电炉的电力方法技术

一种用于一电炉(11)的电力方法，所述电力方法用以调节，与所述主频率(fr)不相关的，多个电极的一电源电压(Ua)与一电源电流(Ia)的电力频率(fa)。电力频率(fa)。电力频率(fa)。

【技术实现步骤摘要】
电炉的电力方法
[0001]本申请为申请号201980036926.7、申请日2019年04月24日、专利技术名称“电炉的电力方法及相应的设备”的分案申请。


[0002]本专利技术涉及一种用于电炉的电力方法以及相应的控制设备。
[0003]特别地，本专利技术应用在用于熔化金属材料的电炉领域。
[0004]本专利技术的优选实施例尽管是非限制性的，但意在用于三步电炉。

技术介绍

[0005]一种电炉的熔化循环通常提供以下操作步骤：
[0006]通过从上方卸下的料篮(basket)或通过装有废钢及/或直接还原铁(DRI)的连续装载运输设备将金属材料(通常是废钢)装入电炉中；
[0007]产生电弧，在此期间，电极朝着金属材料下降，直到它们触发在电极的端部与待熔化的材料之间所产生的熔化电弧；
[0008]在穿孔步骤中，利用所产生的电弧在金属材料层上进行穿孔，在此期间，开始废钢的实际熔化使它们完全熔解；
[0009]在熔化步骤中，形成已熔化金属浴池(molten metal bath)；
[0010]在精炼步骤中，通过添加化学成分来精炼已熔化材料以调节浴池的温度以及钢的碳含量及/或定义钢的期望合成物；
[0011]在可能的去渣之后，将电炉中存在的已熔化材料取出。
[0012]装载、电弧产生及穿孔操作可以在单个熔化循环期间重复进行多次。例如，在电炉中的金属材料的第一装填及装填物的熔化之后，可以在进行已熔化材料的精炼之前进行另一金属材料的装填以及其随后的熔化。
[0013]在连续装填熔化过程中，上述熔化循环是不同的，并且通常可将第一个料篮装载入电炉中，随后进行熔化以产生足够的液体后跟水平(liquid heel level)，并随后将要熔化的材料连续引入以达到要被取出的期望数量。
[0014]在连续装填金属工艺的情况下，可以在工艺开始时仅提供穿孔步骤，当装填第一个料篮的材料时，在材料通过料篮以不连续方式装填的情况下，每次将新料篮的材料装入电炉时，可以提供穿孔步骤。
[0015]在穿孔步骤期间，电极之间的电弧及金属材料的装填具有非常不稳定的行为，随着熔化的进行逐渐改善。同时，这引起所吸收的功率的意外与突然变化，这也对主电源网络产生负面影响，可能损坏通过电源网络供电的用户设备。
[0016]实际上，在穿孔与熔化期间，所收集的且尚未熔化的废钢会在电极上坍塌，从而产生短路状态，这反应到显着降低可用于熔化操作的有功功率及迅速增加市电电网所吸收的电流。
[0017]随着熔化的进行，也就是说，当电弧被固体材料或泡沫液体(炉渣)适当地屏蔽时，
电弧的行为变得越来越稳定，从而以这种方式增加了电弧的长度，因此也增加传递到待熔化材料的热功率。电压与电弧长度根据熔化过程进行调节以防止耐火材料过度磨损。
[0018]为了限制电网上不想要的影响，已知道通过连续调节至少电极的位置以及施加给电极的电压与电流参数来进行快速调节供给到炉子的功率。
[0019]特别地，在过程的每个步骤中适当地调节电压与电流参数以及电极的位置。
[0020]电极相对于待熔化材料的位置决定了电弧的长度；此外，由于电弧的长度是电流
‑
电压
‑
阻抗之间相互依存的函数，因此有必要增加施加的电压以支撑电弧并且防止电弧关断，通过降低功率因数在穿孔步骤牺牲了有功功率，并且因此降低性能，而有利于无功功率。相反地，如果电弧缩短，则电流增加，电弧所提供的功率不受控制地增加，并且可能损坏电炉或其拱顶。
[0021]图1示意性地显示在具有三个料篮的熔化循环的馈送期间要施加到电极的电参数的参考值或设定点值，也就是说，在料篮中，提供将第一篮金属材料装载进炉子，将其熔化，再装载第二篮金属材料，也将其熔化，装载第三篮金属材料，且将其熔化，然后精炼所获得的全部液态材料。
[0022]可能注意到，电流、电压与功率的电参数遭遇变化，然而电极的电源频率(power frequency)在熔化循环期间保持不变，保持与电源频率相同。
[0023]作为第一近似，相等的电弧电压、电流与电极及待熔化的物质之间的距离成比例。关联到特征电源电压曲线，对于提供达到电弧的参考电流的给定功能条件，通过调节电极与待熔化的物质之间的距离，实现稳定的电弧条件，即随时间的恒定电流条件。
[0024]已知类型的电源设备通常包括多抽头变压器，即，提供可以关联到所需功率选择性地设置的多个变换比。变压器通常将在中压的电力网提供的电压变换成适合于为电极供电的电压。
[0025]通过变压器的抽头及电极高度的连续调节，可能遵循期望的阻抗/导纳点，并且因此调节电弧电压及电弧长度，以确定熔化功率。
[0026]然而，因为废钢的崩塌导致相应的电弧长度等于零的该些步骤的短路，这些已知类型的电源设备还具有与从电力网络获取的瞬时功率吸收的广泛变化有关的缺点，并且这特别发生在穿孔期间。
[0027]在穿孔期间中，给定为炉子在功率吸收的可变性，产生主电压波动，从而引起所谓的闪烁现象。为了限制所述闪烁效应，由于熔化过程在电流波动方面可能变化很大，因此在电压降方面，给定同样频率，重要的是尝试保持电弧尽可能稳定。
[0028]为了具有用于稳定电弧的必要条件，针对确定网络的电源频率，系统通过适当地选择电路必须有的感抗值来制定尺寸。在设计步骤中适当制定尺寸的总电抗是通过导体、变压器及可能的附加电抗器的电抗的总和来获得的。
[0029]根据要达到的电抗值确定在电炉的电力系统中的附加电抗器。额外的电抗器可以干预无功功率相对于有功功率的管理(实际上，电抗会在电路的电流与电压之间产生相位差，从而调节功率因数)，因此影响电弧的稳定性。
[0030]现有技术包括文献DE 3035508。所述文献涉及一种系统，在所述系统中以一般方式通过转换器单元改变电炉的电源频率。
[0031]本专利技术的一个目的是完善一种用于电炉的电力方法，所述电力方法增加熔化过程
的效率。
[0032]本专利技术的另一个目的还在于完善一种用于电炉的电力方法，所述电力方法减少甚至消除电炉的电力波动所产生的负面影响。
[0033]本专利技术的另一个目的还在于完善一种用于电炉的电力方法，所述电力方法可以减少每个熔化循环的时间。
[0034]本专利技术的另一个目的是提供一种用于电炉的电力设备，所述电力设备是简单且经济的。
[0035]本专利技术的另一个目的是提供一种用于电炉的电力设备，所述电力设备是有效的并且减少了每个熔化循环的时间。
[0036]本专利技术的另一个目的是提供一种用于电炉的电力设备，所述电力设备具有有限的体积，同时仍然可以达到允许设备正常运行的电抗值。
[0037]申请人已经设计、测试及实施了本专利技术以克服现有技术的缺点并且获得这些以及其他目的及优点。

