100噸交流電弧爐煉鋼車間設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 1 -文獻(xiàn)綜述21.3現(xiàn)代電弧爐煉鋼技術(shù)71.4電弧爐煉鋼的發(fā)展趨勢71.5電弧爐裝備技術(shù)未來的創(chuàng)新發(fā)展81.5.2我國正進(jìn)人電爐煉鋼高速發(fā)展時(shí)期83.4.1、爐料入爐15第四章 建設(shè)所選電弧爐煉鋼工程的必要性和可行性分析15電弧爐車間設(shè)計(jì)191.1電爐車間計(jì)算1911.1電爐容量和座數(shù)的確定191.1.2電爐車間生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)19參考文獻(xiàn).致謝.內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書摘要錯(cuò)過了工業(yè)革命，我國的鋼鐵實(shí)業(yè)一直落后。每一個(gè)學(xué)子都應(yīng)該了解鋼鐵的形成，發(fā)展，前景，以及趨勢。上個(gè)

2、世紀(jì)，電弧爐煉鋼是如何進(jìn)入鋼鐵行業(yè)，是誰造就了其建立的偉大之舉。相信經(jīng)融危機(jī)的影響早已波及到鋼鐵行業(yè)，如何才能高效，合理，環(huán)保，綠色的進(jìn)行生產(chǎn)，這是我們應(yīng)該關(guān)心的話題。電弧爐煉鋼技術(shù)已有100年的歷史，第二次世界大戰(zhàn)后電爐煉鋼才有較大發(fā)展，在最近的20年，電弧爐煉鋼技術(shù)發(fā)展尤為迅速，電弧爐的應(yīng)用帶來了煉鋼技術(shù)的革命。盡管全球粗鋼年產(chǎn)總量的增長速度很緩慢，但以廢鋼為主要原料的電弧爐煉鋼的產(chǎn)量所占的比重卻在逐年上升。2001年，電弧爐煉鋼占世界鋼產(chǎn)量的40，成為最重要的煉鋼方法之一。與高爐鐵水煉鋼相比，其競爭優(yōu)勢在于投資費(fèi)用和運(yùn)行成本。自60年代中期提出電弧爐超高功率概念以來，電弧爐建造趨于大型化

3、、高功率化，出現(xiàn)現(xiàn)了多種新型式的電弧爐。在發(fā)展大型電弧爐的過所以，就必須了解交流電弧爐的特點(diǎn)，工作原理，車間布置，未來的必要性，發(fā)展大容量電爐和提高電爐自動化水平，采用大功率靜止式動態(tài)補(bǔ)償技術(shù)，用水冷構(gòu)件代替耐火材料，爐蓋第四孔直接排煙與電爐周圍密封罩相連接的煙塵凈化系統(tǒng)，爐蓋第五孔機(jī)械化自動化加料系統(tǒng)，電爐使用還原鐵比例逐漸擴(kuò)大，爐外廢鋼預(yù)熱，爐內(nèi)燃料助燃，強(qiáng)化熔池用氧，開發(fā)底氣攪拌系統(tǒng)和泡沫渣覆蓋下的冶煉工藝，從冷卻水和廢氣中回收熱能，采用全連鑄，發(fā)展纖維石墨電極和采用優(yōu)質(zhì)高效堿性鎂碳爐襯等。文獻(xiàn)綜述第一章國內(nèi)外電弧爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展概況:1.1電弧爐發(fā)展史：電爐是在電發(fā)明之后的1899年，

4、由法國的海勞爾特（heroult）在la praz發(fā)明的。它被建在阿爾卑斯山（alps）的峽谷中，原因是在距它不遠(yuǎn)處有一個(gè)火力發(fā)電廠。 電爐的出現(xiàn)，開發(fā)了煤的替代能源，使得廢鋼開始了經(jīng)濟(jì)回收，這最好使得鋼鐵成為世界上最易于回收的材料，也為可持續(xù)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。1995年以前，電爐鋼比例保持在20%左右，但多數(shù)爐型較小，且以模鑄為主。1996年以后，在有關(guān)部門的引導(dǎo)和支持下，一大批現(xiàn)代化的電爐投產(chǎn)、達(dá)產(chǎn)，電爐發(fā)展進(jìn)入新的歷史時(shí)期，但電爐鋼比例一直在16%左右徘徊。2004年以后，電爐鋼比例出現(xiàn)新低。電爐煉鋼原料以廢鋼和生鐵為主，能量供給以電能為主。我國電力緊缺，短時(shí)期內(nèi)仍難滿足國內(nèi)電爐鋼生產(chǎn)用

5、電需求，缺電和限電導(dǎo)致電爐間歇式生產(chǎn)，生產(chǎn)成本更趨升高。 目前轉(zhuǎn)爐與電爐冶煉鋼種幾乎相同，鋼質(zhì)量差距不大。然而在電弧作用下，電弧區(qū)鋼液易于吸氮，影響鋼水質(zhì)量，不利于生產(chǎn)氮含量較低的鋼種。此外，電爐加熱鋼水會使熔池少量增碳，也不利于生產(chǎn)碳含量要求低的鋼種。同時(shí)，廢鋼中殘余元素（cr、ni、cu等）的循環(huán)富集，也影響電爐生產(chǎn)高純凈度的鋼種。廢鋼電爐鋼水與高爐轉(zhuǎn)爐鋼水兩種工藝相比，短流程總能耗僅為長流程的50%。 據(jù)預(yù)測，我國將在20082009年結(jié)束工業(yè)化中期階段，鋼鐵生產(chǎn)和消費(fèi)將出現(xiàn)拐點(diǎn)，之后鋼鐵增長速度必將迅速明顯減緩。當(dāng)2020年左右實(shí)現(xiàn)工業(yè)化后鋼鐵消費(fèi)將達(dá)到峰值，此后廢鋼資源將越來越多，而

6、以廢鋼為主的電爐鋼資源的成本優(yōu)勢也將日益凸顯。1978 1998年20年間轉(zhuǎn)爐鋼與 電爐鋼產(chǎn)量的變化如下：德 國轉(zhuǎn)爐鋼增 2%，電爐鋼增102%；法 國轉(zhuǎn)爐鋼減32%，電爐鋼增138%；西班牙轉(zhuǎn)爐鋼減27%，電爐鋼增119%；意大利轉(zhuǎn)爐鋼不變， 電爐鋼增 24% 1.2.1交流電弧爐現(xiàn)在國外最大容量的交流電弧爐，美國為350t，日本為250t，英國和蘇聯(lián)各為200t，西德為175t。直流電弧爐方面，以日本的130t單電極和法國82, 5t三電極的為最大。在我們國內(nèi)，迄今為止還沒有一臺自制的交流超高功率電弧爐，合作生產(chǎn)的百噸級的電弧爐正在進(jìn)行。江蘇省張家港市中外合資的永新鋼鐵公司自英國引進(jìn)的二手

