來調(diào)整電壓。除邏輯功能外，還配有同步電壓監(jiān)視器及電流限制器，預(yù)防系統(tǒng)過載。
零電弧偏置對(duì)保證對(duì)稱熔煉及避免渣線過熱極為重要。Concast直流電爐使電弧幾乎完全垂直。
電爐采用直流操作的主要優(yōu)點(diǎn)是:
1. 電極消耗低;
2. 用電量少;
3. 熱分布合理;
4. 耐材磨蝕輕;
5. 能用電流實(shí)施實(shí)時(shí)冶煉控制;
6. 維護(hù)少;
7. 閃爍少，系統(tǒng)能平穩(wěn)接入局部電網(wǎng)。
Concast噴射系統(tǒng)
克羅曼電爐升級(jí)改造的另一關(guān)鍵環(huán)節(jié)是爐子化學(xué)能供給系統(tǒng)的徹底更新，使之滿足以下主要要求:
1. 提高化學(xué)能輸入效果;
2. 保證泡沫渣的形成及控制;
3. 化學(xué)能及電能輸入的整合控制;
4. 靈活輸入電能，使之適合于不同裝爐原料;
5. 確保熔煉過程的可重復(fù)性。
為達(dá)到上述目的，用ConsoTech壁裝式燒咀及噴射裝置取代原外部噴槍。壁裝式噴射器的優(yōu)點(diǎn)如表1所示。

表1 裝在爐墻上的噴射器的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)
特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)
安裝在爐墻上 很少需要維護(hù)，操作費(fèi)用低
噴射分布在鋼水幾個(gè)點(diǎn)上 脫碳快，氧利用率高，鋼水易均勻
完全自動(dòng)操作 可連續(xù)控制泡沫渣，過程可重復(fù)性強(qiáng)
在渣門關(guān)閉條件下噴射 減少竄入的空氣，吸氮少
噴氧動(dòng)能高 氧的利用率明顯提高

開發(fā)ConsoTech多功能噴射器是為了將各種噴射作業(yè)并于一體，用單一器件實(shí)施噴射。因此，ConsoTech噴射器具備多項(xiàng)功能，既能用作燒咀及二次燃燒氧槍，又可用作高動(dòng)能氧氣噴射器及供碳燒咀。
克羅曼新噴射系統(tǒng)布局是:爐墻上裝3只ConsoTech噴射器，EBT壁板上裝1只ConsoTech噴射器。此外用4支渣下供碳噴射器造泡沫渣及進(jìn)行熔池增碳。
噴射器火焰形狀容易改變，能與熔煉階段所用廢鋼類型及水冷表面尚存壽命這類參數(shù)相一致。
ConsoTech氧氣噴射器以De Laval超聲波燒咀工作原理為基礎(chǔ)，在加快熔煉、脫碳以及更均勻攪拌熔池及使泡沫渣更理想等方面功效顯著，適合每種設(shè)備的需要，例如調(diào)整流量、補(bǔ)償管路壓降及保證TOP輸氣壓力等。
上述布局可保證精確噴碳，保持理想的冶金平衡及有效生成泡沫渣。
確?？芍貜?fù)性
在電爐全面更新的同時(shí)，克羅曼還采用全新的整套Ⅰ級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)。此新系統(tǒng)保證一爐鋼接一爐鋼熔煉的絕對(duì)可重復(fù)性及最佳的可澆鑄性，可達(dá)到爐子各種參數(shù)的全自動(dòng)控制。
克羅曼Ⅰ級(jí)控制系統(tǒng)具備可編程序的芯片控制功能，可提供爐子運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)圖像。超前的數(shù)學(xué)篩選程序可彌補(bǔ)輸入數(shù)據(jù)多變性的影響，使?fàn)t子能始終符合冶金目標(biāo)。
生產(chǎn)效果
改造工程只用28天全部竣工，爐子很快投產(chǎn)，接著不到一個(gè)月順利達(dá)產(chǎn)。新爐子總體效能提高顯著，各項(xiàng)消耗下降。