礦熱爐優(yōu)秀公開課課件

第三章礦熱爐

(SubmergedArcElectricFurnace)鐵合金生產(chǎn)三要素礦熱爐主體設(shè)備組成爐用變壓器與短網(wǎng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)電極系統(tǒng)不同冶煉模式的礦熱爐1

鐵合金生產(chǎn)三要素大廚師材料鍋灶原料生產(chǎn)者設(shè)備大酒店（飯店）鐵合金廠2鐵合金冶煉設(shè)備認(rèn)識(shí)的幾點(diǎn)誤區(qū)3

萬能爐（適用于產(chǎn)品改煉）

單純追求高功率因素（有效利用變壓器，節(jié)電）

長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行（＞30%）（1）爐用變壓器（2）短網(wǎng)系統(tǒng)（3）電極系統(tǒng)（4）爐體部分（5）水冷系統(tǒng)（6）加料系統(tǒng)（7）除塵系統(tǒng)礦熱爐主要設(shè)備組成51-高壓母線；2-油開關(guān)；3-電爐變壓器；4-高壓線圈；5-低壓線圈；6-鐵芯；7-銅排；8-軟電纜；9-導(dǎo)電銅管；10-銅瓦；11-電極；12-爐襯；13-熔池礦熱爐主體設(shè)備示意圖6普通礦熱爐設(shè)備示意圖71高壓母線2高壓隔離開關(guān)3高壓斷路器4電流互感器5電壓互感器6高壓熔斷器7電力電纜8爐用變壓器鐵合金冶煉爐的供電系統(tǒng)10爐用變壓器與短網(wǎng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1)礦熱爐用變壓器的特點(diǎn)(2)短網(wǎng)布置與導(dǎo)電體界面積選取原則(3)關(guān)于低壓補(bǔ)償技術(shù)簡(jiǎn)介變壓器原理U1U2變壓器的變比：式中：N1－高壓線圈的匝數(shù)；N2－低壓線圈的匝數(shù)11變壓器感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算式中：Am－鐵心截面積（cm2）

Bm－磁通密度（Gs）

－交流電頻率（Hz）

（V）13變壓器鐵心計(jì)算有效鐵心截面積：式中：kφ－鐵心磁導(dǎo)率系數(shù)，武鋼冷扎硅鋼片20.5S’－單相變壓器容量或1/3三相變壓器容量（kVA）（cm2）14爐變?nèi)萘颗c變壓器二次電壓選擇前蘇聯(lián)A.C.米庫林斯基的礦熱爐變壓器二次電壓計(jì)算公式式中：Ps－視在功率kVA；

Ku－與鐵合金產(chǎn)品及變壓器容量相關(guān)的系數(shù)用爐口導(dǎo)納計(jì)算變壓器二次電壓式中：S”－運(yùn)行容量VA；RL－爐口電阻；rw－短網(wǎng)電阻（V）（V）（西門子）15

rRk直流電源內(nèi)阻與燈泡電阻17爐子電壓圓圖18短網(wǎng)三種接線方式19a三相變壓器Y-△接線b三相變壓器Y-△接線c三相變壓器△-△接線d三臺(tái)單相變壓器YY△21短網(wǎng)平面布置圖22短網(wǎng)立面布置圖a-xb-yc-z三相變壓器短網(wǎng)設(shè)計(jì)改進(jìn)23焦耳-楞次定律：Q=0.239I2Rt礦熱爐節(jié)電的技術(shù)措施之一

短網(wǎng)布置與導(dǎo)電體截面積選取導(dǎo)體名稱銅（50℃）鋁（50℃）石墨電極（1000℃）碳素電極（1000℃）自焙電極（1000℃）集膚深度mm9.2411.7221.9544.8150.70注：上述數(shù)據(jù)是按著圓柱體的幾何形狀計(jì)算的。25工頻電流中的導(dǎo)體集膚效應(yīng)

集膚效應(yīng)深度紅色是電荷流過的截面，黃色是沒有電荷流過的截面。26電極系統(tǒng)礦熱爐電極的分類電極把持器結(jié)構(gòu)電極壓放控制系統(tǒng)29礦熱爐電極的分類石墨電極—采用石油焦為主原料，瀝青和焦油作粘結(jié)劑，擠

壓成圓柱狀電極坯后，裝入專門的石墨化電阻爐

內(nèi)制成的（生產(chǎn)周期達(dá)3—4個(gè)月）；自焙電極—將專用電極糊（soderbergpaste）加入特制的鋼質(zhì)

電極殼內(nèi)，在冶煉過程中自動(dòng)焙燒硬化而成；碳素電極—采用無煙煤和焦炭為主原料，瀝青和焦油作粘結(jié)

