Материал: Каблуковский А.Ф. Перспективы развития электрометаллургии

Комплексная автоматизация управления технологическим процессом позволит более правильно эксплуатировать плавиль­ ный агрегат и стандартизировать все операции плавки. Разнооб­ разная контрольно-измерительная аппаратура будет улавливать те или иные отклонения отдельных технологических параметров от заданных величин, суммировать их и подавать соответствую­ щие указания исполнительным приборам и механизмам. Послед­ ние будут устранять отклонения и выравнивать процесс плавки. Применение на некоторых печах счетно-вычислительных машин в системе регуляторов положения электродов и непрерывное из­ мерение температуры металла, шлака, футеровки и тепловых потерь по ходу плавки является началом комплексной автомати­ зации управления технологией электроплавкй.

Для регулирования положения электродов в печи по ходу плавки применяют автоматические регуляторы. Изменение под­ водимой мощности в тот или иной период плавки осуществляют

путем изменения вторичного напряжения или тока дуги. Повы­ шение или понижение напряжения требует отключения печи и выполняется ограниченное число раз за плавку. В течение остального времени подводимую мощность регулируют измене­ нием силы тока дуги. Необходимую силу тока при данном на­ пряжении поддерживают изменением длины дуги (сопротивле­ ния дуги), т. е. путем подъема или опускания электрода. К не­ достаткам существующих устройств автоматического регулиро­ вания следует отнести:

а) невозможность точного соблюдения установленного элек­ трического режима плавки;

б) значительные отклонения фактических значений силы то­ ка (+15—20%) от заданных;

в) зависимость среднего значения полезной мощности печи от изменения напряжения сети (первичного), сопротивления то­ коподводящей сети и от количества и характера возмущений.

В целях совершенствования старых и создания новых мето­ дов и устройств управления процессом введения электроэнергии в печь на ряде печей в схему электромашинных регуляторов вве­ дены специальные вычислительные устройства [8] (рис. 9).

Работа вычислительного устройства (ВУ) по управлению ко­ личеством вводимой в печь электроэнергии заключается в сле­ дующем.

ВУ работает совместно с электромашинным регулятором, ко­

торый регулирует длину дуги. Токи от трансформатора тока и фазового напряжения, пропорциональные току и напряжению ду­ ги, в схеме регулятора направляются встречно и сравниваются между собой. Когда электрический режим плавди соответствует заданному, разность токов равна нулю. В случае отклонения ре­ жима от заданного, например увеличения тока дуги,- возникает разность токов, которая вызывает появление тока в управляю­ щей обмотке электромагнитного усилителя (ЭМУ) и напряже-

ния на двигателе перемещения электрода. В этом случае двига­ тель поднимает электрод до тех пор, пока не восстановится нуж­ ное значение тока. Если увеличится напряжение дуги, то двига­ тель опускает электрод. Так происходит каждый раз, когда на­

рушается электрический режим плавки, т. е. нарушается опре­ деленное заданное соотношение между током и напряжением дуги.

Режим по ходу плавки не остается постоянным. В зависимо­ сти от периода плавки и от температуры металла подводимую к печи мощность приходится изменять. Для этого в современных электромашинных регуляторах существует регулировочный авто­ трансформатор (ЛАТР), которым устанавливается нужное со­ отношение между током и напряжением дуги. Эту операцию по ходу плавки периодически выполняет оператор на пульте управ­ ления вручную.

Регулируя положение электродов, автоматический регулятор только восстанавливает нарушенный режим, но не учитывает различных отклонений, имевших место в прошедшие моменты

времени, результатом чего может быть перебор или недобор электроэнергии. При работе регулятора с вычислительным устройством задание регулятору устанавливает вычислительное устройство (ВУ). Вычислительное устройство запоминает все на­ рушения электрического режима, которые возникают во время плавки, суммирует их и, произведя необходимые вычисления, на­ ходит поправку к заданию регулятору. Эта поправка непрерывно по ходу плавки вводится в блок-задания регулятору — ДП

(дроссель подмагничивания), который устанавливается в этом

случае вместо регулировочного автотрансформатора. Таким образом, при работе с ВУ не только восстанавливается за­

регулирования электрического режима позволяет выдерживать заданные среднеквадратичные значения токов и заданные средне­ взвешенные значения полезной мощности дуг с погрешностью не более 2,0%.

На печах с вычислительными устройствами период плавления металла проводят с максимально допустимыми токами; с до­ статочно высокой точностью управляют процессом введения электроэнергии в печь и тем самым достигают более стандартно­ го теплового и электрического режима плавки и сокращения «е продолжительности.

Новая конструкция токоподвода

Недостатком существующих конструкций токоподводов от печного трансформатора до электродов (коротких сетей) яв­ ляется неравенство и большие значения сопротивлений фаз.

В результате этого у печей емкостью более 10—15 т ухудшаются электро-технические показатели работы.

Для устранения указанных недостатков ЦЛА и рядом заво­ дов создана новая конструкция короткой сети [9].

В существующих конструкциях коротких сетей от шести выво­ дов трансформатора (три начала и три конца трех его обмоток) до электродов прокладывают три пакета шин, кабелей и труб. В новой конструкции введены шесть пакетов, каждый примерно

вдвое меньшего сечения, что позволяет от выводов трансформа­ тора и до электродов вести пакеты начала и конца каждой из его обмоток рядом, т. е. бифиллярно (рис. .10).

