Elektrisk udstyr til lysbueovne

Bueovnsanordning

Hovedformålet med lysbueovne er at smelte metaller og legeringer. Der er direkte og indirekte lysbueovne. I lysbueovne med direkte fyring brænder lysbuen mellem elektroderne og det smeltede metal. I indirekte lysbueovne - mellem to elektroder. De mest udbredte er de direkte opvarmede lysbueovne, der bruges til at smelte jernholdige og ildfaste metaller. Indirekte lysbueovne bruges til at smelte ikke-jernholdige metaller og nogle gange støbejern.

Lysbueovnen er en foret skal omsluttet af en hvælving, elektroderne sænkes inde gennem en åbning i hvælvingen, som går i indgreb i elektrodeholdere, som er forbundet med føringerne. Afsmeltningen af ​​ladningen og bearbejdningen af ​​metal sker på grund af varmen fra elektriske lysbuer, der brænder mellem ladningen og elektroderne.

En spænding på 120 til 600 V og en strøm på 10-15 kA påføres for at opretholde lysbuen. Lavere værdier af spændinger og strømme gælder for ovne med en kapacitet på 12 tons og en kapacitet på 50.000 kVA.

Udformningen af ​​lysbueovnen giver dræning af metal gennem en drænpumpe. Slaggen pumpes gennem et arbejdsvindue skåret i kappen.

Elektrisk lysbueovn: 1 — stållegeme; 2 - ildfast foring; 3 — ovntag; 4 - elektroder; 5 — mekanisme til at løfte elektroderne; 6 - regnbue

Teknologisk proces med at smelte metal i en lysbueovn

Behandlingen af ​​den faste ladning, der er ladet i lysbueovnen, starter fra smeltetrinnet, på dette stadium antændes lysbuen i ovnen, og smeltningen af ​​ladningen under elektroderne begynder. Når ladningen smelter, falder elektroden og danner accelerationsbrønde. Et karakteristisk træk ved smeltetrinnet er den ubehagelige afbrænding af en elektrisk lysbue. Den lave lysbuestabilitet skyldes den lave temperatur i ovnen.

Overgangen af ​​buen fra en ladning til en anden, såvel som adskillige afbrydelser af lysbuen fra operationelle kortslutninger, som er forårsaget af kollaps og bevægelser af ledende stykker af ladningen. Andre stadier af metalbearbejdning er i flydende tilstand og er karakteriseret ved stille afbrænding af lysbuer. Der kræves dog en bred vifte af driftskontrol og høj nøjagtighed for at opretholde strømtilførslen til ovnen. Effektstyring sikrer den nødvendige fremdrift af den metallurgiske reaktion.

De overvejede egenskaber ved den teknologiske proces kræver fra lysbueovnen:

1) Evne til at reagere hurtigt på operationelle kortslutninger og lysbueafbrydelser, hurtigt genoprette normale elektriske forhold og begrænse driftskortslutningsstrømme til acceptable grænser.

2) Fleksibilitet til at styre ovnens strømtilførsel.

Elektrisk udstyr til lysbueovne

Installationen af ​​en lysbueovn omfatter, udover selve ovnen og dens mekanismer med elektrisk eller hydraulisk drev, og yderligere elektrisk udstyr: en ovntransformator, ledninger fra transformeren til lysbueovnens elektroder — den såkaldte netværk, distributionsenhed (RU) på højspændingssiden af ​​transformeren med ovnkontakter; magt regulator; dashboards og konsoller, kontrol og signalering; programmeringsenhed til styring af ovndriftstilstanden osv.

Lysbueovnsinstallationer er store forbrugere af elektricitet, deres enhedskapaciteter måles i tusinder og titusindvis af kilowatt. Elforbruget til smeltning af et ton fast fyld når op på 400-600 kWh-t. Derfor tilføres ovnene fra 6, 10 og 35 kV netværk gennem ovntrinstransformatorer (de maksimale spændingsværdier for transformatorernes sekundære linje er normalt i området op til 320 V for små og mellemstore ovne kapacitet og op til 510 V for store ovne).

I denne henseende er ovninstallationer kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​en speciel ovntransformatorstation med en transformer og koblingsudstyr. I de nye installationer anvendes skabe fra komplette distributionsenheder (KRU) fremstillet efter ensartede skemaer. Ovn understationer er placeret i umiddelbar nærhed af ovnene. Paneler og kontrolpaneler til installation af lysbuestålovne med en kapacitet på op til 12 tons placeres inde i ovntransformatorstationen med servicekontrolpanelerne fra butikken (fra arbejdsplatformen). For større ovne kan separate kontrolrum forsynes med et bekvemt udsyn til ovnens arbejdsvinduer.