7、貨70t超高功率交流電弧爐才于1991年6月初以高功率試運(yùn)行。直流電弧爐方面，自從太原重型機(jī)器廠雙電極的投產(chǎn)后，西安電磁機(jī)械廠在設(shè)備上作了改進(jìn)，增設(shè)了磁鏡線圈，已制成w td系列、容量為40t以下的雙電極直流電弧爐產(chǎn)品，株洲電爐廠也有類似產(chǎn)品，至于有底電極的直流電弧爐，迄未投入工業(yè)性生產(chǎn)。由此可以說在國外交流超高功率電弧爐已趨成熟，并向直流電弧爐方向發(fā)展。而在國內(nèi)，交流超高功率電弧爐還剛起步，直流電弧爐也處在初創(chuàng)階段，相比之下，差距甚大。 19932004年我國電爐鋼產(chǎn)量及電爐鋼比例的變化電弧爐發(fā)展史12.2近年來電弧爐鋼產(chǎn)量 1.2.3綜上可見，電弧爐煉鋼自問世以來，呈不斷增長的發(fā)展勢頭，迄

8、今為止占世界總鋼產(chǎn)量達(dá)31%以上，且保持著繼續(xù)上升的態(tài)勢。我國電弧爐鋼產(chǎn)量近幾年也在不斷攀升，2007年，我國電弧爐煉鋼產(chǎn)量達(dá)到5843萬噸，己超過電弧爐鋼生產(chǎn)大國一美國，比德國、韓國全年鋇產(chǎn)量還要多，但我國相對焦煤資源較多、人力成本較低、廢鋼資源積累有限，電力資源價(jià)格仍較高，所以電弧爐鋼產(chǎn)量增幅遠(yuǎn)低于轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量的增長速度，比例呈下降趨勢。3國內(nèi)外電弧爐煉鋼技術(shù)及裝備技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)全球電弧爐鋼產(chǎn)量呈不斷上升的趨勢很大一部分也是得益于電弧爐煉鋼技術(shù)和裝備技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步。1.3現(xiàn)代電弧爐煉鋼技術(shù)1.3.1近年來，電弧爐短流程鋼廠的生產(chǎn)技術(shù)有了眾多新發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。(1)形成了電

9、弧爐冶煉連鑄“三位一體”或電路冶煉連鑄一連軋“四位一體”的現(xiàn)代化電弧爐流程。(2)電弧爐功能逐漸變?yōu)槌鯚挔t技術(shù)的不斷進(jìn)步，改變和結(jié)束了原電弧爐的熔時(shí)長(3個(gè)多小時(shí))、老三期操作(熔化期、氧化期、還原期)以及產(chǎn)量低、渣量大、爐容小、成本高的狀況。 (3)生產(chǎn)品種的增加，從起初的長材、扁平材到如今的高附加值產(chǎn)品進(jìn)入21世紀(jì)以來，電弧爐短流程鋼廠開始生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品。如美國新建severcorr鋼廠以生產(chǎn)汽車板為主;俄羅斯聯(lián)合冶金公司vyksa廠主要生產(chǎn)用于北極及其他高寒地區(qū)的管線鋼。我國天津無縫鋼管公司、衡陽鋼管公司、舞陽鋼鐵公司在無縫鋼管和高質(zhì)量特厚鋼板生產(chǎn)方面也表現(xiàn)突出。(4)短流程鋼廠規(guī)模不

10、斷擴(kuò)大化俄羅斯馬格尼托哥爾斯克鋼鐵公司和土耳其atlas合資建設(shè)的atlas公司，配置一臺300t超高功率交流電弧爐，年鋼產(chǎn)量240萬t。土耳其colakoglu鋼廠已建成一臺裝有特大功率變壓器(240mva+200)，出鋼量約320t的電弧爐，年產(chǎn)鋼能力200萬t/a(現(xiàn)已達(dá)到月產(chǎn)21萬t鋼)。 (5)原料多樣化1.3.2電弧爐原料供給的新發(fā)展表現(xiàn)在以下幾方面:1)采用corer/dr裝置供給corer鐵水及直接還原鐵作為電弧爐原料例如，南非薩爾達(dá)尼亞廠設(shè)置c-2000corex及midrex爐，和印度埃薩公司hazira廠在原有的midrex裝置基礎(chǔ)上新建兩臺corer-2000裝置，用以

11、生產(chǎn)熱軋帶鋼。 2)近年來，sms公司和midrex技術(shù)公司聯(lián)合推出從鐵礦石到熱軋帶的電弧爐短流程鋼廠 據(jù)介紹，該工藝流程較傳統(tǒng)高爐轉(zhuǎn)爐流程，有更高的能源利用效率，且c02排放量能減少一半。阿曼shadeed鋼鐵公司近日向midrex技術(shù)公司訂購直接還原煉鐵裝置，可提供700熱直接還原鐵。 3)在缺乏天然氣資源的地區(qū)，最近已開發(fā)出用煤制氣，作為直接還原煉鐵裝置的還原氣體，建設(shè)聯(lián)合小鋼廠。 印度jindal公司建設(shè)一座年產(chǎn)dri200萬t的danarex裝置，用煤制氣為還原劑，反應(yīng)器直徑7m,用60%一100%球團(tuán)礦和040%塊礦為原料，產(chǎn)品金屬化率93%以上。1.4電弧爐煉鋼的發(fā)展趨勢電弧爐煉

12、鋼工藝技術(shù)的發(fā)展可以從電弧爐煉鋼技術(shù)和電弧爐裝備技術(shù)兩大方面進(jìn)行推進(jìn)電弧爐煉鋼技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展將來電弧爐煉鋼技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面:1)繼續(xù)加強(qiáng)電弧爐的高效化生產(chǎn)操作 為縮短冶煉周期，形成系統(tǒng)綜合控制，采用先進(jìn)技術(shù)保證鋼質(zhì)量最優(yōu)、綜合消耗最低的前提下，最大限度的縮短冶煉周期，包括:電弧爐以氮代氫全程底吹技術(shù)、低氮電弧爐鋼生產(chǎn)技術(shù)、終點(diǎn)控制技術(shù)、優(yōu)化供電技術(shù)、爐料結(jié)構(gòu)優(yōu)化和不延長冶煉周期的dri, hbi加入工藝技術(shù)等。 2)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本在鋼鐵生產(chǎn)中，成本是決定性因素，必須降低成本以促進(jìn)電弧爐鋼的發(fā)展。優(yōu)化生產(chǎn)工藝，加強(qiáng)精細(xì)管理與操作，從優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)、降低鋼鐵料消耗、添

13、加合金精礦和還原劑實(shí)現(xiàn)直接合金化、廢鋼渣的回收利用等方面入手，以追求工序成本和保障系統(tǒng)成本最低。 3)優(yōu)化電弧爐煉鋼流程 要實(shí)現(xiàn)電弧爐的高效化生產(chǎn)，縮短冶煉周期是核心，而前提則是流程優(yōu)化。例如我國安鋼采用了高爐鐵水一鐵水罐扒渣一100t電弧爐脫磷一無渣出鋼一轉(zhuǎn)爐少渣吹煉一lf爐精煉一連鑄接高線、型棒和2800mm中厚板軋機(jī)的流程，把車間現(xiàn)有超高功率電弧爐變成了鐵水預(yù)處理爐。 4)優(yōu)化品種結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品對于電弧爐冶煉鋼種的品種結(jié)構(gòu)，目前主要的優(yōu)化方向應(yīng)著眼于:轉(zhuǎn)爐流程不適合生產(chǎn)的高合金鋼、高溫合金和大鍛件等;轉(zhuǎn)爐流程能夠生產(chǎn)目前在國內(nèi)產(chǎn)量還不高的一些合金鋼種;過去僅能用轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)的現(xiàn)代