劑，擠壓成型的電極通過焙燒成形。30

自焙電極燒結(jié)示意圖80℃200℃800℃1200℃>2000℃31自焙電極殼與筋片

自焙電極殼一般由1.25～3mm的薄鋼板焊接而成，每節(jié)長(zhǎng)約1m，在鋼質(zhì)圓筒內(nèi)焊有6～8個(gè)筋片，其高度約為電極直徑的0.2～0.35倍，筋片上開有三角榫或圓孔。自焙電極橫截面上，鋼板面積與碳素材料的面積之比（鐵比）一般為1.3%左右，對(duì)大型電極，其值不超過1.7%。32自焙電極燒成過程在電極垂直方向上的變化（1）構(gòu)成電極的兩種材料（鋼、碳）的電阻與溫度的影響關(guān)系是相反的，在電極燒成過程起互襯作用；（2）電極電流由主要通過電極殼和筋片過渡到全部通過燒成的碳素電極；（3）電極承受的重量由電極殼和筋片承重過渡到完全燒成的碳素電極承重。33電極糊技術(shù)指標(biāo)注：THD-1，THD-2用于封閉電爐，也稱封閉糊。其余各牌號(hào)用于敞開電爐，也稱標(biāo)準(zhǔn)糊。THD-1THD-2THD-3THD-4THD-5灰分/%≤5.06.07.09.011.0揮發(fā)分/%12.0~15.512.0~15.59.5~13.511.5~15.511.5~15.5耐壓強(qiáng)度/MPa≥17.015.719.619.619.6電阻率/μΩ·m≤6875809090體積密度/g·cm-3≥1.361.361.361.361.36牌號(hào)項(xiàng)目34自焙電極把持器（1）徑向大螺釘頂緊式把持器（2）徑向油壓環(huán)式把持器（3）錐形環(huán)式把持器（4）?？辖M合式把持器（取消傳統(tǒng)銅瓦）35銅瓦結(jié)構(gòu)示意圖

a:1-安放導(dǎo)電銅管處；2-固定導(dǎo)電銅管螺栓裝置處；3-U形冷卻管；4-聯(lián)緊螺栓凹形穴b:1-U形管;2-銅瓦本體;3-錐形塊;4-絕緣云母36徑向大螺釘頂緊式把持器電極把持器簡(jiǎn)圖1-電極；2-銅瓦；3-頂緊螺栓；4-夾緊半環(huán)；5-導(dǎo)電銅管；6-吊筋；7-把持筒37徑向油壓環(huán)式把持器38錐形環(huán)把持器3940錐形環(huán)把持器油壓錐形環(huán)1-電極；2-油壓錐形環(huán)；3-銅瓦；4-油壓拉力活塞拉桿?？辖M合式把持器埃爾肯標(biāo)準(zhǔn)型電極把持器1-電極提升機(jī)構(gòu)2-電極壓放裝置3-二次電流導(dǎo)線4-接觸裝置5-外罩41電極升降機(jī)構(gòu)和壓放機(jī)構(gòu)電極升降機(jī)構(gòu)電極壓放機(jī)構(gòu)彈簧閘塊式抱閘機(jī)械傳動(dòng)—卷揚(yáng)傳動(dòng)，鏈輪傳動(dòng)液壓傳動(dòng)—?jiǎng)傂赃B接，鉸性連接鋼帶式抱閘42機(jī)械傳動(dòng)電極升降機(jī)構(gòu)鋼絲繩卷揚(yáng)升降裝置1-電極2-把持器3-定滑輪4-制動(dòng)器5-平衡錘6-手輪7-開式齒輪對(duì)8-減速機(jī)9-卷筒10-電動(dòng)機(jī)43液壓傳動(dòng)電極升降機(jī)構(gòu)液壓升降電極圖1-電極2-導(dǎo)電顎板3-錐形環(huán)把持器4-軟銅帶5-集電環(huán)6-電極護(hù)筒7-電極升降油缸8-下閘環(huán)9-上閘環(huán)44電極壓放機(jī)構(gòu)45不同冶煉模式的礦熱爐1）礦熱爐冶煉不同產(chǎn)品的所需溫度和能量2）冶煉工藝與電熱轉(zhuǎn)換形式3）鐵合金生產(chǎn)的三種冶煉模式47礦熱爐內(nèi)生成硅、錳金屬的溫度和能耗=268990－183.5T(J/mol)

=689860－361.38T(J/mol)

（SiO2）+2C＝[Si]+2CO(2)（MnO）+C＝[Mn]+CO(1)T=1192℃?H=4890kJ/kg(Mn)T=1637℃?H=24637kJ/kg(Si)48冶煉溫度和入爐功率冶煉溫度電弧熱—電阻熱—熱等離子體3×103～4×104K（屬低溫等離子體；核聚變、激光聚變，屬高溫等離子體，106～108K）焦炭層、熔體<3×103K功率密度—維持反應(yīng)溫度的電能輸入要求49冶煉工藝與電——熱轉(zhuǎn)換形式冶煉模式

電熱——轉(zhuǎn)換形式有渣法冶煉（Mn系、Cr系）電阻加熱為主(MO)渣中+CM+CO有焦炭層無渣法冶煉（Si系）電弧加熱為主MO+CM+CO無焦炭層不同種類鐵合金產(chǎn)品的理論電耗51

鐵合金生產(chǎn)的三種冶煉模式要求能量在渣層放出的埋弧和熱爐口操作（A型）要求能量集中在反應(yīng)區(qū)的埋弧和冷料面的操作（B型）要求能量在熔池表面放出的明弧和熱爐口操作（煉鋼爐）52高碳錳鐵、高碳鉻鐵、硅錳合金礦熱爐爐膛結(jié)構(gòu)示意圖（A型）松散的燒結(jié)料；2.軟熔帶；3.渣焦混合物；4.焦炭層；5.渣層（有焦炭）；6.渣層；7.金屬；8.死料區(qū)；9.電極碎塊；10.電極；