专利名称：精料不停电连炉式高效交流电弧炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高效交流电弧炉，该炉以废钢为原料，以纯电弧为能源，在避冲击、断毒气、快熔钢和连电产等四大方面，构建出一种精料不停电连炉式高效交流电弧炉，属效益与环保并举的特钢冶金设备领域。
背景技术：
目前，我国钢铁格局变化巨大，“长流程”正扩进特钢领域，而传统电弧炉及其短流程却日渐萎靡，在仅计短线成本之下，被迫实施70年前苏联的“铁水”工艺，并消耗氧气和燃料的“转炉化”烟雾弥漫的生产模式。
尽管电弧炉几经“大型/超功/直流/高抗”等技术升级，却终未走出传统生产与设备工艺的框框；尽管离子电弧代表清洁性热能的功率之冠，但源弧转化，塌断冲击，熔钢缓慢，中温毒气，间断生产，高投强染等六大弊端，仍是特钢两流程无法突破的最大问题；由此也充分表明电弧特钢冶金的正道内涵与效果尚有可挖掘的巨大空间。
考察现有国内外各类电弧炉的结构和状况，可发现如下问题和不足1、废钢冶炼初期电弧的极不稳定性，造成对电网容量的占用和冲击；2、电弧冲击和电弧功率转化的低效率，构成电弧冶炼低效率的原因；3、固定式电抗和“全程三角”式经典短网，已被证明具有明显局限性。
4、传统满罐加料方式，已构成废钢远离电弧的熔钢低效率病症；5、停电加料和冶炼分炉次周期性生产，均构成生产低效率的原因；
6、电弧热导熔，氧燃与铁水助熔，均无法回避中温段恶性毒气的产生；7、在微负压炉腔中施加氧燃的燃烧助熔，必因不彻底而造成能源浪费；8、耗氧耗燃料不仅效率低，而且产生相对多倍量的二氧化碳温室气体。
发明内容
为了克服现有电弧炉闪变电弧的馈网冲击、提高冶炼效能、规避毒气、避免能源浪费、减少未尽燃气的烟气处理量等目标，本实用新型根据电弧炉和精炼炉的特点，提供一种以废钢为主的精料不停电连炉式高效交流电弧炉的系统结构；该炉针对国内外现有电弧炉系统存在的七大问题和不足，以纯电弧方式实现避冲击、断毒气、液钢和电弧快速熔钢和废钢入炉连电产的四大结构优势，完成清洁高效化的新型冶炼生产模式。
本案客观分析钢铁生产应有的层次规律，分清主辅料源的地位属性，分明国内电力紧张因素，谋求废钢纯电弧全程特钢冶金的环保和高效，寻找清洁简约化的电弧炉设备系统结构，试图解除相关技术制约瓶颈，解脱钢铁业无序纷争，促进特钢生产的可持续健康发展，并有利于大环境利益的保护。
本实用新型解决上述问题的基本结构要点是1、沿用现代电弧炉高压侧高阻抗配置的供电结构，但将高压电抗器改置炉前且装于电源断路器之后，并50％增大电抗器DKD的电抗值，用以替代炉变阻抗；并且还必须在这个特配电抗器的两边，增设可适时短接的专用断路器DLD(1)，用以组成阻抗变换器，实现分时况的变阻抗供电方式；2、为提高电炉变压器的容用度，在适当强度之下，尽力配置较低阻抗且低压侧为六位侧出线式电炉变压器LB(2)，一是用以降低炉变制造难度和成本，二是降低稳定冶炼时短网的网源阻抗，便于连接大截面交叉短网铜排，从而可获得更高的电弧功率场强。
3、采用大截面交叉铜排TP结构和扁绕扭角头水冷电缆，用以适宜增减磁的耦合度和调整阻抗平衡值；并以水冷电缆连接末端处构成△接，形成短网电气的中型△接方式，从而破除传统短网在固定短网处的小型△接结构，用以充分降低各组成段间的短网阻抗，减少短网损耗，提高电弧场强功率。
4、构造16轮方柱大支撑，且为后置缸的密耦合和动衡(阻抗零变)式导电横臂(3)(边臂单脚契型，中臂问号型)，在最大限度降低导电横臂的静态阻抗、强化机体动态稳定性的同时，降低阻抗动态值的失衡性漂动，从而告别传统“全程△型”经典式短网结构，降低损耗，提高电弧场强功率。
5、采用150％熔池量65％矮壁炉体(4)，一是增加溶池钢水熔容量，有助于无需倾翻出钢后仍可靠近精炼液冶的液熔工艺，从而规避电弧闪变的馈网冲击；二是实现液态钢水熔钢下稳弧的高效生产，显著缩短炉料的中温过程而规避炉气毒变；三是可明显缩短石墨电极导流段长度，从而降低电极阻抗和有效提高电弧功率，提高生产效能。
