在不銹鋼管廠UHP電弧爐的操作中，由于使用了新的測(cè)試手段，實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)的工藝操作（77MVA，110噸的爐子）。

    測(cè)量?jī)x表(UCE)能檢測(cè)相間電平衡，因?yàn)殡娖胶饩蜁?huì)使三相電極上不銹鋼耐火材料的消耗大致相同，并使生產(chǎn)率提高。

    對(duì)于電極的調(diào)節(jié)( TCE)，所使用的新方法是按平衡調(diào)節(jié)電極的位置：熔化時(shí)有效功率不變，精煉時(shí)電弧電阻不變。

    在完全保證三相電極平衡時(shí)，所進(jìn)行的新調(diào)節(jié)會(huì)使能耗降低，電極消耗減少。

    電極位移傳感器可以測(cè)量電極的垂直移動(dòng)，可以作為操作機(jī)構(gòu)，并能預(yù)測(cè)料筐加料后的熔化狀況。

    1、電爐鋼廠介紹：

    不銹鋼管廠有一座UHP電弧爐，一臺(tái)真空抽氣機(jī)，一個(gè)常用的5-7噸鑄錠的澆鑄盤(pán)，大部分產(chǎn)品為滾珠軸承鋼。

    UHP電弧爐變壓器的額定功率為77MVA，可裝鋼水110噸。爐子裝有水冷壁板和水冷拱頂。在廢鋼熔化時(shí)不使用任何燃燒器。

    以技術(shù)革新的名義由EDF和ANVAR給予了資助，由于吉納鋼公司、法國(guó)鋼鐵研究院和TRINDFL聯(lián)合研究了動(dòng)力傳送，以使不銹鋼管廠的電弧爐達(dá)到最佳操作。

    這個(gè)工作改進(jìn)了爐子操作，尤其是由于配備了測(cè)試儀表，主要是電測(cè)量?jī)x表，例如UCE（電控制囂）或TCE（電極記錄傳感器）和電極移動(dòng)傳感器。

    從電弧爐動(dòng)力傳送的全部情況（圖1），我們將預(yù)料爐子的狀況，并得到下列結(jié)果：

    (1)電測(cè)量范圍內(nèi)：

    一一由UCE測(cè)量出三相電平衡，

    一一從TCE得到電極調(diào)節(jié)，尤其是原始的調(diào)節(jié)定律：有效功率=常數(shù)。

    (2)熔化操作期間

    由電極移動(dòng)傳感器顯示出再加料的情況（從壁板水溫度升高則電壓降低）。

    1、電和電極的調(diào)節(jié)；

    1、  1、三相電平衡：

    1、  1、  1、相間平衡的必要性：

    電平衡也會(huì)有周期性的偏差，而這些偏差會(huì)使三相間電能的分配失去平衡。

    如果測(cè)量?jī)x器和測(cè)量處理方法不能立刻表明失去平衡時(shí)，那么只有比較晚些時(shí)候才會(huì)感覺(jué)到電不平衡。對(duì)這個(gè)失去平衡的操作，則可由下列二點(diǎn)證明：

一一在一相上最早出現(xiàn)不銹鋼耐火材料的磨損，以至使?fàn)t子過(guò)早地修理，并使這相上的不銹鋼耐火材料大量消耗掉；

一一供電不對(duì)稱(chēng)時(shí)的熔化，在熔化終了會(huì)提前降壓，因而使功率消耗大，生產(chǎn)率低。

    1、1、2、失去平衡的記錄和電弧電壓的再均衡：UCE（電調(diào)節(jié)器）是一個(gè)測(cè)量?jī)x器，按實(shí)際時(shí)間計(jì)算想要知道的電值，尤其是每相的單獨(dú)電壓的測(cè)量（次級(jí)回路）和電流的測(cè)量（初級(jí)回路）。計(jì)算和建立每相電流值的計(jì)算方法，或者是對(duì)每個(gè)大的試驗(yàn)周期（熔化、脫炭、精煉）的計(jì)算方法，甚至對(duì)每相電的調(diào)節(jié)范圍都可測(cè)量。

