Электрический режим работы дуговых печей

Современные дуговые электрические печи представляют собой очень мощные потребители электроэнергии, характеризуемые слож­ным характером работы. Процесс плавки обычно складывается из трех периодов, отличающихся друг от друга величиной потребляе­мой мощности. Мощность трансформатора используется полностью в период плавления, примерно на 70% — в окислительной и на 50% и менее — в восстановительный периоды.

Для определения оптимального электрического режима работы на каждой ступени строят так называемые «рабочие» электрические характеристики печи (рисунок 1). Для этого опытным путем определяют электрические параметры на печи в режиме холостого хода и корот­кого замыкания.

Оптимальным является режим, обеспечивающий большое зна­чение мощности дуги (полезной мощности) при достаточно высоких значениях электрического коэффициента полезного действия и коэфциента использования мощности. Для приведенных на рисунок 1 условий номинальной следует считать силу тока, равную при­мерно 18000 А.

Поддержание электрического режима на каждой ступени напря­жения в пределах, близких к оптимальному, осуществляется авто­матическими регуляторами.

На электропечах применяют релейно-контакторные регуляторы типа РРТ, регуляторы с электромашинными усилителями типа РМД, электрогидравлические регуляторы типа АРРГ, бесконтактные регу­ляторы с электромагнитными усилителями типа РБС, регуляторы на тиристорах типа СТУ-022 и др.

У регулятора релейно-контакторного типа предусмотрена одна ступень скорости на подъем и одна на спуск электрода. Скорость подъема и опускания не увязывается с величиной отклонения регулируемого параметра от заданного, поэтому разработано несколько конструкций регуляторов, реагирующих на величину рассогласо­вания параметров. Для них характерна переменная скорость пере­мещения электродов, пропорциональная величине отклонения пара­метров от заданного режима.

Такие регуляторы отличаются повышенной чувствительностью и меньшей инерционностью. Так, чувствительность релейно-контакторного регулятора составляет примерно ±30% от заданного режима, гидравлического регулятора ±10% , а применяемого в последнее время бесконтакторного электронного регулятора с магнит­ными усилителями типа РБС ±3% .

Регулятор мощности на тиристорах типа СТУ-022 (рисунок 2) работает следующим образом. При номинальном электрическом режиме на выходе схемы сравнения напряжение равно нулю. Паде­ния напряжения на сопротивлениях R₁ и R₂ равны и противопо­ложны по знаку. При этом фазосдвигающее устройство не формирует импульсов управления, тиристоры УВ₁—УВ₆ заперты и ток в цепи якоря двигателя перемещения электрода отсутствует. При отклоне­нии силы тока дуги от заданного на выходе схемы сравнения по­является напряжение разбаланса U. Усилитель мощности УМ выдает сигнал ФСУ на формирование импульсов управления соответствующей выпрямительной группой УВ₁—УВ₃ или УВ₄—УВ₆ тиристорного преобразователя. В цепи якоря двигателя М возни­кает ток определенной полярности, и двигатель перемещает электрод в нужном направлении. По мере перемещения электрода величина напряжения U и уменьшается до нуля, и двигатель останавливается.

Предусмотрено также ручное дистанционное управление. Регу­лятор можно применять на печах емкостью от 3 до 200т. Зона чув­ствительности регулятора может быть доведена до 1%. Время разгона и торможения двигателя не превышает 0,3—0,5с. Скорость перемещения электрода составляет 3—4 м/мин, т.е. заметно больше, чем в случае применения широко распространенных регуляторов с электромашинными усилителями.

Применение ре1улятора СТУ-022 вместо регуляторов с машин­ным усилителем обеспечило повышение производительности печи и снижение удельного расхода электроэнергии. В результате сокра­щения длительности контакта электродов с металлом уменьшается науглероживание металла и улучшается качество выплавленной стали.

Исполнительные механизмы регуляторов мощ­ности дуговых электропечей по типу привода подразделяют на элек­тромеханические, объемно-гидравлические и дроссельно-гидравли­ческие. Исполнительные механизмы должны быть надежными в ра­боте, удобными для ремонта и обслуживания, исключать поломки электродов при упоре в шихту в ручном режиме управления и в не токопроводящий скрап — при автоматическом регулировании. Кине­матическая связь двигателя с электродом должна быть максимально жесткой, без зазоров. Привод должен исключать возможность опу­скания электродов под действием собственной силы тяжести, обеспе­чивать быстрый разгон, быстрое торможение механизма и макси­мально возможную скорость перемещения электродов.

В качестве привода исполнительных механизмов применяют шунтовые двигатели постоянного тока, дающие возможность плавно изменять число оборотов, легко и быстро осуществлять остановку, сводить до минимума время, необходимое для изменения направле­ния вращения. Двигатели питаются током от усилителей автомати­ческих регуляторов.