14、電弧爐亦能生產(chǎn)的一些品種，如高附加值的板材(薄板、中板、厚板);優(yōu)質(zhì)高碳鋼(如預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼簾線)和低合金鋼(如合金冷徽鋼)等。1.5電弧爐裝備技術(shù)未來的創(chuàng)新發(fā)展1.5.1 手段 ：首先，開發(fā)大容量的電弧爐變壓器，進(jìn)一步提升電弧爐超高功率水平和高阻抗技術(shù)。第二，繼續(xù)加強(qiáng)清潔環(huán)保型電弧爐煙氣余熱回收裝備技術(shù)的研發(fā)。第三，開發(fā)簡單實(shí)用的電弧爐裝備。第四，我國還需進(jìn)一步完善和提高電弧爐操作控制系統(tǒng)。電弧爐煉鋼工藝技術(shù)的發(fā)展應(yīng)著眼于降低噸鋼冶煉的綜合能耗為中冶京誠營口中試基地100t國產(chǎn)化高阻抗超高功率電弧爐全冷料噸鋼能量平衡圖。電弧爐使用廢鋼為原料與使用高爐鐵水的轉(zhuǎn)爐相比，總能耗是高爐一轉(zhuǎn)爐工藝的

15、1/2-1/3。從兩種工藝排放出的coz氣體污染源的數(shù)量看，電弧爐為641kg/t鋼，高爐一轉(zhuǎn)爐工藝為1922kg/t鋼，是高爐一轉(zhuǎn)爐工藝的1/3。同時(shí)電爐以廢鋼為原料也直接體現(xiàn)了金屬材料的循環(huán)利用。從整個(gè)鋼鐵工業(yè)系統(tǒng)看，對一定規(guī)模的年產(chǎn)鋼量，提高電弧爐鋼比例，顯然有利于循環(huán)經(jīng)濟(jì)。1.5.2我國正進(jìn)人電爐煉鋼高速發(fā)展時(shí)期 隨著超高功率電爐裝備和配套技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，使電爐生產(chǎn)更具有原料適應(yīng)廣、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、消耗少、成本低、能靈活適應(yīng)市場變化的明顯優(yōu)勢。所以，世界各國從80年代興起了“電爐小鋼廠”的建設(shè)。日、美等西方工業(yè)國家，電爐鋼所占的份額已近40 0o，美國計(jì)劃從1996年至2

16、000年增加電爐鋼生產(chǎn)能力1370萬t，為1995年生產(chǎn)能力的130. 9%，其時(shí)電爐鋼生產(chǎn)能力將占總產(chǎn)鋼能力的約4500。 我國1995年的電爐鋼產(chǎn)量是1810萬t，占總鋼產(chǎn)量的18. 99%。與1991年比較，在鋼產(chǎn)量中所占的比率卻下降了2. 我國1995年的電爐鋼產(chǎn)量是1810萬t，占總鋼產(chǎn)量的18. 99%。與1991年比較，在鋼產(chǎn)量中所占的比率卻下降了2. 14 0 o。分析原因，主要是我國電爐煉鋼裝備與工藝技術(shù)長期處于落后狀態(tài)。首先是爐容量過小、單位功率水平過低，現(xiàn)有電爐338。座，大約98%為30 t以下的小爐子，變壓器單位功率絕大部分小于350 kv " a/t。由于

17、容量小，無法配備爐外精煉設(shè)施，至今大多數(shù)還停留在熔化一氧化一還原的老三段模式中，因此導(dǎo)致冶煉時(shí)間長、生產(chǎn)能力低、消耗高、質(zhì)量差、缺少市場競爭能力。 當(dāng)前許多地區(qū)正在建設(shè)新的電爐鋼廠和改造原有工藝、更新裝備、擴(kuò)大規(guī)模等等，使我國從80年代后期開始加快了超高功率電爐煉鋼車間的建設(shè)步伐。至1996年已建成投產(chǎn)爐容量40150 t的超高功率電爐煉鋼車間11個(gè)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力460萬ti年。目前還有15個(gè)超高功率電爐煉鋼車間正在進(jìn)行建設(shè)或設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)總生產(chǎn)能力約770萬t/年。這些新建的超高功率電爐爐容量多數(shù)在70"100 t，單位功率水平在6001000 kv·a/t。電弧爐后步都配備

18、有l(wèi)f爐，或lf+vd等精煉裝置，鋼水全部連鑄成坯，即幾乎全部采用超高功率電弧爐一爐外精煉一連鑄三位一體的優(yōu)化工藝路線。因而在裝備上、生產(chǎn)工藝上，都能達(dá)到國際上當(dāng)代電爐的水平。 產(chǎn)品方案是工程建設(shè)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿，包爐工程也不例外。立項(xiàng)之初就需確定生產(chǎn)汁么品種。但電爐工程有一個(gè)特殊情況，即高線已經(jīng)建成再上電爐，而且電爐主要是跟高淺配套的，因此在確定電爐品種方案時(shí)不得不將滿足高線需要放在突出位置加以考慮，在某種意義上可以說高線的品種就是電爐要生產(chǎn)的品種。根據(jù)這一原則，我們確定了三分之一低碳鋼，三分之一低合金鋼，三分之一高碳鋼的品種方案，見表【5】(1)電弧溫度分布 電弧溫度及其分布對電弧的輻射能影

19、響最大。電弧爐冶煉過程中，雖然電弧輻射傳熱的比例不大(應(yīng)在電弧傳熱總量的10%左右，不會超過20%)，但仍不可忽視。將電弧區(qū)作了人為的放大，為了保證輻射總量的不變，電弧的總體溫度應(yīng)有所下降，通過對電弧區(qū)當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)的調(diào)整即可做到這一點(diǎn)。電弧區(qū)溫度呈現(xiàn)中心溫度高、邊緣溫度低的趨勢:但總體溫度相對較低，中心最高溫達(dá)到13000k，而szekely對soka直流電弧的計(jì)算結(jié)果表明最高可達(dá)17000k以上，在保證擴(kuò)大的電弧區(qū)輻射總量保持不變的前提下，本模型的計(jì)算結(jié)果是合理的。 顯示了體系溫分布的動態(tài)變化過程。橫坐標(biāo)為電弧爐沿徑向的位置，縱坐標(biāo)軸為電弧爐的中心線，縱坐標(biāo)表示電爐的高度，圖中選取爐底耐材表