6、构造三窗料口水冷炉盖(5)，构造中耳U型料筐(6)和配置料筐车吊入料的导限平台(7)，一是实现加料时的瞬刻启闭，从而杜绝传统炉盖移开式加料的时间损失和热散失；二是完成料筐的快速对位和导入，实现不停电连续生产的安全快速加料；三是以小批多次方式把废钢直抵钢液的中心区，构成U形的围弧之势，从而实现高效的弧熔和液熔，摒弃传统满罐加料的空高围外的缓熔势态。
本实用新型是向社会推出一种精料不停电连炉式高效电弧炉的技术结构内容，是为了以特钢生产的清洁、简约、高效化，解除装备的瓶颈性制约，解脱钢铁业的无序纷争，促进特钢生产的可持续健康发展。
本实用新型所述的精料不停电连炉式高效交流电弧炉的技术方案的单元结构是高阻电抗器的短接断路器DLD(1)，低阻抗电炉变压器LB(2)，中角密耦动衡式短网(3)，150％熔池及矮壁炉体(4)，三窗料口水冷炉盖(5)，中耳U型料筐(6)，料入导限台架(7)；其技术特点在于通过7项新结构组合，简约化解决传统电弧炉电效低，重抑补，低熔率，气毒变，不连产的五大难题。
根据上述的精料不停电连炉式高效交流电弧炉，详细的技术特点有通过150％熔池和65％高炉壁(4)，建立起大冶炼周期中无尽的液钢状态，从而实现传统氧化与还原期稳弧冶炼状态的充分扩大，为高强弧不断电的稳定连续冶炼奠定基础。
根据上述的精料不停电连炉式高效交流电弧炉，详细的技术特点有通过适时操控并接于高阻电抗器的断路器DLD(1)的通断状态，完成7％冶炼周期的建池和93％冶炼周期的液熔冶炼的供电状态参数转换，做到简约化的制宜与高效。
根据上述的精料不停电连炉式高效交流电弧炉，详细的技术特点有通过配置较低阻抗六位侧出线电炉变压器(2)，进一步减少炉变的无功损失，并降低炉变制造难度和成本，从而突破超百吨级国产炉变制造的瓶颈。
根据上述的精料不停电连炉式高效交流电弧炉，详细的技术特点有通过交叉疏密结构铜排TP和扁绕扭角头水缆，实现短网电气主接线的中型角接方式，有效降低大流体短网阻抗。
根据上述的精料不停电连炉式高效交流电弧炉，详细的技术特点有通过构造密耦合阻抗零变式导电横臂，最大限度降低横臂静态阻抗，并克服短网动态冶炼的阻抗失衡度，做到电弧功率的高强性准确释放。
根据上述的精料不停电连炉式高效交流电弧炉，详细的技术特点有通过构造矮壁式炉体(4)，在缩短电极长度而增加弧功率转移率的同时，有效降低料入进溅的发生，提高料位围弧的稳定度，从而保证不断弧生产。
根据上述的精料不停电连炉式高效交流电弧炉，详细的技术特点有通过构造气动三窗料口水冷炉盖(5)，用以实施加料的瞬刻启闭，极大的减少传统炉盖移开式加料的热散失，同时三盖的内向翻起，起到料筐与导电极臂间的隔护作用。
根据上述的精料不停电连炉式高效交流电弧炉，详细的技术特点有通过构造的U型中耳料筐(6)，实施废钢精料小批量多次直抵钢液的加料工艺，用以摒弃传统加料炉内的空高围外状态，彻底解决传统炉熔钢缓慢和塌断的闪谐冲击局面，从而打破唯热兑+燃助而不能高效熔钢的现状。
根据上述的精料不停电连炉式高效交流电弧炉，详细的技术特点有通过构造配置料筐加料导入限位平台(7)，完成车吊料筐的快速对位和导入，实现不停电加料冶炼的连续生产，从而消除停电时间，提高生产率。
本实用新型所述及的精料不停电连炉式高效交流电弧炉的优点很多1)它通过要点1、4，成功实现传统熔钢塌断冲击时段的最大压缩，奠定高效电弧冶炼而无需专职补偿与抑制的[简约化适时供电]体制，从而降低系统设备造价，改善供电公共环境。
2)它通过要点1、2，可成功突破超百吨级大型电炉变压器制造的技术瓶颈，使大型整体电弧炉系统的国产化成为可能。
3)它通过要点1、2、3、4，真正实现源-弧功率的最大转化，成功突破传统冶炼功率因数0.83max和电弧效率仅为75％max的禁区，从而实现电弧冶炼功率的平稳性最大释放。