Elektriske lysbueovne forbruger betydelige strømme, målt i tusinder og titusinder af ampere. Sådanne strømme skaber store spændingsfald selv med små aktive og induktive modstande i elektrodeforsyningskredsløbene. Som følge heraf placeres ovntransformatoren i umiddelbar nærhed af ovnen i en speciel ovntransformatorstation. Kredsløbene, der forbinder ovntransformatoren og ovnelektroderne og har en kort længde og kompleks struktur, kaldes kort netværk.

Det korte netværk af en lysbueovn består af en samleskinne i et transformerkammer, en fleksibel kabelstreng, rørskinne, en elektrodeholder og en elektrode, der bevæger sig sammen med vognen. I lysbueovne med en kapacitet på op til 10 tons bruges en "stjerne af elektroder" -skema, når ovntransformatorens sekundære viklinger er forbundet i et delta ved udgangen af ​​kammeret. Andre ordninger for et kort netværk, der gør det muligt at reducere dets reaktans, bruges til mere kraftfulde ovne.

Squirrel cage-induktionsmotorer vurderet til 380 V ved 1-2 kW i små ovne op til 20-30 kW i større ovne er almindeligt anvendt i elektriske drev af ovnmekanismer. Motorer af drev til at bevæge elektroder - jævnstrøm leveret af en elektrisk maskine eller magnetiske forstærkere, såvel som af tyristorkonvertere. Disse drev er en del af en uafhængig enhed - en ovnkraftregulator.

I ovne med en kapacitet på mere end 20 tons, for at øge produktiviteten og lette stålproducenternes arbejde, er der enheder til blanding af et flydende metalbad baseret på princippet om et bevægende magnetfelt.En stator med to viklinger er placeret under bunden af ​​ovnen af ​​ikke-magnetisk materiale, hvis strømme er 90 ° ude af fase. Det rejsefelt, der skabes af statorviklingerne, driver metallagene. Når du skifter spolerne, er det muligt at ændre metallets bevægelsesretning. Frekvensen af ​​strømmen i omrørerens statoren er fra 0,3 til 1,1 Hz. Enheden drives af en frekvensomformer på en elektrisk maskine.

Motorer, der betjener mekanismerne i lysbueovne, fungerer under vanskelige forhold (støvet miljø, tæt placering af stærkt opvarmede ovnstrukturer), derfor har de et lukket design med varmebestandig isolering (kran-metallurgisk serie).

Ovn transformator enheder

Lysbueovnsinstallationer bruger specialdesignede trefasede olienedsænkede transformere. Ovntransformatorens effekt er, efter kapaciteten, den næstvigtigste parameter for lysbueovnen og bestemmer varigheden af ​​metalsmeltning, hvilket i væsentlig grad påvirker ovnens ydeevne.Den samlede tid for smeltning af stål i en lysbueovn er op. til 1-1,5 time for ovne med en kapacitet på op til 10 tons og op til 2,5 timer for ovne med en kapacitet på op til 40 tons.

Spændingen på lysbueovnen under smeltning skal ændres over et ret bredt område. I det første trin af smeltningen, når skrotet smeltes, skal der indføres maksimal effekt i ovnen for at fremskynde denne proces. Men med en kold ladning er lysbuen ustabil. Derfor, for at øge effekten, er det nødvendigt at øge spændingen. Varigheden af ​​smeltetrinnet er 50 % eller mere af den samlede smeltetid, mens 60-80 % af elektriciteten forbruges.I andet og tredje trin - under oxidation og raffinering af flydende metal (fjernelse af skadelige urenheder og forbrænding af overskydende kulstof), brænder lysbuen mere stille, temperaturen i ovnen er højere, og lysbuens længde øges.

For at undgå for tidlig skade på ovnens beklædning forkortes lysbuen ved at sænke spændingen. For ovne, hvori forskellige typer metal kan smeltes, ændres smeltebetingelserne i overensstemmelse hermed og dermed de nødvendige spændinger.

For at give mulighed for at regulere spændingen af ​​lysbueovne er transformatorerne, der fodrer dem, lavet med flere lavspændingstrin, normalt med omskiftning af hanerne til vikling af højspænding (12 eller flere trin). Transformatorer med en kapacitet på op til 10.000 kV-A er udstyret med en udløsningsanordning. Kraftigere transformere har en belastningskontakt. Til små ovne bruges to til fire trin, såvel som den enkleste metode til spændingsregulering - at skifte højspændingsviklingen (HV) fra delta til stjerne.

