CN1167830A - 直流电弧电渣加热钢包炉及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种直流电弧电渣加热钢包炉及其控制方法，属于带加热功能的炉外精炼设备，用于电炉和转炉钢的二次精炼。本发明将一个信号极9预埋在钢包的耐火材料包衬内，直接与钢液12和钢包壳11相连接，两根石墨阳极的端部浸埋在渣液中。将信号极作为控制冶炼时的电压参考点，通过控制阳极端部与钢液之间的电渣电压来控制阳极端部埋入渣液中的深度。本发明结构和方法简单，容易实现，可有效地防止增碳。

Description

直流电弧电渣加热钢包炉及其控制方法

本发明涉及一种新型的直流电弧-电渣加热钢包炉，属于带加热功能的炉外精炼设备，尤其适用于出钢量为20吨左右的电炉和转炉钢的二次精炼。

为了实现多炉连铸、提高钢坯质量、提高生产率，转炉流程需要带加热功能的炉外精炼设备来实现钢液温度及成分的控制；电炉流程需要带加热功能的炉外设备来缩短冶炼时间，实现钢液温度的最佳控制。钢包炉(LF)是常用的带加热功能的炉外精炼设备。

目前使用的单电弧三顶石墨电极直流钢包炉采用一根顶阴极产生电弧，两根回路阳极埋于渣中，阳极端部置于钢渣界面。它只有一个中心电弧，包壁热负荷小，包衬寿命长。但由于阳极端面很难确保不进入钢液而导致钢水增碳；此外仅有中心热源影响了钢液温度均匀分布和加热速度提高。

为此，本发明提供一种新型的单电弧三顶电极直流钢包炉及其控制方法。即直流电弧-电渣加热钢包炉，该钢包炉采用信号电极控制回路阳极电压，实现阴极电弧阳极电渣加热。

本发明实现方法为：

本发明的直流电弧-电渣加热钢包炉采用预埋在耐火材料包衬内并直接与钢液及钢包壳相连接的信号极作为控制冶炼时的电压参考点，两根石墨阳极的端部埋在具有一定电阻的渣液中。通过控制阳极端部与钢液之间的电渣电压来控制阳极端部埋入渣液中的深度。

本发明的钢包炉控制电参数关系如下：

U＝U_ARC＋U_ES

I_ARC＝I_ES1＋I_ES2

P＝U_ARC×I_ARC＋U_ES(I_ES1＋I_ES2)

其中：U-负载电压      U_ARC-电弧电压

      U_ES-电渣电压   I_ARC-阴极电流

      I_ES1-阳极1电流 I_ES2-阳极2电流

      P-加热的功率

下面结合附图对本发明详细描述：

图1是本发明的直流电弧-电渣加热钢包炉原理图。

本发明的钢包炉为具有独特的信号极的单电弧三顶电极钢包炉。其中石墨电极5位于钢包的中心部位，两根电位相同的石墨阳极1、2位于阴极5的两侧。三根电极的轴线位于同一平面，平行于变压器纵剖面。电极由把持器夹持通过液压系统控制可分别沿导向立柱上下移动。电极位移显示器指三根电极与液面的相对位置。信号极9预埋在钢包的耐火材料包衬内，直接与钢液12及钢包壳11相连接，信号极的材质为金属或其它导电材料。信号极9与限流电阻8、辅助电源7、二极管6及两根石墨阳极1、2串联在一起，用于确保在冶炼开始时阳极处于渣层内。

本发明的直流电弧-电渣加热钢包炉的控制方法为：

钢包炉内钢液12、渣液3、两根石墨电极1、2、二极管6、辅助电源7、限流电阻8和信号极9构成阳极回路。通过信号极9测出两根石墨阳极1、2的端部与钢液12之间的电渣电压U_ES，U_ES值的大小与阳极端部浸埋在渣液层内深度成反比关系。保持电渣电压U_ES值在某一范围，便可使根阳极端部处于渣液层内相应位置阳极定位完成之后，切断辅助电源7，下降阴极5，当阴极接触渣液表面时开始自动引弧。在精炼过程中，保持阳极电压U_ES值一定，调整两阳极位置，使I_ES1＝I_ES2，实现电弧-电渣加热。