20、面為高度的參照位置，高度設(shè)為0。各圖對應(yīng)的自通電起始的時(shí)間見表4-60圖中1525等溫線為近似的廢鋼液相線溫度，該溫度線內(nèi)部的廢鋼區(qū)域?yàn)榧喝刍匿撘翰糠郑獠繛槲慈蹚U鋼區(qū)或固液混合區(qū)。因?yàn)榇藭r(shí)的模型尚未考慮鋼液成分變化對液相線溫度的影響，故不能對固液混合區(qū)的鋼液量作理論上的準(zhǔn)確計(jì)算，但從傳熱角度分析對整體的溫度分布計(jì)算影響不大，因此基于1525等溫線即可以直的第二章關(guān)于電弧爐 。2.1電弧爐工作原理 ： 電弧爐（electric arc furnace）利用電極電弧產(chǎn)生的高溫熔煉礦石和金屬的電爐。氣體放電形成電弧時(shí)能量很集中，弧區(qū)溫度在3000以上。對于熔煉金屬，電弧爐比其他煉鋼爐工藝靈活性大

21、，能有效地除去硫、磷等雜質(zhì)，爐溫容易控制，設(shè)備占地面積小，適于優(yōu)質(zhì)合金鋼的熔煉。電弧爐按電弧形式可分為三相電弧爐、自耗電弧爐、單相電弧爐和電阻電弧爐等類型。電弧爐煉鋼是通過石墨電極向電弧煉鋼爐內(nèi)輸入電能，以電極端部和爐料之間發(fā)生的電弧為熱源進(jìn)行煉鋼。電弧爐以電能為熱源，可調(diào)整爐內(nèi)氣氛，對熔煉含有易氧化元素較多的鋼種極為有利 。 電弧爐煉鋼發(fā)明后不久，就用于冶煉合金鋼，并得到較大的發(fā)展。 隨著電弧爐設(shè)備的改進(jìn)以及冶煉技術(shù)的提高，電力工業(yè)的發(fā)展，電弧爐煉鋼的成本不斷下降，現(xiàn)在電弧爐煉鋼不但用于生產(chǎn)合金鋼，而且大量用來生產(chǎn)普通碳素鋼，其產(chǎn)量在主要工業(yè)國家鋼總產(chǎn)量中的比重，不斷上升. 電弧爐由于加熱原

22、料時(shí)電爐的三相電極很難同時(shí)接觸到高低不平的爐料，使得燃燒不穩(wěn)定，引起三相負(fù)荷不平衡，產(chǎn)生諧波電流，經(jīng)變壓器的三角形連接線圈而注入電網(wǎng)。其中主要是2- 7次的諧波，平均可達(dá)基波的8% 20%，最大可達(dá)45%。 嚴(yán)重影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。2.2電爐流程與轉(zhuǎn)爐流程比較，具有以下特點(diǎn)： 電爐流程投資省，占地面積小，建設(shè)周期短；資源問題：隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鐵礦石、焦煤等資源將日益匱乏，而廢鋼資源則會不斷積累，因此從長遠(yuǎn)看電爐流程具有優(yōu)勢；環(huán)保問題：電爐流程產(chǎn)生的co2、nox、sox有害氣等體量較高爐-轉(zhuǎn)爐流程少；2.3電弧爐工藝流程： 電弧爐煉鋼從整體可分為原材料的收集、冶煉前的準(zhǔn)備工作、熔化期、氧化

23、期和還原期五大階段。 2.3.1原材料的收集廢鋼是電弧爐煉鋼的主要材料，廢鋼質(zhì)量的好壞直接影響鋼的質(zhì)量、成本和電爐生產(chǎn)率，因此，對廢鋼有如下幾點(diǎn)要求：(1)廢鋼表面應(yīng)清潔少銹，因廢鋼中沾有的泥沙等雜物會降低爐料的導(dǎo)電性能，延長熔化時(shí)間，還會影響氧化期去磷效果以及侵蝕爐襯。廢鋼銹蝕嚴(yán)重或沾有油污時(shí)會降低鋼和合金元素的收得率，增加鋼中的含氫量。(2)廢鋼中不得混有鉛、錫、砷、鋅、銅等有色金屬。鉛的密度大，熔點(diǎn)低，不溶于鋼液，易沉積在爐底縫隙中造成漏鋼事故。錫、砷和銅，易引起鋼的熱脆。(3)廢鋼中不得混有密封容器，易燃、易爆物和有毒物，以保證安全生產(chǎn)。(4)廢鋼化學(xué)成分應(yīng)明確，硫、磷含量不宜過高。(

24、5)廢鋼外形尺寸不能過大(截面積不宜超過150mm×150mm，最大長度不宜超過350mm)。生鐵在電弧爐煉鋼中，一般被用來提高爐料的配碳量，通常配入量不超過爐料的30%。2.3.2冶煉前的準(zhǔn)備工作配料是電爐煉鋼工藝中不可缺少的組成部分，配料是否合理關(guān)系到煉鋼工能否按照工藝要求正常地進(jìn)行冶煉操作。合理的配料能縮短冶煉時(shí)間。配料時(shí)應(yīng)注意：一是必須正確地進(jìn)行配料計(jì)算和準(zhǔn)確地稱量爐料裝入量。二是爐料的大小要按比例搭配，以達(dá)到好裝、快化的目的。三是各類爐料應(yīng)根據(jù)鋼的質(zhì)量要求和冶煉方法搭配使用。四是配料成分必須符合工藝要求。一般冶煉方法對爐料中的主要元素含量要求如下：(1)碳含量。爐料中含碳量

25、應(yīng)保證氧化期有足夠量的碳進(jìn)行碳氧反應(yīng)，達(dá)到去氣、去夾雜物的目的。配碳量根據(jù)熔化期碳的燒損、氧化期的脫碳量和還原期增碳量這3個(gè)因素來確定，要求爐料熔清時(shí)，鋼中碳量高出成品規(guī)格下限0.3%0.4%；但配碳量也不能過高，否則會延長氧化時(shí)間并使鋼液過熱。(2)硅含量。含硅量一般不大于爐料的0.8%，過高會延緩鋼液的沸騰。(3)錳含量。一般鋼種配料時(shí)對錳可不考慮，通常熔清后錳含量小于0.3%，否則也會延緩熔池沸騰。磷和硫含量原則上是越低越好。通常熔清后，磷的含量應(yīng)小于0.05%。為使?fàn)t內(nèi)爐料密實(shí)，裝料時(shí)必須把大、中、小料合理搭配，一般小料占15%20%，中料占40%50%，大料占40%。進(jìn)料前爐底應(yīng)先鋪

26、占料重1.5%左右的石灰，以便提前造好熔化渣，有利于早期去磷，減少鋼液的吸氣和加速升溫。裝料時(shí)應(yīng)將小料的一半放入底部，小料的上部、爐子中心區(qū)放入全部大料、低碳廢鋼和難熔爐料，大料之間放入小料，中型料裝在大料的上面及四周，大料的最上面放入小料。凡在配料中使用的電極塊，應(yīng)砸成50mm100mm左右，裝在爐料下層。總之，布料應(yīng)做到：下致密、上疏松，中間高，四周低，爐門口無大料；使得穿井快，不搭橋。熔化期在電弧爐煉鋼工藝中，從通電開始到爐料全部熔清為止稱為熔化期。熔化期約占整個(gè)冶煉時(shí)間的一半左右，耗電量占電耗總數(shù)的2/3左右。熔化期的任務(wù)是在保證爐體壽命的前提下，用最少的電耗快速地將爐料熔化升溫，并造