For at sikre en stabil lysbueforbrænding og begrænse overspændinger under kortslutning mellem elektroden og ladningen med 2-3 gange den nominelle elektrodestrøm, bør den samlede relative reaktans af installationen være 30-40%. Reaktansen af ​​ovntransformatorer er 6-10%, kort netværksmodstand for små ovne er 5-10%. Derfor er der på HV-siden af ​​transformeren til ovne med en kapacitet på op til 40 tons tilvejebragt en opstrømsreaktor med en modstand på omkring 15-25%, som er inkluderet i transformerbloksættet. Reaktoren er designet som en umættet kerne choke.

Alle lysbueovns krafttransformatorer er forsynet med gasbeskyttelse. Gasbeskyttelse, som hovedbeskyttelsen af ​​ovntransformatoren, udføres i to trin: det første trin påvirker signalet, det andet slukker for installationen.

Automatisk effektstyring af lysbueovne. For at sikre normal og højtydende drift er lysbueovne udstyret med automatiske effektregulatorer (AR), som opretholder konstanten af ​​den givne strøm af lysbuen. Driften af ​​den automatiske lysbueovns effektregulator er baseret på at ændre elektrodernes position i forhold til belastningen - i lysbueovne med direkte opvarmning eller i forhold til hinanden i lysbueovne med indirekte varme, dvs. i begge tilfælde bruger lysbueovne længderegulering. Drivanordningerne er oftest elektriske motorer.

Regulering af de elektriske tilstande af en lysbueovn

Undersøgelse af strukturerne giver mulighed for at vise de mulige måder at justere dens elektriske tilstand på:

1) Ændring af forsyningsspændingen.

2) Ændring i lysbuemodstand dvs. ændring i dens længde.

Begge metoder bruges i moderne installationer. Grov justering af tilstanden udføres ved at skifte trinene i transformatorens sekundære spænding præcist - ved hjælp af bevægelsesmekanismen. Mekanismerne til at flytte elektroderne styres ved hjælp af automatiske strømregulatorer (AWS).

Arbejdsstedet for lysbueovne skal give:

1) Automatisk lysbuetænding

2) Automatisk fjernelse af lysbuebrud og operationelle kortslutninger.

3) Responshastigheden er omkring 3 sekunder, når lysbueafbrydelserne af den operationelle kortslutning er elimineret

4) Den aperiodiske karakter af reguleringsprocessen

5) Evne til jævnt at ændre ovnens indgangseffekt inden for 20-125% af den nominelle og opretholde den med en nøjagtighed på 5%.

6) Stopning af elektroderne, når forsyningsspændingen forsvinder.

Den aperiodiske karakter af kontrolprocessen er nødvendig for at udelukke sænkningen af ​​elektroderne af det flydende metal, som kan carbonisere det og ødelægge smeltningen, samt for at udelukke brud på elektroderne, når de kommer i kontakt med den faste ladning. Overholdelse af dette krav giver beskyttelse mod ovennævnte tilstande i tilfælde af en nød- eller driftsnedlukning af ovnen.

Elektriske lysbueovne som forbrugere af elektricitet

Elektriske lysbueovne er en kraftfuld og ubehagelig forbruger af strømsystemet. Det fungerer med en lav effektfaktor = 0,7 - 0,8, den strøm, der forbruges fra netværket, varierer under smeltning, og den elektriske tilstand er kendetegnet ved hyppige strømstød, op til lysbuebrud, operationelle kortslutninger. Lysbuer genererer højfrekvente harmoniske, som er uønskede for andre forbrugere og forårsager yderligere tab i strømnettet.

For at øge effektfaktoren kan kondensatorer forbindes til strømskinnerne på hovedstrømtransformatorstationen, der forsyner grupperne af ovne, da med strømstød reaktiv effekt svinger inden for store grænser, er det nødvendigt at sikre muligheden for hurtigt at ændre denne kapacitet. Til sådan regulering kan du bruge højspænding tyristorkontakterstyret af kredsløbet for at holde CM tæt på 1. For at bekæmpe højere harmoniske bruges filtre tunet til de mest intense harmoniske.

Fordelingen af ​​ovnunderstationer til uafhængig strømforsyning forbundet med andre forbrugere til spændinger på 110, 220 kV er meget udbredt. I dette tilfælde kan forvrængning af strøm- og spændingskurver for andre forbrugere holdes inden for acceptable grænser.