    對(duì)于UCE這個(gè)設(shè)備，能在三相電之間失去平衡時(shí)進(jìn)行記錄，并按計(jì)算公式調(diào)節(jié)電流，以用于電弧電壓再均衡。每一相內(nèi)電弧振幅的偏差降低到低于熔化周期的10%和精煉周期的5%以下。

    1.1、3、再均壓后對(duì)操作結(jié)果的影響：

    在記錄為不平衡時(shí)，測(cè)量的三相線路間不對(duì)稱(chēng)的電弧電壓和傳導(dǎo)率與這些相上不銹鋼耐火材料的消耗相對(duì)應(yīng)：  第一相上總消耗為47%，第二相上總消耗為15%，第三相上總消耗為38%（表1），電弧再均壓后：

    一一三相上不銹鋼材料的消耗應(yīng)當(dāng)相等（表1）；

    一一不銹鋼耐火材料損耗最多的相上，生產(chǎn)過(guò)程中局部消耗不再存在。

    一一由于電弧電壓和功率值的增高，除去不銹鋼耐火材料的額外消耗外：生產(chǎn)率可提高10%。

    1、2，用TCE調(diào)節(jié)電極：

    1、2、1、問(wèn)題的提出：

    在操作人員選定功率程序后，并相應(yīng)地調(diào)節(jié)電規(guī)范時(shí)，電極的調(diào)節(jié)應(yīng)遵守操作規(guī)程。為了維持到所要求的調(diào)整規(guī)范，特別困難的是來(lái)自于供電電壓的波動(dòng)及線路電阻抗的變化。大家知道，線路阻抗按其負(fù)載狀態(tài)，在熔化的過(guò)程中大量增加（圖2）：  實(shí)際線路的電抗(x)大大超過(guò)廢鋼熔化開(kāi)始短路時(shí)測(cè)量的電抗（Xcc）和金屬熔池在接近熔化結(jié)束時(shí)測(cè)量的電抗。

    按所使用的調(diào)節(jié)過(guò)程：一些系統(tǒng)的調(diào)節(jié)可以區(qū)分： 

   ——穩(wěn)定阻抗的調(diào)節(jié)《在此視為很重要的阻抗是電弧阻抗與線路阻抗的向量和》一般是最普通的。

    一一調(diào)節(jié)電弧電壓，在某些文童中對(duì)此很感興趣

    ——電弧穩(wěn)定阻抗的調(diào)節(jié)。

    用TCE調(diào)節(jié)（電極記錄傳感器），在不銹鋼管廠是用液壓?jiǎn)��?dòng)器，分成不同的調(diào)節(jié)等式進(jìn)行研究：一一電弧電壓方程=常數(shù)；一一電弧電阻方程=常數(shù)（類(lèi)似電弧阻抗=常數(shù)）一一有效功率方程=常數(shù)，在此沒(méi)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

    l、2、2、用TCE調(diào)節(jié)

    一一電弧電壓的調(diào)節(jié)：

    電弧電壓的調(diào)節(jié)可以很容易地使三相達(dá)到平衡，但會(huì)出現(xiàn)一些弊�。�

    一一當(dāng)供電電壓變化時(shí)，電流和功率會(huì)有較大波動(dòng)。

    一一由于線路阻抗的變化，熔化周期內(nèi)電流波動(dòng)大，尤其是由于熔化開(kāi)始時(shí)的不穩(wěn)定引起，或是由于廢鋼塌料后再重新開(kāi)始熔煉而電流很弱引起的。

    一一穩(wěn)定電弧的調(diào)節(jié)；

    由制造者進(jìn)行類(lèi)似的調(diào)節(jié)（電弧阻抗），信號(hào)顯示出有效功率平均比率增加，并顯示出操作時(shí)觀測(cè)的真實(shí)情況，以及反映出電網(wǎng)上微小的波動(dòng)。