27、好燒化期的爐渣，以便穩(wěn)定電弧，防止吸氣和提前去磷。(1)啟弧階段。通電啟弧時(shí)爐膛內(nèi)充滿爐料，電弧與爐頂距離很近，如果輸入功率過大，電壓過高爐頂容易被燒壞，所以一般選用中級電壓和輸入變壓器額定功率的2/3左右。(2)穿井階段。這個(gè)階段電弧完全被爐料包圍起來，熱量幾乎全部被爐料所吸收，不會燒壞爐襯，所以使用最大功率，一般穿井時(shí)間為20min左右，約占總?cè)刍瘯r(shí)間的1/4。(3)電極上升階段。電極“穿井”到底后，爐底已形成熔池，爐底石灰及部分元素氧化，使得在鋼液面上形成一層熔渣，四周的爐料繼續(xù)受輻射熱而熔化，鋼液增加使液面升高，電極逐漸上升。這階段仍采用最大功率輸送電能，所占時(shí)間為總?cè)刍瘯r(shí)間的1/2左

28、右。 (4)熔化末了階級。爐料被熔化3/4以上后，電弧已不能被爐料遮蔽，3個(gè)電極下的高溫區(qū)已連成一片，此時(shí)如長時(shí)間采用最大功率供電，電弧會強(qiáng)烈損壞爐蓋和爐墻。熔化期的主要任務(wù)是熔化爐料，但是在熔化期既是造好爐渣，也是熔化期的重要操作內(nèi)容，如果僅為滿足覆蓋鋼液及穩(wěn)定電弧的要求，只需1%1.5%的渣量就已足夠了，但從脫磷的要求考慮，熔化渣必須具有一定的氧化性、堿度和渣量。氧化期1 氧化期的主要任務(wù)氧化期的主要任務(wù)如下：(1)繼續(xù)氧化鋼液中的磷。一般鋼種要求氧化期結(jié)束時(shí)鋼中磷含量不高于0.015%0.010%，煉高錳鋼時(shí)由于錳鐵中磷含量較高，應(yīng)控制得更低些。(2)去除氣體及夾雜物。氧化期結(jié)束時(shí)，鋼中

29、氮?dú)饬拷档偷?.004%0.01%，鋼中氫含量降到0.00035%左右，夾雜總量不高于0.001%。(3)使鋼液均勻加熱升溫，氧化末期達(dá)到高于出鋼溫度1020。礦石氧化法是利用鐵礦石中含有80%90%的高價(jià)氧化鐵加入到熔池中后，轉(zhuǎn)變成低價(jià)氧化鐵(fe2o3 fe=3feo，fe3o4 fe=4feo或fe3o4=fe2o3 feo)。低價(jià)氧化鐵一部分留在渣中，大部分用于鋼液中碳和磷的氧化。為達(dá)到良好的去磷效果：爐渣中feo含量為12%20%，r為23，流動性良好；適當(dāng)偏低的溫度，加強(qiáng)鋼渣的攪拌。碳的氧化：煉鋼過程中碳的氧化反應(yīng)是一個(gè)非常重要的反應(yīng)，并有利于整個(gè)熔池的迅速加熱，有利于鋼液成分的均

30、勻化。具體步驟如下：feo=fe o，o c=co，總的反應(yīng)feo c=fe co。所以礦石法的氧化過程為：礦石加入爐內(nèi)，在渣中轉(zhuǎn)變?yōu)閒eo，然后擴(kuò)散到鋼液中去，并分布于整個(gè)熔池中。碳和氧在氣泡容易生成的地方進(jìn)行反應(yīng)，生成co氣泡，co脫離反應(yīng)區(qū)上浮，在上升過程中逐漸長大，并進(jìn)入爐氣，造成熔池的激烈沸騰。為加快脫碳速度，氧化期加礦溫度應(yīng)大于1550?？傊?，礦石脫碳操作應(yīng)該是：高溫、薄渣、分批加礦、均勻激烈的沸騰。2 氧化期操作要點(diǎn)(1)熔清后取樣及測溫(溫度不低于1550)。(2)氧化、測溫符合要求，渣況良好即可分批加礦，每批加礦石量不得超過料重的1.0%2.0%，每批間隔時(shí)間需大于5min。

31、(3)脫碳速度(v)每小時(shí)大于或等于0.06%；脫碳量為c0.30%。(4)調(diào)整渣況。當(dāng)氧化沸騰開始，采用流渣要求爐渣r=23，爐內(nèi)渣量控制在3%4%。氧化期后階段，應(yīng)使?fàn)t渣流動性好，渣層要薄、渣量控制在2%3%左右。(5)期中取樣分析及控制終點(diǎn)碳。為了掌握磷、碳氧化程度，在沸騰開始流渣兩批后，應(yīng)及時(shí)取樣分析碳和磷的含量，以便決定下步操作。(6)溫度控制。氧化期總的來講是一個(gè)升溫階段，升溫速度的快慢根據(jù)鋼液磷的情況而定。到氧化期時(shí)必須使鋼液溫度升高到大于該鋼種出鋼溫度的1020。(7)凈沸騰。當(dāng)溫度、化學(xué)成分合適，就停止加礦，調(diào)整好爐渣，讓熔池進(jìn)入自然沸騰(5min10min)，使鋼液中的殘余

32、含氧量降低，并使氣體及夾雜物充分上浮，以利于還原期的順利進(jìn)行。(8)扒渣。氧化期，爐渣中feo含量很高，又含有p2o5為了還原期脫氧及防止回磷必須扒渣，扒渣的條件是扒渣溫度高于出鋼溫度1020；扒渣前碳、磷及其他限制性成分應(yīng)符合要求。(9)增碳。如果氧化末期碳含量過低需增碳，可在扒渣后裸露的鋼液面上撒加純凈、干燥的碳粉，進(jìn)行增碳。還原期氧化期扒渣完畢到出鋼這段時(shí)間稱為還原期。主要任務(wù)是脫氧、脫硫、控制化學(xué)成分、調(diào)整溫度。還原期的操作工藝如下：(1)扒渣后迅速加入薄渣料以覆蓋鋼液，防止吸氣和降溫。造稀薄渣m(cao)m(caf2)=31。(2)薄渣形成后進(jìn)行預(yù)脫氧，往渣面上加入碳粉2.5kg/t

33、4kg/t，加入后緊閉爐門，輸入較大功率，使碳粉在電弧區(qū)同氧化鈣反應(yīng)生成碳化鈣。(3)電石渣形成后保持20min30min，渣子變白，同時(shí)注意鋼液的增碳。第三章電弧爐煉鋼車布置方式3.1電爐車間設(shè)計(jì)方案電爐煉鋼車間設(shè)計(jì)與建設(shè)的基礎(chǔ)材料3.1.1建廠條件1）各種原料的供應(yīng)條件，特別是鋼鐵材料來源；2）產(chǎn)品銷售對象及其對產(chǎn)品質(zhì)量的要求；3）水電資源情況，所在地區(qū)的產(chǎn)品加工，配件制作的協(xié)作條件；4）交通運(yùn)輸條件，水路運(yùn)輸及地區(qū)公鐵路的現(xiàn)狀與發(fā)展計(jì)劃；5）當(dāng)?shù)貧庀?，地質(zhì)條件；6）環(huán)境保護(hù)的要求；在上述各項(xiàng)主要建廠條件之中，原材料條件對于工藝設(shè)計(jì)的關(guān)系尤為密切重要。3.1.2工藝制度 確定工藝制度是整個(gè)

