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1、直流电孤炉炼钢目录直流电孤炉炼钢目录 t t直流电孤炉炼钢目录基本概述行业分析生产弊端生产优势概而总之直流电孤炉炼钢优化控制模型的应用编辑本段基本概述炼钢所采用的原料主要有两种。一种是生铁，一种是废钢。前者的原理是通过将经过开采、选矿、烧结等工序的铁矿石与焦炭、石灰石等一并送入高炉冶炼成生铁，然后再冶炼成钢。这种工艺的流程长、能耗高；后者则是通过回收废钢或采用 HDYJ 金属屑压块机将金属铁屑、钢屑、铁矿粉、磨床粉等材料压块后投炉，在电炉中冶炼成钢，这种工艺能耗低。编辑本段行业分析由于目前全世界钢铁积蓄量很大，已超过 10O 亿吨，每年回收的废钢也达数亿吨，因而采用电炉炼钢不仅仅降低能耗，而且
2、还促进了废钢的回收利用。 从目前情况来看，电炉钢产量逐年增加。1994 年全世界电炉钢产量占钢总产量的比例达 32.5，接近 1975年的两倍，显示出良好的发展势头。编辑本段生产弊端但电炉炼钢也有明显的不足之处，主要有：一是吨钢耗电量较大，不利于节能降耗；二是要求电网容量大，不利于在一些电网容量较小的国家和地区推广。主要原因是，在超高功率电炉上，熔化初期引起的闪烁对电网影响较大，因此，一般认为，当母线接点处的短路电容超过电炉变压器的 80 倍以上时，电网电压的稳定性好。这就要求有较大的电网容量。编辑本段生产优势80 年代中期，国外开发出直流电弧炉炼钢技术。该技术与交流电弧炉炼钢技术相比，有以下
3、优势： l）电极消耗降低 50以上； 2）吨钢能耗降低 510； 3）炉衬寿命延长30以上； 4）熔池温度均匀，出钢温度波动小； 5）噪音降低 10 分贝左右； 6）减少闪烁 50，对电网电压干扰小，电网容量是使用交流电弧炉时的 12，就能满足要求。 从结构上看，直流电弧炉与交流电弧炉的主要不同之处，是增加了一套整流设备，将输入的电源由交流变为直流；炉顶石墨电极由三根减少为一根，炉底增加了一个底电极。从投资效益上看，直流电弧炉基建投资虽然比交流电弧炉提高 20左右，但回收期大大缩短。如我国利用原交流电弧炉的旧设备改造成直流电弧炉，其所需费用约在半年左右的时间收回。编辑本段概而总之综上所述，直流
4、电弧炉有着较多的优点，发展直流电弧炉炼钢技术已成为共识。最近 10 年，全世界已有 40 多台 50 吨以上的直流电弧炉投入生产，其最大吨位为 150 吨。日本正在建设 250 吨直流电弧炉，力图走在世界前列。我国自行设计与制造的 30 吨直流电弧炉已在成都、北京等地投入生产，所引进的 100 吨直流电弧炉也已在上海建成。预计到 2000 年，我国建成投产的大型直流电弧炉将达10 多座。这将为发展现代炼钢技术打下良好的基础。编辑本段直流电孤炉炼钢优化控制模型的应用1 直流电弧炉优化控制模型 1.1 弧流优化控制模型 弧流控制模型是在常规 PID 控制的基础上，增加了弧流预报和增益自适应功能，即
5、依据所检测到的弧流、弧压信号及吹氧、喷碳量等参数，预报下一时刻的实际弧流。根据预报弧流确定下一时刻的PID 控制参数值，以达到弧流实时动态控制、实现提高弧流稳定性的目的。考虑到实际中存在许多不能被检测到的复杂因素以及冶炼不同阶段的不同炉况特点，弧流预报模型中采用神经元网络技术，以求取得控制的最佳效果。 1.2 弧压优化控制（电极升降控制）模型 弧压即弧长由电极调节系统来保持恒定，通过阀放大器、比或伺服阀、液压缸来实现。 系统采用的电极升降控制模型，根据冶炼炉况和冶炼的不同阶段，调整 控制器增益，使得前期的动态特性和后期的调节精度得到兼顾。同时，要根据设定、输出与检测反馈信号之间的差值、时滞和时
