1tom337

13. ELEKTROTERMIA 676

Rys. 13.27. Uproszczony schemat zastępczy stalowniczego urządzenia łukowego (a) i jego charakterystyki robocze (b)

U₂ — napięcie fazowe wtórne transformatora piecowego, rezystancja luku, S moc pozorna urządzenia, P moc czynna urządzenia, P, moc czynna łuku, — moc strat elektrycznych,

U₍ — napięcie łuku, /. — prąd zwarcia eksploatacyjnego.;/ — sprawność elektrotermiczna urządzenia, tj_e sprawność elektryczna urządzenia, Zj = 1 /g    czas topienia masy jednostkowej wsadu,

cos (p — współczynnik mocy urządzenia (pozostałe oznaczenia w tekście)

terystyczne dla czwartej generacji urządzeń AC-AF są także wprowadzane do urządzeń DC-AF. Istotne różnice między obu rodzajami urządzeń występują w układach zasilania, inna jest zasada regulacji położenia elektrody lub elektrod (buduje się piece jedno- oraz wieloelektrodowe). W eksploatacji są urządzenia przeznaczone do pracy z atmosferą powietrza, ale także argonu oraz azotu. Elektroda lub elektrody są katodami, zaś biegun dodatni jest związany konstrukcyjnie z trzonem pieca, który jest przewodzący.

Układy elektryczne jcdnoclcktrodowe pieców DC-AF są przedstawione na rys. 13.28. Piece trójelcktrodowc wyposaża się w trzy równolegle zespoły fransformatorowo-prosto-wnikowe dwunastopulsowe, w jeden zespól łączników oraz jeden układ kompen-sująco-filtrujący. Napięcie wtórne urządzeń o mocach obecnie osiąganych (rok 1995) nie przekracza 700 V. Transformator nie musi być wyposażony w odczepy, ponieważ regulację napięcia można realizować w prostowniku.

Główne zalety urządzeń DC-AF są następujące:

możliwość pracy tylko z jedną elektrodą, a więc redukcja kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych układów nośnych elektrod i ich automatyki;

—    ograniczenie przetężeń prądowych, zwłaszcza podczas zwarć, a tym samym mniejsze koszty wyłącznika piecowego, który jest używany sporadycznie:

—    mniejsze zużycie materiału elektrodowego (zaledwie 1 -s-1,5 kg/Mg ciekłego metalu przy pracy z powietrzem i 0,5 kg/Mg — przy pracy z. argonem);

—    większa obciążalność prądowa elektrod, wskutek niewystępowania zjawiska naskor-kowości;

—    oddziaływanie na sieć (powodujące m.in. migotanie światła) 2-^3 razy mniejsze.

Urządzenia lukowe do pozapiecowej obróbki siali są zróżnicowane. Dominują wśród nich urządzenia z piecami kadziowymi (Ladlc Furnace). W roku 1988 największe miało pojemność 290 Mg. Podstawowe zespoły to: pice kadziowy — używany także do transportu wsadu, układ zasilania, instalacja wdmuchiwania argonu (azotu), układy pomiarowo — regulacyjne.

Układ zasilania energią elektryczną jest podobny jak w urządzeniach wytopowych, przy czym jego parametry są dostosowane do pracy wyłącznie z wsadem ciekłym. Najczęściej są to urządzenia trójfazowe trójelektrodowe prądu przemiennego, ale są w użyciu także urządzenia prądu stałego DC-LF, przy czym elektrody są związane wyłącznie z pokrywą, ponieważ kadź jest zespołem mobilnym, co wyklucza zlokalizowanie w niej przeciwelcktrody.

W celu homogenizacji i wyrównania temperatury kąpieli wdmuchuje się do niej gaz obojętny. Urządzenia z łukowymi piecami kadziowymi dają możliwość wytwarzania stali wysokiej jakości szybciej i efektywniej niż tradycyjne procesy rafinacji w piecach stalowniczych.

Rys. 13.28. Schematy zasilania jednoclck[rodowych pieców łukowych prądu stałego (DC AF): a) z prostownikiem sześciopulsowym; b) z prostownikiem dwunastopulsowym

I — transformator piecowy; 2a, 2b — prostowniki, 3 — część giętka toru wielkoprądowego, 4 - piec, 5 - - dławik, 6 filtr 5. harmonicznej, 7 — filtry 7., 11. i 13. harmonicznej

Urządzenia lukowe z piecami próżniowymi są stosowane głównie do przetapiania metali przy możliwości wprowadzania dodatków stopowych. Zasada ich działania polega na wykorzystaniu ciepła powstającego w wielkoprądowym łuku prądu stałego w obszarze ciśnień 6,5—0,05 Pa. Urządzenia trójfazowe prądu przemiennego należą do rzadkości. Ciśnienie w komorze poza obszarem wyładowania: 1 h- 0,01 Pa. Oprócz próżni technicznej stosuje się także atmosferę gazów obojętnych przy ciśnieniach 1300-t-7800 Pa.

W użyciu są urządzenia z krystalizatorem oraz z aulotyglem. Piece są zasilane z prostowników na ogół szcściopulsowych, co wynika z konieczności zmniejszenia współczynnika pulsacji poniżej 0,06. Regulacja i stabilizacja napięcia: zgrubna — za pomocą odczepów transformatora, dokładna — przy użyciu dławika z podmagnesowa-niem lub kąta wyzwalania tyrystorów [13.31].