34、工藝設(shè)計(jì)的基本方案，是設(shè)備選擇，工藝布置等一系列問題的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。確定工藝制度的主要依據(jù)是產(chǎn)品大綱所規(guī)定的鋼種，生產(chǎn)規(guī)模，原材料條件以及后步工序的設(shè)計(jì)方案。1）冶煉方法：利用超高功率電弧爐進(jìn)行單渣冶煉，然后進(jìn)行爐外精煉；2）澆注方法：采用全連鑄；3）連鑄坯的冷卻處理與精整：鑄坯在冷床上冷卻并精整；4）在技術(shù)或產(chǎn)量方面應(yīng)留有一定的余地。3.2電爐煉鋼車間的組成煉鋼車間是剛出整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。而煉鋼車間本身除工藝流程上主要工序配料、熔煉、澆注之外，尚要有與之配合的必不可少的輔助設(shè)施，諸如原料準(zhǔn)備、儲存與供應(yīng)、動力設(shè)施等，共同組成一個(gè)生產(chǎn)部門，但它們的設(shè)置與領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系可能依生產(chǎn)廠家的管理體制而

35、不同。車間各個(gè)組成部分應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、工藝流程、廠區(qū)條件、廠內(nèi)外協(xié)作與原料供應(yīng)情況確定合理的電爐煉鋼車間組成。應(yīng)視具體情況在下列一般組成中兼并取舍，以滿足生產(chǎn)需要為準(zhǔn)，可適當(dāng)簡化各種設(shè)施的是指與管理系統(tǒng)。完整的車間組成應(yīng)包括：（1） 煉鋼主廠房，包括原料跨、爐子跨、精煉跨及鋼水連鑄跨；（2） 廢鋼料堆場及配料間包括廢鋼處理設(shè)施（預(yù)熱、烘烤等）；（3） 鐵合金及散狀材料間；（4） 鋼錠、坯檢驗(yàn)與精整跨間；（5） 鋼錠、坯存放場地；（6） 中間渣場；（7） 機(jī)電修間及快速分析室；（8） 爐襯制作與各種備件修理場地；（9） 耐材庫、備件備品庫、車間變、配電室；（10） 水處理、煙氣凈化設(shè)施及車間管理

36、、生活服務(wù)設(shè)施。3.3電爐各車間的布置情況由于時(shí)一臺超高功率電弧爐，且是全連鑄，考慮到物料順行、勞動安全條件和未來發(fā)展，采用橫向高架式布置。1） 原料跨：此跨主要是為各種廢鋼，耐火材料，散裝料等提供場地。廢鋼坑可按其塊度大小分幾個(gè)不同的坑；另外還有金屬料庫，合金料和散裝料的烘烤區(qū)；另外設(shè)有兩臺高架行車，以備裝料使用。2） 爐子跨：配以一臺100噸的超高功率的偏心底出鋼電弧爐；爐體砌修區(qū)，爐蓋修理區(qū)，耐火材料干燥室；電爐裝料配置，電爐變壓器房，供氧系統(tǒng)，粉塵處理系統(tǒng)；高架行車進(jìn)行跨間的整體運(yùn)輸工作。另外，設(shè)有l(wèi)f精煉爐。還有鋼包烘烤區(qū)，修理區(qū)，中間包修理區(qū)及烘烤區(qū)，結(jié)晶器修理區(qū)；若干鋼包車負(fù)責(zé)鋼

37、水的供應(yīng)工作；由于運(yùn)輸量大，設(shè)有兩臺行車進(jìn)行鋼包的調(diào)運(yùn)工作。3） 過渡跨：此跨主要作用是實(shí)現(xiàn)爐子跨河連鑄跨的過渡，使?fàn)t子跨冶煉的鋼水能夠順利澆注，并且為事故模鑄的場地。4） 連鑄跨：此跨主要是進(jìn)行鋼坯的凝固工作。連鑄機(jī)是精煉跨和連鑄跨的聯(lián)系紐帶，兩跨間相同。還設(shè)有連鑄機(jī)備件，備品檢修區(qū)，良錠存放區(qū)，緩冷去，鑄坯精整等。3.4 爐料入爐與送電 3.4.1、爐料入爐3.4.2送水：爐料入爐后，在送電前應(yīng)對爐蓋、電極、水冷系統(tǒng)、機(jī)械傳動系統(tǒng)、電氣設(shè)備等進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)故障要及時(shí)處理，以免在冶煉過程中造成停工；還應(yīng)檢查爐料與爐門或水冷系統(tǒng)是否接觸，如有接觸要立即排除，以免送電后被擊穿。如電極

38、不夠長時(shí)，最好在送電前更換，如接頭位置松動，應(yīng)先擰緊，以利于一次穿井成功，減少冶煉過程中造成停工現(xiàn)象。 為維護(hù)玩具商品的安全衛(wèi)生，保障兒童生命健康安全，國家有關(guān)部門根據(jù)有關(guān)法律法規(guī)規(guī)定，決定自2006年3月1日起，對童車、電玩具、塑膠玩具、金屬玩具、彈射玩具、娃娃玩具實(shí)施強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證。自2007年6月1日起，這六類產(chǎn)品凡未獲得強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證證書和未加貼中國強(qiáng)制性認(rèn)證標(biāo)志的，不得出廠、銷售、進(jìn)口或在其他經(jīng)營活動中使用。第四章 建設(shè)所選電弧爐煉鋼工程的必要性和可行性分析 現(xiàn)代大型超高功率煉鋼電弧爐，由于其容量大，是用電大戶，對電網(wǎng)的影響具有舉足輕重的作用。它具有功率因數(shù)低，無功波動負(fù)荷大且急劇變

39、動，產(chǎn)生有害的高次諧波電流，三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡產(chǎn)生負(fù)序電流等對電網(wǎng)不利的因素，使得電網(wǎng)電能質(zhì)量惡化，危及發(fā)配電和大量用戶，也影響電爐自身的產(chǎn)量、質(zhì)量，使電耗、電極消耗增大，從而成為電網(wǎng)的主要公害之一。現(xiàn)在有關(guān)大型電爐對電網(wǎng)公害抑制的研究也正在深入開展，有必要對其不利影響和抑制對策作一概述性的分析。4.1 現(xiàn)代大型電爐對電網(wǎng)的影響4.1.1 引起電網(wǎng)電壓急劇波動 大型電爐在打孔期和熔化期電弧長度急劇變化，引起無功負(fù)荷急劇波動，其工作短路功率為電爐變壓器額定功率的兩倍左右，其最大波動無功為電爐變壓器額定功率的1.5倍左右（具體倍數(shù)取決于短網(wǎng)阻抗、電爐變壓器阻抗、供電系統(tǒng)阻抗之和的大小，總阻抗大則工