6、间变化率等中间变量的分析，确定执行机构、炉况、料况的影响，进行前馈，用以改善控制品质。 相对于弧流控制而言，弧压（弧长）控制（电极升降系统）的响应时间要慢得多。而且在直流电炉的不同冶炼阶段，影响弧压（弧长）稳定的因素也不相同，所以在设计极升降系统，即弧压、弧长控制时，需要依据冶炼所处的不同阶段，动态调整控制参数，以求取得电极控制的最佳性能。 1.3 功率优化设定模型 功率优化设定模型可归结为态地选择合理的决策变量（弧压和弧流） ，在满足一定约束条件下，使得输入至 EAF 内的功率满足工艺要求。 对于直流电弧言，弧流由晶闸管的触发角控制，其控制灵敏度很高，响应快；而弧压（或弧长）是由电极升降系统
7、控制的，其控制灵敏度低，响应慢。也就是说，弧流与弧压是分别进行控制的，且各自可调整的范围宽，不像交流电弧炉，其弧流与弧压的调节是相互制约的，即存在所谓的功率圆的限制。 2 应用结果简要分析 通过对优化控制模型的在线调试，收集模型投入前后的系统数据，并对数据分析处理，对模型投运实际效果做了对比与分析。 2.1 弧流统计数据对比与分析 2.2 功率统计数据对比与分析 该模型可依据不同的冶炼阶段及不同的冶炼特性动态设定弧流和弧压，提高电能输入的较率及提高热效率，从而达到减少电能消耗、缩短通电时间等目的。由于影响功率设定的因素非常多，而且其中一些重要的因素很难进行定量化，因此功率优化模型的效果不如弧流
8、控制优化模型的效果大。功率优化模型应综合考虑以下因素：（1）视在功率小于变压器许用容量；（2）工作弧流不超过变压器的许用弧流；（3）电弧弧长控制；（4）较高的用电效率和热效率；（5）冶炼钢种；（6）泡沫渣、吹氧强度；（7）耐材指数；（8）冶炼工艺和生产节奏对出钢温度和冶炼时间的要求等等。电弧炉简介中国辽宁抚顺钢厂的电弧炉电弧炉（electric arc furnace）利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉。气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在3000以上。对于熔炼金属，电弧炉比其他炼钢炉工艺灵活性大，能有效地除去硫、磷等杂质，炉温容易控制，设备占地面积小，适于优质合金钢的熔炼。电弧炉
9、按电弧形式可分为三相电弧炉、自耗电弧炉、单相电弧炉和电阻电弧炉等类型。电弧炼钢炉的炉体由炉盖、炉门、出钢槽和炉身组成，炉底和炉壁用碱性耐火材料或酸性耐火材料砌筑。电弧炼钢炉按每吨炉容量所配变压器容量的多少分为普通功率电弧炉、高功率电弧炉和超高功率电弧炉。电弧炉炼钢是通过石墨电极向电弧炼钢炉内输入电能，以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行炼钢。电弧炉以电能为热源，可调整炉内气氛，对熔炼含有易氧化元素较多的钢种极为有利 。 电弧炉炼钢发明后不久，就用于冶炼合金钢，并得到较大的发展。 随着电弧炉设备的改进以及冶炼技术的提高，电力工业的发展，电弧炉炼钢的成本不断下降，现在电弧炉炼钢不但用于生产合金
10、钢，而且大量用来生产普通碳素钢，其产量在主要工业国家钢总产量中的比重，不断上升。编辑本段电弧炉分类三相电弧炉这种电弧炉用三相交流电为电源（见图） ，一般用碳素电极或石墨 电弧炉相关图片电极。电弧发生在电极与被熔炼的炉料之间，炉料受电弧直接加热。电弧长度靠电极升降调节。为提高熔炼质量，大型电弧炉在炉底装有电磁搅拌器，驱使炉内熔螎金属沿一定方向循环。50 吨以上的电弧炉常装有炉体回转机构，炉体能左右旋转一定角度，使炉料受热均匀，金属液出炉时炉体可以倾斜。三相电弧炉广泛用于炼钢。 电弧炉 电弧炉自耗电弧炉这种电弧炉的电极就是被熔炼钢的原料。熔炼时，随着钢原料的不断被熔化，电极不断下降。熔化的钢水滴入用水冷却的紫铜筒形坩埚内，凝结成钢锭。这种炉主要用于合金 电弧炉钢的熔炼。用于熔炼钛、锆、钨、钼、钽、铌等活泼金属和难熔金属的自耗电弧炉，一般在真空下工作，因而称为真空自耗电弧炉。单相电弧炉这类电弧炉用单相交流电供电。炉料在电弧间接加热。单相电弧炉多用于铜和铜合金的熔炼。电阻电弧炉炉子结构同炼钢电弧炉相似。工作时，电极下端埋在炉料内起弧，除电极与炉料间的电弧发出热量外，电流通过炉料时炉料电阻也产生相当大的热量。这类电弧炉主要用于矿石的冶炼,因此又称矿热炉。(见彩图)