4)它通过要点4、5、6、7，不仅使精料仅落入熔池高温区，并造成废钢三方围弧之势；使废钢瞬刻高温熔化，从而有效规避传统满罐式废钢熔化缓慢和各种预热式废钢(包括康斯迪和手指与环形竖炉)之炉气的中温毒变，使冶炼在简单设备和简约控制之下即可做到高效和清洁。
5)它通过要点1--7的组合，用简单化解决周期冶炼初期建池的限制冲击问题与液态钢实现最大转移功率冶炼之间的矛盾；并以转移法解决废钢的熔化效率与毒气和设备组成及控制难异度之间的矛盾；在解决传统和现代现有冶炼的五大难题中，充分体现出简约，制宜，综合，转化的辩证思想。
以下结合附图对本实用新型进一步说明
图1(A)电弧炉的高低压单线供电系统图；
图1(B)供电及炉体炉盖和加料组合示意图；图2炉变、铜排、水缆平立面结构组装图；图3不停电连炉生产系统的炉体、炉盖、横臂、导入平台的配备位置图；图4中耳U型料筐平面结构图；图中DLs电源断路器；DLD电抗短接断路器；DKD高压空心电抗器；LB低阻抗炉变；TP交叉疏密式铜排；
1、交叉疏密式铜牌； 2、铜排--炉变补偿器；3、水冷缆扭头； 4、扁绕扭头水冷缆；5、六端侧出线低抗值炉变；6、变压器室墙洞；7、短网铜排排间绝缘；8、150％熔池量炉体；9、偏心底(EBT)出钢位； 10、电炉了望口；11、高台流料口； 12、加料导限台；13、炉顶盖； 14、三窗料口水冷盖；15、窗口气动装置； 16、电炉微负压排烟空；17、“单脚楔”形边相导电横臂； 18、问号形中相导电横臂；19、把持器顶杆连接手； 20、限位台架旋转底座；21、臂、台旋转中心轴； 22、炉料进位调运路线；23、料筐吊轴； 24、料筐吊运结构中轴；25、料斗活动地板； 26、料斗框围结构；27、极臂三相电极； 28、放料链定位环；具体实施方式
1、为最大限度压缩传统电炉满罐废钢的穿井和塌熔所造成的闪谐冲击，向特钢精炼的液态熔炼方式转化和靠拢，由传统配置的高压空心电抗器和新设置的短接断路器DLD(1)组合，构成特征冶炼参数变换器；在市网容量低谷时段，将短接断路器(1)开断，形成电抗的高抗限流状态，用于初期建池熔钢阶段冲击闪变的化钢操作；当熔池建立后则将断路器(1)闭合，便转入低电抗之液弧熔钢状态的冶炼，然后再转入液熔和氧化还原阶段的交替而稳定的大周期连炉式生产。
2、为最大限度提高电弧的功率转化率，由电炉变压器二次绕组，交叉疏密铜排和扁绕扭头水缆，共同组成短网电气主接线的“中型△接”结构(横臂尾端封接)，构成提高场强弧化率的举措之一。
3、为最大限度降低低压大流体的静态阻抗，由交叉疏密铜排，扁绕扭头水缆，边臂单脚楔型、中臂问号型横臂和矮壁炉体下的短电极等，共同组成短结构高效的中角密耦整体短网结构，构成提高场强弧化率的举措之二。
4、为最大限度降低电炉电弧电源阻抗，由短接断路器(1)，低抗电炉变压器(2)，交叉疏密铜排，扁绕扭头水缆，横臂和矮壁炉体下的短电极等，共同组成液态冶炼之“低源阻抗”的高效弧源系统，构成提高场强弧化率的举措之三。
5、为最大限度降低低压大流体短网因冶炼而引发阻抗值的动态失衡问题，由单脚楔形边臂和问号形中臂等后置缸型横臂，构成实体性阻抗平衡环节，是实现功率平衡冶炼的举措之一。
6、为最大限度降低加料热损失而实现分批式快速加料，使料源准确落入熔池液钢高温区，并使废钢堆尖形成三方围弧之势，由三窗料口炉盖(5)、U型中耳料筐(6)、料入导限台架(7)，共同组成精料不停电冶炼的料原加料系统结构。
7、为最大限度降低消耗和提高产量，由150％熔池(4)三窗料口炉盖(5)U型中耳料筐(6)料入导限台架(7)等，共同组成废钢精料下液态冶炼的大周期连续和快速生产系统结构。