技术实现思路

[0038]在独立权利要求中阐述及表征了本专利技术，然而从属权利要求描述了本专利技术的其他特征或主要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于一电炉(11)的电力方法，其特征在于：所述电力方法包括：使用一电网(16)来供应具有一预定主频率(fr)的一主电压(Ur)及一主电流(Ir)；使用一变压器(15)将所述主电压(Ur)及所述主电流(Ir)变换为一基础电压(Ub)及一基础电流(Ib)，所述基础电压(Ub)及所述基础电流(Ib)是选择性地可设定的且具有实质上等于所述主频率(fr)的一基础频率(fb)；通过多个整流器(19)将所述基础电压(Ub)及所述基础电流(Ib)进行整流，以获得一直流电压及电流；通过多个转换器(20)，将所述直流电压及电流转换为一交流电源电压(Ua)及电源电流(Ia)，所述交流电源电压(Ua)及所述电源电流(Ia)通过连接到所述转换器(20)的一控制与命令单元(21)是选择性地可设定的；将所述电源电压(Ua)及所述电源电流(Ia)馈送到所述电炉(11)的多个电极(13)，在所述电炉中进行熔化循环，其中所述熔化循环依次至少包括一熔化步骤及一精炼步骤，其中在所述电炉(11)的所述熔化循环的每个步骤期间，多个调节装置(22)调节，与所述主频率(fr)不相关的，所述交流电源电压(Ua)及所述电源电流(Ia)的一电力频率(fa)、可能也是瞬时的，得到所述电炉(11)的所述电力设备(10)的电抗的一个调节，所述电力频率(fa)在所述熔化循环的期间变化，使得在所述熔化步骤中，所述电力频率(fa)至少具有一第二值(f2)，而且在所述精炼步骤中至少具有低于所述第二值(f2)的一第三值(f3)。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：熔化过程至少包括对金属材料(M)进行穿孔的一穿孔步骤，所述穿孔步骤中的电力...

【专利技术属性】
技术研发人员：恩受，
申请(专利权)人：达涅利机械设备股份公司，
类型：发明
国别省市：