[其他]磁鏡式直流電弧爐

無效

• 申請號: 85203717
• 申請日: 1985-09-05
• 公開（公告）號: CN85203717U
• 公開（公告）日: 1986-05-21
• 發明（設計）人: 王子燊;湯義忠
• 申請（專利權）人: 太原重型機器廠
• 主分類號: F27B3/08
• 分類號: F27B3/08
• 代理公司: 太原市專利事務所
• 代理人: 楊耀田

本發明創造屬于冶煉設備領域，更確切地說，是一種電弧爐。可用在工業生產中冶煉金屬，特別是煉鋼，以及冶煉電石、硅化合物、黃磷。

在現代冶煉設備中，電弧爐多采用三相交流供電、交流供電存在著功率因數低，三相電流不平衡，二次短網損耗大，交流電弧不穩，噪音大，耐火材料消耗多等缺點。隨著大功率硅整流元件的問世，把電弧爐改為直流供電已成為可能的事情。瑞典ASEA公司和西德KRUpp公司合作、于1983年采用單電極結構，制造了世界上用于煉鋼生產的五十噸直流電弧爐，即SE直流電弧爐。參見西德《Single????Electrode????DC????Arc????Furn－ace????Jointly????developed????by????ASEA????and????KRUpp》資料。

已有的直流電弧爐，電氣主迴路是：電抗器與高壓電源相接，經斷路器通入變壓器一次側，降壓后由硅二極管整流成為直流電，其負極和石墨電極相連，正極接在爐子的底電極上，機械部分包括爐蓋、爐體以及可調高度的電極支持臂。

SE直流電弧爐，雖稱單電極結構、但實際上它是有四個電極，爐子正中的石墨電極為主電極、爐底中部還有一個大面積的銅電極稱為底電極，為了克服引弧的困難，又在主電極左右對稱設置了兩個銅電極作為輔助電極。

底電極存在著不可克服的矛盾：在現有材料中凡是電的良導體都是熱的良導體，底電極要具有好的導電性，則必然會有大量的熱損失，底電極要具有較好的絕熱性能，又必然增大電阻，導電過程中產生較大的I²RT損耗。

為了盡量減少熱損耗，底電極采取了十分復雜的結構，即在爐子的底部放入占底面積80％的銅板，上面用鎂砂、石墨磚蓋住，然后再用白云石耐磨襯或用鎂磚之間夾上薄鋼板加以覆蓋，底部用鼓風機進行冷卻。這樣，使得設備制造和維修困難，總投資加大。另外，當爐底補修或出鋼后，殘留的鋼渣會使下次冶煉造成底電極接觸不良，I²RT損耗加大，因此不得不借助兩根輔助電極才能引弧工作，由于底電極存在上述缺點，因此不能適應生產上的需要。

本發明創造的目的是為了克服SE直流電弧爐的缺點，取消底電極，制造一種多電極直流供電的電弧爐。

本發明創造是在普通電弧爐爐體的上部垂直于爐體中心線增設一個環繞爐體的磁鏡線圈，磁鏡線圈的作用是，使爐體內部形成一個上強下弱的磁場，因為該磁場對帶電粒子有反射作用，故稱為磁鏡。此磁鏡磁場在弧區的磁場強度大于50奧斯特時，可以有效地約束電弧等離子體。磁鏡磁場和電極及其供電母線的電流產生的磁場在弧區附近的綜合磁場方向應通向爐料，并盡量遠離爐墻。

在多電極結構的電弧爐中，一個電極電流產生的磁場會把其他電極弧區的電弧等離子體吹向爐墻。磁鏡的作用防止了電弧的偏吹，因而可以采用直流多電極供電的技術方案來克服SE直流電弧爐底電極存在的缺點。

本發明創造還采用了真空接觸器和可控硅開關串聯后和電抗器并聯組合電路，使電抗器在電流為零或短路時串入電路中，保證了短路電流小。正常工作時，電抗器被短接，損耗小，可以選用小容量的電抗器。

本發明創造使用的石墨電極及其接頭中心，有一個φ15毫米的通孔。當冶煉過程在氧化期。可吹入壓縮空氣；進入還原期。可吹入二氧化碳或氬氣，在此射流的攜帶下，可以改變不帶電的熱空氣的對流方向，提高電弧與爐料的熱交換效率，減少電極和爐蓋的燒損。

本發明創造對大功率整流器硅二極管元件，采用輻射式對稱并聯電路，均流效果好。

磁鏡式直流電弧爐的優點：

由于磁鏡的作用，使弧區的電弧等離子體的絕大部分被反射入爐料中，大大縮短了熔化期的時間，顯著地提高了電弧爐的熱效率。同時，因大量等離子體被反射進入爐料中，所以化學反應迅速。

另外，等離子體很難達到爐墻、爐蓋和電極外周表面，故耐火材料和電極的消耗顯著下降。

由于磁場和熔化了的爐料中的直流電流相作用，產生攪拌力使爐料溫度、成分均勻。

磁鏡式直流電弧爐具有生產效率高，材料消耗低，產品優質的特點，對于現有電弧爐的改造，提供了先進的技術方案。

一個實際容量為20噸，變壓器容量為7000千伏安的磁鏡式直流電弧爐的構成見附圖。

電網電流通過電源隔離開關〔1〕與斷路器〔2〕連接，電抗器〔3〕串接在斷路器和變壓器〔6〕之間，真空接觸器〔4〕和可控硅開關〔5〕串接后與電抗器并聯，經硅二極管整流器〔7〕整為直流，直流電源的負極與兩側石墨電極〔12〕相接，正極與中間石墨電極〔11〕相接，石墨電極穿過爐蓋〔9〕進入爐腔，爐體〔13〕的上部繞有磁鏡線圈〔8〕，并和磁鏡電源〔10〕連接。