Для укладки пакетов и осуществления компенсированного

треугольника на электродах используют четвертую Г-образную

стойку.

Сравнение характеристик старых и новых коротких сетей на печах емкостью 5 и 20 т позволило установить:

а) среднее значение реактивного сопротивления при новой Короткой сети уменьшилось у печи емкостью 5 т в 2,8 раза, а у печи емкостью 20 т в 1,65 раза;

б) различие абсолютных значений реактивных сопротивлений

полезных мощностей «дикой» и «мертвой» фаз при новой кон­ струкции уменьшилось с 15,5 до 2,5%, т. е. полезные мощности фаз и мощности дуг стали практически одинаковы;

г) активное сопротивление новой короткой сети на 20-т Печи уменьшилось на 1,10-4 ом, в связи с этим электрические потери в короткой сети снизились примерно на 25% и для установки в

целом — на 20%;

д) при уменьшении реактивного сопротивления в новой ко­

роткой сети в 1,6 раза, уменьшении ее активного сопротивления на 25%, неизменном значении мощности тепловых потерь и

мощности трансформатора значение рабочих токов в период

плавления на 20-г печи повышено до номинального тока транс­ форматора, т. е. последняя мощность увеличилась на 16% (по сравнению со старой короткой сетью), а длительность периода

расплавления шихты уменьшилась; е) при напряжении 240 в коэффициент мощности печи

(cos <р) повышается до 0,93.

Новую короткую сеть целесообразно применять как на но­ вых, так и на действующих печах. Применение ее на 40-т печах

позволит при существующих трансформаторах мощностью

15000 ква примерно на 30 мин. сократить длительность плавки и на 0,05 повысить cos <р.

Известно, что в электрододержателе, в месте контакта щеки

с электродом существует значительное переходное сопротивле­

ние, которое изменяется во времени и вызывает заметные потери электроэнергии (до 1%). Для уменьшения переходного сопро­ тивления и устранения причин, вызывающих его изменение по

20

ходу плавки, на ряде печей установлены водоохлаждаемые

электрододержатели, выполненные из стали УЗ (рис. 11).

Подвод тока в электрододержателе осуществлен с двух про­ тивоположных сторон двумя контактными поверхностями, на ко­

торые наварен слой хромистой меди (до 1 % Сг). Контактное со­ противление в указанных электрододержателях уменьшилось более чем в два раза. Таким образом, применение новой кон-

Рис. И. Водоохлаждаемый электрододержатель

22

струкции токоподвода на действующих печах емкостью 15 т и более, имеющих треугольник на вторичной обмотке трансфор­

матора, позволит значительно улучшить электротехнические и технико-экономические показатели работы агрегатов.

Измерение температуры

Для разработки наиболее правильного (оптимального) элек­

трического и теплового режима плавки, обеспечивающего хоро­ шее качество металла и высокую производительность агрегата, необходимо знать изменение температуры металла, шлака,

внутренней поверхности стен и свода печи по ходу плавки. Для контроля температуры металла, шлака и футеровки дуговой электропечи применяют термопары различной конструкции.

Термопара обычно состоит из защитного огнеупорного на­ конечника, двух термоэлектродов, металлического или графито­ вого наконечника, изогнутой трубки, изолирующих двухканаль­ ных глиноземистых бус и головки с запасом термоэлектродной проволоки. В качестве термоэлектродов наиболее часто приме­ няют проволоки из вольфрама и молибдена с 0,5% алюминия или платины и платины с 10% родия, или вольфрама с 5% рения и вольфрама с 20% рения и др.

Многократные измерения (8—10 раз) по ходу плавки позво­

ляют сталевару и мастеру более правильно управлять электри­

ческим и тепловым режимом печи, обеспечивая выпуск металла с требуемой температурой.

На ряде печей установлены устройства для непрерывного контроля температуры внутренней поверхности футеровки стен и свода [Ю], состоящие из термопар и самопишущих потенциомет­ ров. На рис. 12 показана конструкция термопары для измерения температуры стен и свода. Корпус термопары состоит из двух металлических труб 2, соединенных муфтой 3. На трубу 2 навин­

чивается графитовый блок 4, в который при помощи графитовой пробки 5 или огнеупорной замазки устанавливается наконечник 6. Термоэлектроды расположены по оси термопары и изолируют­ ся глиноземистыми двухканальными бусами. Запасные термо­ электроды помещены на текстолитовых катушках в головке 7 термопары. С помощью штепсельной вилки 8 к термопаре под­ водятся провода от многоточечного электромеханического элек­ тропотенциометра типа СП, помещенного на пульте печи. При­ менение такого потенциометра позволяет без подъема электро­ дов и отключения печного трансформатора контролировать тем­ пературу термопарами, закладываемыми в стены и свод печи. Для ввода термопар в свод печи при его сборке оставляют от­ верстие диаметром 60—80 мм, а в соответствующие места бло­ ков стен закладывают стандартные магнезитовые трубки; в ко­ жухе печи прорезают отверстия.

23