40、作短路倍數(shù)小，反之則大）。無功的急劇波動，引起電網(wǎng)電壓的急劇波動，其波動頻率一般為115hz，使燈光和電視機(jī)屏幕產(chǎn)生閃爍，使人視覺疲勞而感到煩躁，此外還影響到晶閘管設(shè)備和精密儀表等的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至產(chǎn)生質(zhì)量事故。國標(biāo)gb12326-2000電能質(zhì)量 電壓允許波動和閃變規(guī)定了電力系統(tǒng)公共供電點(diǎn)各級電壓等級的電壓波動和閃變允許值。4.1.2 使電網(wǎng)電壓波形產(chǎn)生畸變 電爐在熔化和打孔期，電弧電流是不規(guī)則的，且急劇變化，其電流波形不是正弦波，可分解為2次和2次以上的各次諧波電流，主要為27次，其中2次和3次最大，其平均值可達(dá)基波分量的5%10%，最大可達(dá)15%30%；47次平均值為2%6%，最大值可達(dá)6

41、%15%。而電網(wǎng)中的鐵磁元件也產(chǎn)生高次諧波，以3次和5次諧波電流較大，其中3次分量最大，而電爐剛好也是3次諧波電流很大，這對電網(wǎng)是極為不利的。諧波電流流入電網(wǎng)，使其電壓波形發(fā)生畸變，引起電氣設(shè)備發(fā)熱、振動，增加損耗，干擾通信，使電力電纜局部放電絕緣損壞，電容器過載損壞等，國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t14549-1993電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波規(guī)定了電壓波形畸變率限值。4.1.3 使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生負(fù)序分量 電爐在熔化期，特別是打孔期，各相電弧電壓是獨(dú)立變化的，三相電弧各自發(fā)生急劇無規(guī)則變化，故其三相電流是不對稱的。在正常生產(chǎn)情況下，產(chǎn)生的負(fù)序電流約為電爐變壓器額定電流的25%左右；在不正常情況下，如一相斷弧時(shí)，

42、可達(dá)56%左右，如兩相短路的同時(shí)，第三相又?jǐn)嗷。藭r(shí)可達(dá)86%左右。負(fù)序電流流入電網(wǎng)，使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生負(fù)序分量，影響發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備使用效果，嚴(yán)重時(shí)可能造成損壞，還會使繼電保護(hù)誤動作，其嚴(yán)重程度一般用不平衡度（即負(fù)序電壓與正序電壓分量之比的百分?jǐn)?shù)）表示，國標(biāo)gb/t15543-1995電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度對于對稱三相電網(wǎng)規(guī)定：負(fù)序電壓不大于2%，短時(shí)不超過4%。一般來講，在電網(wǎng)公共連接點(diǎn)上的短路容量為電爐變壓器額定容量的3040倍以上時(shí)，電網(wǎng)是允許的，否則應(yīng)采取使三相達(dá)到平衡對稱的補(bǔ)償措施。4.1.4 引起電網(wǎng)電壓水平降低 電爐在熔化期功率因數(shù)低于0.7，在發(fā)生工作短路時(shí)甚至低到0.1

43、，在精煉期大型電爐功率因數(shù)也不高，一般為0.8左右。由于功率因數(shù)低，感性無功功率大，從而引起電壓水平降低，影響用電設(shè)備出力，增加電能損耗，按供用電規(guī)則的規(guī)定，必須采用無功補(bǔ)償措施在高峰負(fù)荷時(shí)把功率因數(shù)提高到0.9以上，但又不得超前。 上述電爐對電網(wǎng)影響的四個(gè)方面，有時(shí)是單獨(dú)作用的，有時(shí)是綜合的。4.2 大型電弧爐對自身及電氣設(shè)備的影響4.2.1 對接在電爐供電電源電壓等級上的小型發(fā)電機(jī)的影響 以具有代表性和典型意義的某鋼廠超高功率電爐為例。該電爐是由一座220/110kv變電站的110kv電壓供電，在110kv系統(tǒng)中接有某一小電廠，在電廠中裝有3臺1500kw水輪發(fā)電機(jī)。在電爐進(jìn)行正常生產(chǎn)時(shí)，

44、電廠發(fā)電機(jī)出現(xiàn)頻繁振動，每次振動連續(xù)時(shí)間短的幾十秒，長的達(dá)幾分鐘，一天振動最多達(dá)20多次。作發(fā)電運(yùn)行時(shí)（慣性大）振動小，作調(diào)相運(yùn)行時(shí)（慣性?。┱駝哟?。在振動時(shí)發(fā)電機(jī)定子三相電流幅值不平衡且波動很大，同一相電流相對波動達(dá)20%，三相電流之間相位偏差也在波動（約3° 4°），三相電流電壓幅值包絡(luò)線的波動頻率為0.330.4hz，電壓和電流包絡(luò)線正好反相位。機(jī)架上有一機(jī)械振動信號與電壓波動頻率相同（即共振）。上述情況說明發(fā)電機(jī)的低頻振動是由電爐的無功波動、三相負(fù)荷不平衡、波形畸變綜合作用形成的，而起主導(dǎo)作用的是無功波動。這是由于110kv系統(tǒng)該小電廠與電爐的電氣距離最近，因此電爐

45、對其有顯著影響，不僅引起發(fā)電機(jī)振動，而且三相負(fù)荷不平衡還引起轉(zhuǎn)子軸系產(chǎn)生曲扭，對軸產(chǎn)生不利影響，諧波電流使轉(zhuǎn)子繞組鐵心產(chǎn)生附加損耗，引起局部過熱。4.2.2 對負(fù)序繼電保護(hù)的影響 該電爐投產(chǎn)后，svc裝置尚未投入運(yùn)行，變電站110kv系統(tǒng)距離保護(hù)裝置的負(fù)序繼電保護(hù)部分產(chǎn)生誤動作，不得已只能退出運(yùn)行。 功率因數(shù)低，降低輸送功率，增加網(wǎng)損 電爐熔化期功率因數(shù)只有0.7，冶煉周期平均功率因數(shù)只有0.79。在熔化期如果功率因數(shù)提高到規(guī)定值0.9，則網(wǎng)絡(luò)可多輸送11.6mw有功功率。而功率因數(shù)為0.7，就相當(dāng)于使網(wǎng)絡(luò)降低了11.6mw的有功輸送能力，按平均網(wǎng)損8%計(jì)算，多送無功造成的網(wǎng)損為928kw，年

46、電能損耗達(dá)372mwh，電費(fèi)為81.6萬元。 影響冶煉質(zhì)量和效益 電爐變壓器的直接用電電壓為35kv，在電爐熔化期、打孔期，當(dāng)svc未投入時(shí)，母線上的電壓波動為8%14%，取10%計(jì)算，電爐出力降低19%，即使取8%計(jì)算，電爐出力也降低15.4%，熔化時(shí)間就要延長，至少要降低8%的產(chǎn)量。 電壓波動再加上35kv母線上電壓畸變率(3.3%5.9%)的影響，爐況不穩(wěn)定電極升降調(diào)節(jié)頻繁，使電極消耗增加，電力單耗增加，影響電爐自身的電能質(zhì)量，從而對冶煉質(zhì)量不利，經(jīng)濟(jì)效益會降低。另外，電爐投入運(yùn)行后，由于功率因數(shù)低，在svc裝置未投入前，每月罰款6萬元，一年就達(dá)72萬元。4 抑制途徑 抑制大型電弧爐對電