    用電弧電阻調(diào)節(jié)( Va/I)為常數(shù)：

    一一當(dāng)線路阻抗增加時(shí)，功率隨熔化過(guò)程中線路電路增加而增加，這可從F=0.25（熔化開(kāi)始線路阻抗增加）的計(jì)算曲線開(kāi)始，到接近F=0.15的計(jì)算曲線上（熔化結(jié)束時(shí)線路阻抗較弱）各點(diǎn)的變化確定(圖3a)。

    一一隨著熔化的進(jìn)行，電壓逐漸增加，但增加的不多。

    此調(diào)節(jié)足以保證操作的穩(wěn)定，并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。

    ——有效功率穩(wěn)定時(shí)的調(diào)節(jié)：對(duì)于有效功率穩(wěn)定時(shí)的調(diào)節(jié)可以設(shè)想成：在促使比值Va/l（長(zhǎng)弧）為可能的最高相容性時(shí)，為的是使電弧適應(yīng)熔化過(guò)程線路上本身的負(fù)載狀態(tài)。同樣，熔化開(kāi)始時(shí)，線路的電阻較高，為了保證好的電弧的建立，弧的長(zhǎng)度（和比值Va/l）不是主要的；電的運(yùn)行情況應(yīng)與電弧電阻穩(wěn)定時(shí)調(diào)節(jié)后得到的運(yùn)行情況進(jìn)行比較。在熔化過(guò)程中線路電阻降低，并且所建立的電弧得到改善，弧長(zhǎng)增加（比值Va/l）。

    用有效功率為常數(shù)的這個(gè)調(diào)整方式，電測(cè)記錄可證實(shí)：

    ——熔化過(guò)程的線路上有效功率實(shí)際為常數(shù)(圖4a);

    ——電弧電壓是連貫的，并且在熔化過(guò)程中進(jìn)路上電壓大量增高（由F=0.25計(jì)算曲線到F=0.15的曲線測(cè)得點(diǎn)的變化），而電流值降低。

    同樣，令人滿(mǎn)意的穩(wěn)定情況是，與電弧電阻為常數(shù)時(shí)的調(diào)節(jié)相比，有效功率為常數(shù)時(shí)傾向于調(diào)向較高的電弧電阻值。在巳知電路功率，研究很強(qiáng)的輻射電弧時(shí)的調(diào)節(jié)型式可促使：

    ——因電弧電壓可能比較高，電弧的熱效應(yīng)很好，

    ——由于電流降低，電極消耗減少。

    1、2、3、操作結(jié)果：

    操作的熔化周期中有效功率平均不變，并在精煉周期中電弧的平均電阻值為常數(shù)時(shí)，使用TCE調(diào)節(jié)，當(dāng)電抗不變，使用常規(guī)的調(diào)節(jié)與使用Or CE調(diào)節(jié)的周期進(jìn)行比較，從操作結(jié)果可以估計(jì)出經(jīng)濟(jì)效果。

    可得到的收益是；

    一—能耗降低10KW h/噸，而電極消耗降低0.1公斤／噸，

    —一實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖窍Ｍ�達(dá)到總收益是25KWh/噸和電極消耗為0.25Kg/噸。

    一一另外，除去不銹鋼耐火材料的額外消耗：最初可得到提高生產(chǎn)率10%的經(jīng)濟(jì)效益。

    2、熔化操作，

    2、1、熔化過(guò)程

    電弧爐生產(chǎn)的最佳狀態(tài)勢(shì)必要求：在熔化進(jìn)行過(guò)程中，按每一線路上負(fù)載所特有的性質(zhì)分別進(jìn)行調(diào)整。為了使負(fù)載降低，對(duì)于使用無(wú)燒咀而有冷卻壁板的爐子，這個(gè)調(diào)整同樣是很必要的。

    對(duì)電壓降低時(shí)間的選擇，以及對(duì)于廢鋼熔化有關(guān)的料斗再加料的時(shí)間的選擇：都應(yīng)該與熔化進(jìn)度相適應(yīng)。

