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1、(Submerged Arc Electric Furnace)铁合金生严三要素矿热炉主体设备组成炉用变压器与短网设计要点电极系统不同冶炼模式的矿热炉铁合金生产三要素3#大酒店（饭店）铁合金厂#铁合金冶炼设备认识的几点误区5#万能炉（适用于产品改炼） 单纯追求高功率因素（有效利用变压器，节电） 长期超负荷运行（ 30%）#矿热炉参数1 电气参数1 炉型参数1电气特性1操作制度变压器容量炉膛直径功率因素电极插入深度电极电流炉膛深度相平衡化料速度二次侧电压电极直径操作电阻炉料透气性极心圆大小矿热炉主要设备组成7#(1) 炉用变压器(3 )电极系统(5)水冷系统(7)除尘系统(2) 短网系统(4)炉
2、体部分(6)加料系统#矿热炉主体设备示意图I4、1163*柑"孑八1-高压母线；2-油开关；3-电炉变压器；4-高压线圈；5-低压线圈；6-铁芯;7-铜排；8-软电缆；9-导电铜管；10-铜瓦；11-电极；12-炉衬；13-熔池普通矿热炉设备示意图11封闭式旋转电炉断面图1 -炉衬；2-炉壳；3-炉盖;4-旋转机构；5-把持器； 6-电极；7-加料系统;8_电极升降压放装置。B铁合金冶炼炉的供电系统高压隔离开关 电流互感器 高压熔断器 炉用变压器1357高压母线 高压断路器 电压互感器 电力电缆矿热炉用变压器的特点 短网布置与导电体界面积选取原贝U(3)关于低压补偿技术简介B变压器的
3、变比:n2式中：N-高压线圏的匝数；-低压线圏的匝数矿热炉炉变二次电压调压方式矿热炉变压器在制造行业称作特种变压 器，与电力变压器不同的特点是：电力 变压器的二次电压恒定，一次电压随电 网波动调整；矿热炉变压器是一次电压 恒定，二次电压在一定范围內调整。变压器感应电动势计算E=42ttfAmBm xlOs(V)式中：Am铁心截面积（cm2）Bm磁通密度（Gs）f 一交流电频率（Hz）17变压器铁心计算有效铁心截面积:九=薦后(cm2)式中:匕一铁心磁导率系数，武钢冷扎硅钢片20.5 S，单相变压器容量或1/3三相变压器容量(kVA)炉变容量与变压器二次电压选择前苏联A.C.米库林斯基的矿热炉变
4、压器二次电压计算公式U2 = KU 昭(V)式中：Ps视在功率kVA；Ku与铁合金产品及变压器容量相关的系数用炉口导纳计算变压器二次电压-金(西门子)式中：S”一运行容量VA； Rl炉口电阻；“一短网电阻21炉变容量与变压器二次电压选择#电极周边电阻系数（安德列系数）不同产品k因子不同，同一产品k因子是常数电极功率密度P37rd2(kw/cm2)式中：P-炉口有效功率卿直流电源内阻与灯泡电B23炉子电压圆图3图1-6-31三相电炉的原理电路图和等效电路图畑口说压器电抗; R变（斫变压器电阻; R泌R,母线电赴X线&）-母裟锻抗；X护（X。）-炉子电抗； 丘押毁（心）-有效自.阻;X=W
5、L-总电抗；R按耗（尺小播耗电阻图l-e-32炉子电压的El图CB=IR = Crjg* AC = IX = ltjtL = 无劝;AC = CB = PX= rRf =2 无功#短网三种接线方式a三相变压器Y-接线b三相变压器Y-接线c三相变压器-接线d三台单相变压器19k、k°Py (1 +) (0)sA好屆 八z(21 、交流电阻公式：Rj = k0R50集肤效应系数公式：& =短网基本计算公式-9(H)简化电感计算公式：L（M）= 2l In -1 xlO式中：k。、ku k2分别为交流电阻系数、集肤效应系数、邻近效应系数； R?直流电阻；k导体电导率；I%空气磁导率