权利要求1.一种精料不停电连炉式高效交流电弧炉，包括电源断路器DLS和高压空心电抗器DKD及其并联的短接断路器DLD(1)，依次连接组成电孤炉高压供电结构；并由低抗值电炉变压器LB(2)、中角密耦动衡式短网(3)，依次组成电孤炉电弧电源系统；由大溶池矮壁炉体(4)、三窗品字炉盖(5)、中耳U型料筐(6)、料入导限台(7)，组成电孤炉炉体及其加料机械结构，其特征在于在电弧炉炉前设置超常值高压空心电抗器DKD，在其两端并接短接断路器DLD(1)；在其后依次连接低压六端侧出线式低抗值电炉变压器LB(2)、交叉疏密结构铜排TP、扁绕扭头水冷电缆、边臂单脚契形、中臂问号形的缸体后置式导电横臂，共同组成“中角密耦动衡式短网”(3)；由150％熔池量和65％高炉壁的炉体(4)、气动启闭的三窗料口式水冷炉盖(5)、中耳U型活底式料筐(6)、由炉架构成车吊料筐加料的导限台架(7)，共同组成电孤炉机械实体结构。
2.根据权利要求1所述的精料不停电连炉式高效交流电弧炉，其特征在于由超常值高压空心电抗器和短接断路器DLD(1)组合，构成电弧炉阶段性冶炼的阻抗参数系统变换器，该变换器设置于电源断路器与电炉变压器之间。
3.根据权利要求1所述的精料不停电连炉式高效交流电弧炉，其特征在于由电炉变压器LB次绕组、交叉疏密铜排TP、扁绕扭头水缆，共同组成在水缆末端封接的“中型Δ接”短网系统结构；该结构设置于参数变换器与电极导电横臂之间。
4.根据权利要求1或3所述的精料不停电连炉式高效交流电孤炉，其特征在于由“中型Δ接”结构、边臂单脚契形/中臂问号形的缸体后置式导电横臂，和矮壁炉体下的短电极，共同组成高效的中Δ密耦动衡式的非“经典三角”电弧炉全短网系统结构；该结构设置在电弧炉变压器磁路与电极电弧之间。
5.根据权利要求2所述的精料不停电连炉式高效交流电孤炉，其特征在于由短接断路器DLD(1)短接态和中角密耦动衡式电孤炉的非“经典三角”全短网，共同组成液态冶炼“低源阻抗”的高效弧源系统结构；该结构设置置于高压电源断路器与电极电弧之间。
6.根据权利要求4所述的精料不停电连炉式高效交流电孤炉，其特征在于由短接断路器DLD(1)短接态和中角密耦动衡式电孤炉的非“经典三角”全短网，共同组成液态冶炼“低源阻抗”的高效弧源系统结构；该结构设置于高压电源断路器与电极电弧之间。
7.根据权利要求1所述的精料不停电连炉式高效交流电弧炉，其特征在于由三窗料口炉盖(5)、中耳U型料筐(6)、料入导限台架(7)和天车，共同组成精料不停电冶炼的快速加料系统结构；该结构位于电弧炉矮炉壁体的上方。
8.根据权利要求1或7所述的精料不停电连炉式高效交流电孤炉，其特征在于由150％熔池和65％高炉壁的炉体(4)、三窗料口炉盖(5)、U型中耳料筐(6)、料入导限台架(7)和天车，共同组成废钢精料下液态冶炼的大周期快速连续性生产的系统结构；该结构设置于电弧炉炉体承台之上。
专利摘要一种精料不停电连炉式高效交流电弧炉，包括电源断路器DLS和高压空心电抗器DKD及其并联的短接断路器DLD(1)，依次连接组成电孤炉高压供电结构；并由低抗值电炉变压器LB(2)、中角密耦动衡式短网(3)，依次组成电孤炉电弧电源系统；由大溶池矮壁炉体(4)、三窗品字炉盖(5)、中耳U型料筐(6)、料入导限台(7)，组成电孤炉炉体及其加料机械结构。其特征在于在电弧炉炉前设置超常值高压空心电抗器DKD，在其两端并接短接断路器DLD(1)；在其后依次连接低压六端侧出线式低抗值电炉变压器LB(2)、交叉疏密结构铜排TP、扁绕扭头水冷电缆、边臂单脚契形、中臂问号形的缸体后置式导电横臂，共同组成“中角密耦动衡式短网”(3)；由150％熔池量和65％高炉壁的炉体(4)、气动启闭的三窗料口式水冷炉盖(5)、中耳U型活底式料筐(6)、由炉架构成车吊料筐加料的导限台架(7)，共同组成电弧炉机械实体结构。
文档编号F27B3/08GK2879079SQ20052011347
公开日2007年3月14日 申请日期2006年11月17日 优先权日2006年11月17日
发明者郑颖杰 申请人:郑颖杰