    為了確定熔化結(jié)束時(shí)的壓降，在一些爐子上使用了熱傳感器：同樣，在不銹鋼管廠的爐子上用于確定電極桿上再冷卻板水溫提高的測(cè)定，同樣也可以使用電極桿移動(dòng)傳感器，而尤其是料斗重新再加料時(shí)，使用這些傳感器可以提供冶煉的進(jìn)展情況。

    在福斯廠的爐子上使用各種傳感器進(jìn)行熔煉操作，它可以概括為：

    一一水冷板上溫度升高導(dǎo)致壓降；

    一一從電極桿穩(wěn)定移動(dòng)時(shí)起，料斗再進(jìn)行加料。

    為了簡(jiǎn)單介紹電極傳感器的優(yōu)點(diǎn)和預(yù)測(cè)料斗再加料時(shí)的熔化情況：我就不再談壓降的問(wèn)題了，因?yàn)檫@早已成為常規(guī)的事情了。

    2、2、電極位移傳感器的優(yōu)點(diǎn)：

    在熔化過(guò)程中：電極位移傳感器使負(fù)荷有規(guī)律的變化。記錄系統(tǒng)可記下任何一個(gè)信息（圖7）。正如穿井掘進(jìn)速度的變化一樣，按廢鋼的數(shù)量，尤其按其比重，可探測(cè)廢鋼的塌料，這些主要應(yīng)與調(diào)節(jié)電極升高或降低的尺寸成比例。

    由于有電極桿位移距離分析，用計(jì)算機(jī)建立了電極平衡的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上，熔化開(kāi)始時(shí)，廢鋼的電弧起振和塌料時(shí)電極移動(dòng)的距離都比較大，在熔池上當(dāng)起振電弧有規(guī)律時(shí)移動(dòng)量減�。喝刍�結(jié)束，電極穩(wěn)定時(shí)（電極移動(dòng)距離低子穩(wěn)定時(shí)的極限值）能確定以后的加料時(shí)間，并在減少熔化結(jié)束的低功率運(yùn)行周期時(shí)節(jié)省能耗。

    2、3、預(yù)計(jì)再加料的狀況

    表2概括出使用電極位移傳感器時(shí)料斗再加料時(shí)爐子的操作情況。

    在電極穩(wěn)定前的參照周期是，料斗再加料時(shí)一般使用319KWh/t，在操作機(jī)構(gòu)確立的第一個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)再加料時(shí)可以使用30IKW h/t。目前，一些操作設(shè)備會(huì)使這些指標(biāo)越來(lái)越系統(tǒng)化，并使再加料時(shí)達(dá)到290KWh/t，即與參照周期相比預(yù)計(jì)達(dá)到290KW h/t。

    結(jié)    論

    由于安裝了新的檢測(cè)、控制儀表，使得不銹鋼管廠的UHP電弧爐有所改進(jìn)。

    UCE（電控制器）能完成主要電參數(shù)的實(shí)際時(shí)間的測(cè)量和計(jì)算。這樣就能檢驗(yàn)三相電極間電的平衡，這樣的平衡態(tài)可使三相電極上的不銹鋼耐火材料有著同樣的消耗，取消了部份的修補(bǔ)，也使生產(chǎn)率提高。TCE（電極記錄傳感器）具有調(diào)節(jié)電極的能力，它是按照熔化周期內(nèi)實(shí)際功率不變，而在精煉周期內(nèi)Va/I不變進(jìn)行調(diào)節(jié)的，TCE可以節(jié)能，使電極消耗減少，并使三相電極附近的不銹鋼耐火材料有著同樣的持久的消耗量。

    電極位移傳感器是在再裝料時(shí)作為操作設(shè)備使用的，正如為了降低電壓，被用在防止冷卻板水溫升高一樣。

    從傳感器開(kāi)始的動(dòng)力傳輸作為能量的必要補(bǔ)充，尤其是沒(méi)有燃燒器時(shí)更是如此，以達(dá)到每一筐料，每一次出鋼都能使?fàn)t子處于最理想的操作狀態(tài)。