6、；Ki 几何均距； P20导体20°C时电阻率；At温升；c（电阻温度系数；/导体长度; s导体截面积。21短网平面布置图21短网立面布置图22三相变压器短网设计改进00O000 ®®®®®®c-zb-ya-x2325二次短网设计与经济运行的关系#短网截面选择的原则:(1) 用安全运行电流密度选择导体截面积(2) 用经济运行电流密度选择导体截面积(3) 克服集肤效应影响选择几何形状矿热炉节电的技术措施之一短网布置与导电体截面积选取焦耳楞次定律：Q=0.239I2Rt工频电流中的导体集肤效应导体名称铜 (50°C)铝
7、 (50°C)石墨电极 ( 1000°C)碳素电极 ( 1000°C)自焙电极 ( 1000°C)集肤深度mm9.2411. 7221. 9544. 8150.70注：上述数据是按着圆柱体的几何形状计算的。集肤效应深度29#红色是电荷流过的截面黄色是没有电#荷流过的截面。#国内部分企业短网运行情况调查汇总表产品短网压降电流密度(A/iun2)地区备注%铜管铜排水冷电缆补偿器硅铁19. 232. 792. 922. 92内蒙古包头二次补偿13. 724. 13. 833. 83内蒙古鄂盟二次补偿硅钙合金39. 83. 71. 971. 56四川雅安裸铜电缆
8、20. 573. 151. 811. 49四川眉山裸铜电缆硅钙饮 合金32. 53. 171. 911.52四川雅安裸铜电缆25. 43. 241. 771. 48陕西安康裸铜电缆匸业硅22. 52. 743. 593. 59山西大同二次补偿猛硅合金17. 92. 693. 173. 17广西柳州二次补偿16.92. 793. 093.09广西柳州二次补偿27. 742. 893. 793. 79广西桂林二次补偿21. 212. 881. 431. 082. 39江西萍乡裸铜电缆碳倂合金22. 942. 961. 533. 061. 53广西北海空冷补偿器31化工部短网节能电流密度选择规范#导
9、体名称单位空气冷却水冷却铜导体A/mm20.9 1.12.5 3.0理论计算水冷却铜导体的电流密度选择在2. 02. 5之间比较合理电极系统矿热炉电极的分类电极把持器结构电极压放控制系统石墨电极一采用石油焦为主原料，沥青和焦油作粘结剂，挤压成圆柱状电极坯后，装入专门的石墨化电阻炉内制成的(生产周期达34个月)；自焙电极一将专用电极糊(soderberg paste )加入特制的钢质 电极壳内，在冶炼过程中自动焙烧硬化而成；碳素电极一采用无烟煤和焦炭为主原料，沥青和焦油作粘结 剂，挤压成型的电极通过焙烧成形。35自焙电极烧结示意图自焙电极壳与筋片#自焙电极壳一般由1. 253mni的薄钢板焊接#
10、而成，每节长约lnb在钢质#筋片，其高度约为电极直径的0.20.35倍，筋片上开有三角桦或圆孔。自焙电极横截面上，钢板面积与碳素材料的面积之比（铁比）一般为1.3%左右，对大型电极，其值不超过1.7%。、自焙电极烧成过程在电极垂直方向上的变化(1)构成电极的两种材料(钢、碳)的电阻与 温度的影响关系是相反的，在电极烧成过程起 互衬作用；(2 )电极电流由主要通过电极壳和筋片过渡到 全部通过烧成的碳素电极；(3 )电极承受的重量由电极壳和筋片承重过渡 到完全烧成的碳素电极承重。35电极糊技术指标#卑号 项目、THD-1THD-2THD-3THD-4THD-5灰分/%s5.06.07.09.011
11、.0挥发分/%12.0-15.512.0-15.59.5-13.511.5-15.511.5-15.5耐压强度/MPa>17.015.719.619.619.6电阻率/MQ-m<6875809090体积密度/g'cm-3>1.361.361.361.361.36注：THD-1, THD-2用于封闭电炉，也称封闭糊。其余各牌号用于敞开电炉，也称标 准糊。自焙电极把持器(1) 径向大螺钉顶紧式把持器(2) 径向油压环式把持器(3) 锥形环式把持器(4 )埃肯组合式把持器(取消传统铜瓦)铜瓦结构示意图a: 1-安放导电铜管处；2-固定导电铜管螺栓装置处；3-U形冷却管；4-