本发明中阳极-电渣电压U_ES的具体控制过程如下：

钢包进入加热工位前，阳极1、2和阴极5均位于渣液表面之上方。钢包到位开始加热之前，先降下其中一根阳极1，该阳极接触到渣液表面时，由钢液12、渣液3、石墨阳极1、二极管6、辅助电源7、限流电阻8和信号极9构成的阳极回路接通，U_ES值迅速减小出现负跳变，此时将阳极位置显示置零。随即将该阳极上抬，使其离开渣液面，再下降另一根阳极2直至与渣面接触，位置显示置零。同时下降两根阳极，使其浸埋在渣液之中。切断辅助电源7，合上高压，下降阴极5。当阴极5接触渣液表面时自动开始引弧。在精炼过程中根据U_ES值的变化，调节两阳极在渣层中的位置，使阳极与信号极之间电压保持在15V～30V范围内，并使两阳极电流I_ES1与I_ES2保持均衡，实现电渣加热。控制阳极电压的大小可控制电渣加热的比例。

直流电弧-电渣加热钢包炉与现有单电弧三顶电极直流钢包炉相比较具有以下特点及优点：

1)采用带信号极的控制系统，使顶阳极端面距金属液保持一定距离，有效地防止增碳。

2)采用带信号极的控制系统，实现两个阳极区的电渣加热，提高热效率，有利于金属熔池温度均匀。通过调节U_ES可调节电弧与电渣供热比例。

3)在相同的负载电压条件下，电弧电压较低，有利于埋弧操作。

4)电渣过程的存在有利于改善熔渣的脱硫效果。

直流电弧-电渣加热钢包炉可采用两个完整独立的自动控制系统-计算机控制系统和模拟系统，可以随时切换，以保证精炼过程不因出现故障而中断。

直流电弧-电渣加热钢包炉具有为上述两个自动控制系统公用的信号系统。

Claims (4)

1.一种直流电弧电渣加热钢包炉，其特征在于一个信号极(9)预埋在钢包的耐火材料包衬内，直接与钢液(12)和钢包壳(11)相连接，两根石墨阳极(1)、(2)的端部浸埋在渣液(3)中，信号极(9)与限流电阻(8)，辅助电源(7)，二极管(6)和两根石墨阳极(1)、(2)串联在一起，并和钢液(12)，渣液(3)构成阳极回路。

2.如权利要求1所述的钢包炉，其特征在于所说的信号极(9)的材质为金属或其它导电材料。

3.一种用于权利要求1所述的直流电弧电渣加热钢包炉的控制方法，其特征在于采用预埋在耐火材料包衬内并直接与钢液及钢包壳相连接的信号极作为控制冶炼时的电压参考点，两根石墨阳极的端部埋在具有一定电阻的渣液中，通过控制阳极端部与钢液之间的电渣电压来控制阳极端部埋入渣液中的深度。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所说的电渣电压UES的控制过程为：

钢包进入加热工位前，阳极(1)、(2)和阴极(5)均位于渣液表面之上方，钢包到位开始加热之前，先降下其中一根阳极(1)，该阳极接触到渣液表面时，由钢液(12)、渣液3、石墨阳极(1)、二极管(6)、辅助电源(7)、限流电阻(8)和信号极(9)构成的阳极回路接通，U_ES值迅速减小出现负跳变，此时将阳极位置显示置零，随即将该阳极上抬，使其离开渣液面，再下降另一根阳极(2)直至与渣面接触，位置显示置零，同时下降两根阳极(1)、(2)，使其浸埋在渣液之中，切断辅助电源(7)，合上高压，下降阴极(5)，当阴极(5)接触渣液表面时自动开始引弧，在精炼过程中根据U_ES值的变化，调节两阳极在渣层中的位置，使阳极与信号极之间电压保持在15V～30V范围内，并使两阳极电流I_ES1与I_ES2保持均衡，实现电渣加热，控制阳极电压的大小可控制电渣加热的比例。