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 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(xiàn)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(chǎn)率提高。

    對于電極的調(diào)節(jié)( TCE)，所使用的新方法是按平衡調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(gòu)，并能預(yù)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(chǎn)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(shù)革新的名義由EDF和ANVAR給予了資助，由于吉納鋼公司、法國鋼鐵研究院和TRINDFL聯(lián)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(yù)料爐子的狀況，并得到下列結(jié)果：

    (1)電測量范圍內(nèi)：

    一一由UCE測量出三相電平衡，

    一一從TCE得到電極調(diào)節(jié)，尤其是原始的調(diào)節(jié)定律：有效功率=常數(shù)。

    (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(diào)節(jié)；

    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(xiàn)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(chǎn)率低。

    1、1、2、失去平衡的記錄和電弧電壓的再均衡：UCE（電調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)范圍都可測量。

    對于UCE這個設(shè)備，能在三相電之間失去平衡時進行記錄，并按計算公式調(diào)節(jié)電流，以用于電弧電壓再均衡。每一相內(nèi)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(jié)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(dǎo)率與這些相上不銹鋼耐火材料的消耗相對應(yīng)：  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(yīng)當相等（表1）；

    一一不銹鋼耐火材料損耗最多的相上，生產(chǎn)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(chǎn)率可提高10%。

    1、2，用TCE調(diào)節(jié)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(yīng)地調(diào)節(jié)電規(guī)范時，電極的調(diào)節(jié)應(yīng)遵守操作規(guī)程。為了維持到所要求的調(diào)整規(guī)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(tài)，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(jié)束時測量的電抗。

    按所使用的調(diào)節(jié)過程：一些系統(tǒng)的調(diào)節(jié)可以區(qū)分： 

   ——穩(wěn)定阻抗的調(diào)節(jié)《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(diào)節(jié)電弧電壓，在某些文童中對此很感興趣

    ——電弧穩(wěn)定阻抗的調(diào)節(jié)。

    用TCE調(diào)節(jié)（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(diào)節(jié)等式進行研究：一一電弧電壓方程=常數(shù)；一一電弧電阻方程=常數(shù)（類似電弧阻抗=常數(shù)）一一有效功率方程=常數(shù)，在此沒進行預(yù)測。

    l、2、2、用TCE調(diào)節(jié)

    一一電弧電壓的調(diào)節(jié)：

    電弧電壓的調(diào)節(jié)可以很容易地使三相達到平衡，但會出現(xiàn)一些弊病：

    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(nèi)電流波動大，尤其是由于熔化開始時的不穩(wěn)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(wěn)定電弧的調(diào)節(jié)；

    由制造者進行類似的調(diào)節(jié)（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(wǎng)上微小的波動。

    用電弧電阻調(diào)節(jié)( Va/I)為常數(shù)：

    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(jié)束時線路阻抗較弱）各點的變化確定(圖3a)。

    一一隨著熔化的進行，電壓逐漸增加，但增加的不多。

    此調(diào)節(jié)足以保證操作的穩(wěn)定，并嚴格遵守操作規(guī)程。

    ——有效功率穩(wěn)定時的調(diào)節(jié)：對于有效功率穩(wěn)定時的調(diào)節(jié)可以設(shè)想成：在促使比值Va/l（長弧）為可能的最高相容性時，為的是使電弧適應(yīng)熔化過程線路上本身的負載狀態(tài)。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(yīng)與電弧電阻穩(wěn)定時調(diào)節(jié)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(shù)的這個調(diào)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(shù)(圖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(wěn)定情況是，與電弧電阻為常數(shù)時的調(diào)節(jié)相比，有效功率為常數(shù)時傾向于調(diào)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(diào)節(jié)型式可促使：

    ——因電弧電壓可能比較高，電弧的熱效應(yīng)很好，

    ——由于電流降低，電極消耗減少。

    1、2、3、操作結(jié)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(shù)時，使用TCE調(diào)節(jié)，當電抗不變，使用常規(guī)的調(diào)節(jié)與使用Or CE調(diào)節(jié)的周期進行比較，從操作結(jié)果可以估計出經(jīng)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?zāi)康氖窍Ｍ�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(chǎn)率10%的經(jīng)濟效益。

    2、熔化操作，

    2、1、熔化過程

    電弧爐生產(chǎn)的最佳狀態(tài)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(zhì)分別進行調(diào)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(diào)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(guān)的料斗再加料的時間的選擇：都應(yīng)該與熔化進度相適應(yīng)。

    為了確定熔化結(jié)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(dǎo)致壓降；

    一一從電極桿穩(wěn)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(yōu)點和預(yù)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(guī)的事情了。

    2、2、電極位移傳感器的優(yōu)點：

    在熔化過程中：電極位移傳感器使負荷有規(guī)律的變化。記錄系統(tǒng)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(shù)量，尤其按其比重，可探測廢鋼的塌料，這些主要應(yīng)與調(diào)節(jié)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(guī)律時移動量減小：熔化結(jié)束，電極穩(wěn)定時（電極移動距離低子穩(wěn)定時的極限值）能確定以后的加料時間，并在減少熔化結(jié)束的低功率運行周期時節(jié)省能耗。

    2、3、預(yù)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(wěn)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(gòu)確立的第一個試驗周期內(nèi)再加料時可以使用30IKW h/t。目前，一些操作設(shè)備會使這些指標越來越系統(tǒng)化，并使再加料時達到290KWh/t，即與參照周期相比預(yù)計達到290KW h/t。

    結(jié)    論

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

    UCE（電控制器）能完成主要電參數(shù)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(tài)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(chǎn)率提高。TCE（電極記錄傳感器）具有調(diào)節(jié)電極的能力，它是按照熔化周期內(nèi)實際功率不變，而在精煉周期內(nèi)Va/I不變進行調(diào)節(jié)的，TCE可以節(jié)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(shè)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(tài)。