47、網(wǎng)及其自身的影響的途徑有： 提高供電電源的電壓等級，以提高與電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的短路容量，使其對電網(wǎng)和自身的影響在允許范圍內(nèi)； 采用svc裝置，使其對電網(wǎng)和自身的影響在允許范圍內(nèi)。這兩種途徑相比，途徑 是治標(biāo)的辦法，因?yàn)殡姞t對電網(wǎng)和自身的影響的各種量值并未消除，而是送到更高電壓等級的電網(wǎng)去擴(kuò)散，隨著電爐不斷建設(shè)發(fā)展，這些量值在電網(wǎng)中增加積累，泛濫成災(zāi)，將會達(dá)到電網(wǎng)不能接受的程度，反而增加了對廣大用戶的影響，因此，使用范圍越來越小；而途徑 是治本的辦法，它使電爐對電網(wǎng)和自身的影響的各種量值大部分就地消除了，其應(yīng)用前景廣闊。 近年來發(fā)展起來的svc裝置是一種快速調(diào)節(jié)無功功率的裝置，已成功地用于電力、冶

48、金、采礦和電氣化鐵道等沖擊性負(fù)荷的補(bǔ)償上，它可使所需無功功率作隨機(jī)調(diào)整，從而保持電弧爐等沖擊性負(fù)荷連接點(diǎn)的系統(tǒng)電壓水平的恒定2。即 qi=qd+ql-qc (1)式中 qi為系統(tǒng)公共連接點(diǎn)的無功功率；qd為負(fù)荷所需的無功功率；ql為可調(diào)（可控）電抗器吸收的無功功率；qc為電容器補(bǔ)償裝置發(fā)出的無功功率，單位均為kvar。 當(dāng)負(fù)荷產(chǎn)生沖擊無功dqd時(shí)，將引起其中dqc =0，欲保持qi不變，即dqi =0，則dqd = -dql，即svc裝置中感性無功功率隨沖擊負(fù)荷無功功率作隨機(jī)調(diào)整，此時(shí)電壓水平能保持恒定不變。 svc由可控支路和固定（或可變）電容器支路并聯(lián)而成，主要有四種型式，其基本結(jié)構(gòu)如圖1

49、所示。 近幾年來，用于電爐的svc靜補(bǔ)系統(tǒng)逐步得到改善，實(shí)踐證明行之有效的有以下4種型式。 （1）晶閘管控制空芯電抗器型 即tcr型，見圖1(a)，該類型svc具有反應(yīng)時(shí)間快（520ms），運(yùn)行可靠、無級補(bǔ)償、分相調(diào)節(jié)、能平衡有功、使用范圍廣、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。因此工業(yè)發(fā)達(dá)國家的主要電氣設(shè)備制造公司都生產(chǎn)和積極推廣這種裝置，應(yīng)用最廣，使用例子是大量的，是發(fā)展的主流，正如專家撰文所總結(jié)的“尤其在控制電弧爐負(fù)荷產(chǎn)生的閃爍時(shí)幾乎都采用這種型式”。但是這種裝置由于采用了先進(jìn)的電子和光導(dǎo)纖維技術(shù)，對維護(hù)人員要專門培訓(xùn)以提高維護(hù)水平。并且設(shè)計(jì)時(shí)要預(yù)留一定的過載能力。 （2）晶閘管閥控制高阻抗變壓器型 即tc

50、t型，見圖1(b)，該類型svc優(yōu)點(diǎn)與tcr型差不多，但高阻抗變壓器制造復(fù)雜，諧波分量也略大一些（因阻抗最大只能做到85%，起始控制角較tcr型大，不能達(dá)到諧波量較小的起始控制角），并約有50db左右的噪聲，由于有油，要求一級防火，只宜布置在一層房子內(nèi)或戶外，容量在30mvar以上時(shí)價(jià)格較貴，而不能得到廣泛應(yīng)用，故最早研究推廣應(yīng)用tct型的國外電氣商現(xiàn)在也不推薦tct型了。 （3）晶閘管開關(guān)控制電容器型 即tsc型，見圖1(c)，這種類型svc的特點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間快（1020ms），能分相調(diào)節(jié)、直接補(bǔ)償、裝置本身不產(chǎn)生諧波、損耗小，但是它是有級調(diào)節(jié)，綜合價(jià)格較高，因而也未得到廣泛應(yīng)用。在380v低

51、壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用較多。 （4）自飽和電抗器型 即ssr型，見圖1(d)，ssr型svc裝置由于原材料消耗大，噪聲大，補(bǔ)償不對稱電爐負(fù)荷自身產(chǎn)生較多諧波電流，不具備平衡有功負(fù)荷的能力，加上制造復(fù)雜等因素，在近階段的應(yīng)用日趨減少。5 濾波裝置 該裝置由電容器、電抗器，有時(shí)還包括電阻器等無源元件組成，以對某次及以上次諧波形成低阻抗通路，達(dá)到抑制高次諧波的作用。由于svc的調(diào)節(jié)范圍要由感性區(qū)擴(kuò)大到容性區(qū)，所以濾波器與動態(tài)控制的電抗器一起并聯(lián)，這樣既滿足無功補(bǔ)償、改善功率因數(shù)，又能消除高次諧波的影響3。 國際上用于大型煉鋼電弧爐的濾波器種類有：各階次單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器、二階寬頻帶與三階寬頻帶高通

52、濾波器等。 （1）單調(diào)諧濾波器 一階單調(diào)諧濾波器見圖2(a)，優(yōu)點(diǎn)是濾波效果好，結(jié)構(gòu)簡單；缺點(diǎn)是電能損耗比較大，但隨著品質(zhì)因數(shù)的提高而減少，同時(shí)又隨諧波次數(shù)的減少而增加，而電爐正好是低次諧波，主要是27次，因此，基波損耗較大。二階單調(diào)諧濾波器見圖2(b)，當(dāng)品質(zhì)因數(shù)在50以下時(shí)，基波損耗可減少20%50%，屬節(jié)能型，濾波效果與二階單調(diào)諧濾波器等效。三階單調(diào)諧濾波器見圖2(c)，是損耗最小的濾波器，但組成復(fù)雜，投資也高，用于電弧爐系統(tǒng)中，2次濾波器選用三階濾波器為好，其它次選用二階單調(diào)諧濾波器。 （2）高通（寬頻帶）濾波器 一般用于某次及以上次的諧波抑制，見圖2(b)。當(dāng)在電弧爐系統(tǒng)中采用，對5次以上起濾波作用時(shí)，通過參數(shù)調(diào)整，可形成該濾波器回路對5次及以上次諧波形成低阻抗通路。 用于大型電爐的濾波器組合最基本的有兩類： 用35組單調(diào)諧濾波器組成； 由24組單調(diào)諧濾波器和一組二階寬頻帶濾波器組成。第 類組合對高次諧波濾波效果要差一些，但電