揭秘世界上最大420吨直流电弧炉

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　 长期以来，炼钢电弧炉一直采用交流三相式电弧炉。但是，交流电弧炉本身存在着一系列难以克服的缺点。20世纪70年代~80年代，一些工业发达国家纷纷开发直流炼钢电弧炉(DCEAF)，并获得了显著的进展。日本在研制直流电弧炉方面起步较晚，但是发展最快，是目前投入使用直流电弧炉数量最多的国家。单台大容量电弧炉是最近几年炼钢业发展的趋势，可以满足钢厂对更高生产率的需求。

直流电炉的特点

　　此直流电弧炉的机械设备由炉体、炉盖及其提升与旋转机构、电极及其升降机构、大电流线路、液压系统、冷却水及压缩空气系统等组成。它的供电系统不同于交流电弧炉，配有整流器和电抗器，在炉底装置接电点构成电流回路，接电点的维护和寿命是直流电弧炉操作中的关键问题，一般在炉底钢板上放铜板，以利于导电，铜板上砌三层镁碳砖，再在其上打结耐火材料。
　　东京制钢田原工厂生产中碳钢、低碳钢和超低碳钢，炉子设计为全平台，对分炉壳，采用连续废钢加料Consteel和双石墨电极直流技术。该直流电弧炉的主要技术参数见表1。

表1 420t超高功率双石墨电极直流电弧炉主要技术参数

　　直流电弧炉由于消除了电磁感应的影响，二次导体上只有直流电阻损失，导体周边的机械结构也无需再使用非磁性材料，电极的振动现象也消除了。为防止突变电流并稳定电弧，在直流回路中还要装配直流电抗器。在交流电弧炉中电弧总是以30°~45°角向炉壁倾斜，因而形成热点;直流电弧炉中电弧是以15°~30°角指向熔池，并在电磁力作用下每秒绕中心随机旋转几次。电弧长度是指电极端部到熔池的直线距离，在交流情况下电弧长度为1mm/V弧，由于直流电弧特别稳定，预计比交流电弧长。
　　通过单独控制4个阳极的电流传导和分布可达到功率调节的最大灵活性。同时，具有特殊设计特点的水冷底阳极可以使用普通耐火材料。倾动平台的设计是基于3个摇臂，它在轴承区域能够提供更好的运行稳定性。3个摇臂与炉体匹配，能够保证炉体安全后倾。

　　直流电炉与交流电炉对比
　　此直流电弧炉的整体特点为：超高功率供给，没有对电 干扰，整个工艺过程采用稳定的高功率;通过提供化学能结构的最佳化设计和新型、全集成化自动化系统的实施，达到了很高的工艺效率;新型机电一体化程序软件包缩短了辅助作业时间，提高了操作的安全性和效率。与传统的交流电弧炉相比，此直流电弧炉具有以下优点：石墨电极消耗量减少1/2~2/3;熔炼单位电能消耗可下降3%~10%;直流电弧燃烧稳定，对前级电 造成的电压闪烁只是相同功率交流电弧炉的30%~50%，不需要用动态补偿装置;噪音水平可降低10分贝~15分贝;对钢液的搅拌力增强。