12、联紧螺栓凹形穴b: 1-U形管；2-铜瓦本体；3-锥形块；4-绝缘云母径向大螺钉顶紧式把持器电极把持器简图1- 电极；2- 铜瓦；3- 顶紧螺栓；4- 夹紧半环；5- 导电铜管；6- 吊筋；7- 把持筒径向油压环式把持器01350图25-14径向油压环式把持器1导向水套；2、4一油压缸；3-导电额板锥形环把持器图25-17锥形环把持器1一导电顎板；2-锥形环；3固定大套 4一锥形块；5云母锥形环把持器47#油压锥形环1 -电极；2- 油压锥形环；3 -铜瓦；4-油压拉力活塞拉杆#埃肯组合式把持器49#埃尔肯标准型电极把持器1 -电极提升机构2- 电极压放装置3- 二次电流导线4- 接触装置5-
13、 外罩电极升降机构和压放机构机械传动一卷扬传动，链轮传动 电极升降机构',液压传动一刚性连接，较性连接弹簧闸块式抱闸 电极压放机构，钢带式抱闸#机械传动电极升降机构#钢丝绳卷扬升降装置1- 电极2- 把持器3- 定滑轮4- 制动器5- 平衡锤6_手轮7- 开式齿轮对8- 减速机9- 卷筒10- 电动机液压传动电极升降机构7液压升降电极图1- 电极2- 导电荻板3- 锥形环把持器4- 软铜带5- 集电环6- 电极护筒7- 电极升降油缸8- 下闸环上闸环53电极压放机构图25-30电极压放液压系统图1 一电极$ 2锥形环；3导电顎板,4一锥形环升降油缸）5下闸环油缸;6中间油缸丨7上闸环油
14、缸55« « M# « e« ta A|v 1ZI11-M-Z2不同冶炼模式的矿热炉1）矿热炉冶炼不同产品的所需温度和能量2）冶炼工艺与电热转换形式3）铁合金生产的三种冶炼模式47矿热炉内生成硅、猛金属的温度和能耗(MnO) +C = Mn + CO(1)AG° = 268990 183.5T (J/mol)T= 1192 °C AH = 4890kJ/kg (Mn)(SiO2) +2C = Si + 2CO (2) AG° = 689860 - 361.38T (J/mol)T= 1637 °C AH = 246
15、37kJ/kg (Si)冶炼温度和入炉功率电弧热一热等离子体3xl（p4X104K冶炼温度（属低温等离子体；核聚变、激光聚 变，属高温等离子体，10610昭）I电阻热一焦炭层、熔体3 x 103 K功率密度一维持反应温度的电能输入要求49冶炼工艺与电热转换形式冶炼模式电热一转换形式有渣法冶炼（Mn系、Cr系）（M0）渣中+C=M+CO|电阻加热为主有焦炭层无渣法冶炼（Si系）MO+C=M+COj电弧加热为主无焦炭层不同种类铁合金产品的理论电耗r?n00ry2006r700620050052004rr004200370032002rr0022001700(<qF)娱£恕囲FeSi
16、75FeMn75C7. 6 Mn65Sil7 Mn60Si30 FeA125Si30 FeA150Si20 FeSi45不同牌号的铁合金铁合金生产的三种冶炼模式#要求能量在渣层放出的埋弧和热炉口操作（A型） 要求能量集中在反应区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热炉口操作（炼钢炉）#高碳猛铁、高碳铅铁、硅猛合金 矿热炉炉膛结构示意图（A型）13O1A.工工工工工1 松散的烧结料；2.软熔带；3.渣焦混合物；4.焦炭层；5.渣层（有焦炭）；6.渣层；7.金属；8.死料区；9电极碎块；10电极；11碳砖；12.出渣口； 13.出铁口 53硅铁及硅铁合金炉炉膛结构的示意图（B型）1-预热区；2-烧结区；3-还原区；4-电弧区；5-熔池区； 6_假炉底；7死料区；8_电极；9_炉衬；10-出铁口#,鎳铁合金矿热炉（熔分炉）炉膛结构示意图55谢谢!#