矿热炉课件
矿热炉培训 PPT
法下放。并破环铜瓦绝缘、损坏压力环吊耳，使压力环不 平衡，从而造成卡死铜瓦无法下放电极，损坏顶丝和油缸、 活塞。应清除压力环内电极糊或浇油。恢复损坏的工件。 • 5、油缸、油封损坏，必须及时更换。 • 6、顶丝过紧不易下放电极。 • 7、压力环压力过大，在焙烧电极时容易使铜瓦陷入电极 内造成焙烧后无法松放电极；压力环压力应在2.5mpa— 3mpa之间。
• C、在矿热炉出炉时料面下沉、布料不均把电 极推向某一方，拍使大套、电极及把持偏移 接地、短路产弧，损坏大套、“Y”型水圈而 漏水。
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D、大套定位不到位也会使大套”y”型
圈损坏。
七、铜瓦 T2铜煅打或浇铸而成，内设冷却水
道、垫铁、有机硅云母绝缘、连接 口杯、倒立铜管。 作用：将二次电流传导于电极输入 炉内、并夹紧电极的作用。
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注意事项
• 1、在制作安装必须把每一根铜管与铜管之间的距 离要保持在10mm—20mm之间。并作好用玻璃丝带缠 好并上好绝缘漆，夹好夹具不得有松动和夹具过长。 而且还不得有其它杂物夹在导电铜管之间。最好是 用玻璃丝带全面密封，漆上绝缘漆封闭。
• 2、在运行中容易出现的问题： • A、夹具螺栓松动，造成导电铜管距离不均，从
矿热炉培训教材
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矿热炉的基本原理构造与维护
矿热炉的组成： 基础、炉壳、烟罩、排烟口、把持器、导电铜管、 大套、铜瓦、压力环、顶轮、抱闸、电极壳、电极
风机及液压升降等组成。 一、基础
由基墩、通风槽、垫层组成。 基墩：乘重
风槽：通风散热 垫层：建造于地面最基层
矿热炉基本知识 (2)
矿热炉设备共分三层布置第一层为炉体（包括炉底支撑、炉壳、炉衬），出铁系统（包括包或锅及包车等），烧穿器等组成。
第二层（1）烟罩。
矿热炉目前大多数采用密闭式、或半密闭式矮烟罩结构，具有环保和便于维修，改善操作环境的特点。
采用密闭式结构还可把生产中产生的废气（主要成分是一氧化碳）收集起来综合利用，并可减少电路的热损失，降低电极上部的温度，改善操作条件。
（2）电极把持器。
大多数矿热炉都由三相供电，电极按正三角形或倒三角形，对称位置布置在炉膛中间。
大型矿热炉一般采用无烟煤，焦碳和煤沥青拌合成的电极料，在电炉冶炼过程中自己培烧成的电极。
（3）短网（4）铜瓦（5）电极壳（6）下料系统（7）倒炉机（8）排烟系统（9）水冷系统（10）矿热炉变压器（11）操作系统第三层（1）液压系统（2）电极压放装置（3）电极升降系统（4）钢平台（5）料斗及环行布料车其他附属；斜桥上料系统，电子配料系统等砌筑而成，侧壁上设有三个操作门，在炉内大面上，开启方向是横向旋转式，上部有二个排烟口，与其相联的是二个立冷弯管烟道，直通烟囱或除尘装置。
1.3短网短网包括变压器端的水冷补偿器、水冷铜管、水冷电缆、导电铜管、铜瓦及其吊挂、固定联接等装置。
其布置型式可分为正三角或倒三角。
不论那种布置，均要求在满足操作空间的前提下，尽可能地缩短短网的距离降低短网阻抗，以保正获得最大的有功功率。
水冷铜管、导电铜管均采用厚壁铜管，各相均采用同向逆并联，使短网往返电流双线制布置，互感补偿磁感抵消。
中间铜管用水冷电缆相连，冷却水直接从水冷铜管经水冷电缆、导电铜管流入铜瓦，冷却铜瓦后经返回的导电铜管、水冷电缆、水冷铜管流出炉外。
运行温度低，减少短网导电时产生的热量损失，能有效提高短网的有功功率，同时铜管重量轻，易加工安装，大大减少短网的投资。
1.4电极系统：电极系统由把持器筒体、铜瓦吊挂、压力环、水冷大套、电极升降装置、电极压放装置等。
在电极系统上我们采用了国际先进的德马克，南非PYROMET等技术，如采用悬挂油缸式的电极升降装置，能灵活、可靠、准确地调节电极的上、下位置。
矿热炉
2.2 主要零部件及作用
• 电极把持器 • 电极把持器是矿热炉的核心设备，它是由导电装臵、抱紧 装臵、压放装臵、升降装臵和把持筒、电极壳组成。电极 把持器主要通过抱紧装臵使铜瓦在适宜的压力下贴紧电机 壳，保证从短网传来的大电流过集电环或无极电环的集电 支承器、导电铜管经铜瓦传到电极上。 • 我国目前的矿热炉装备水平差异较大，使用电极把持器类 型较多。目前国内使用的电极把持器如果按照报紧装臵的 类型区分。有径向打螺钉 禁式把持器、大螺栓夹紧式把持 器、锥型环式把持器、组合式或标准组件把持器、波纹管 式把持器等。
铜瓦结构
2.2 主要零部件及作用
• 导电装臵 • 传统的导电装臵一搬包括集电环、导电铜管和铜瓦。 集电 环主要起均压作用，将电流集合起来，然后再分配给导电 铜管，以使每根电极上每块铜瓦的电流基本相等. 铜瓦是 将电能送到电极的主要部件。铜瓦用紫铜铸造，其内部有 冷却水管，铜瓦与电极接触面允许的电流密度在 0.9~2.5A/cm2范围内，铜瓦的高度约等于电极直径，铜瓦 数量可根据每相电极的电流来计算。电极烧结带是整个电 极强度的薄弱环节，铜瓦对电极的抱紧力为0.05~0.15MPa ，接触压力来源于电极把持器。采用组合把持器的电极有 助于改善电极烧结。
2.2 主要零部件及作用
• 烟罩 • 烟罩的作用是封闭炉口，遮挡辐射热，收集冶炼反应过程 中产出的烟气，改善操作环境。烟罩由盖板、侧壁、炉门 、烟罩骨架等组成。烟罩是由钢板和型材焊接成形的，呈 六边形。通过烟罩骨架坐在操作平台上。
2.2 主要零部件及作用
• 烟气导出管 • 烟气导出管的作用是靠自然压差或除尘器的风机形成矮烟 罩内的负压，实现向外排烟的。每台电炉设有2个烟道， 烟道是用钢板和型材制作的。烟道由下部水冷段，烟管段 、钟罩阀和烟道吊挂组成。 • 烟道下部水冷段座在矮烟罩的梁圈上，它是通水冷却的。 烟管段分成若干节，直接通到屋顶外。屋顶外的烟道口上 设有钟罩阀，钟罩阀是用来封闭烟道的。钟罩阀是用烟道 油缸来开闭的，当需要接入除尘器时关闭钟罩阀，烟气通 过三通在风机的作用下将烟气送入除尘器。
矿热炉
一、矿热炉简介矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉，亦称还原电炉或矿热电炉，电极一端埋入料层，在料层内形成电弧并利用料层自身的电阻发热加热物料；常用于冶炼铁合金（见铁合金电炉），熔炼冰镍、冰铜（见镍、铜），以及生产电石（碳化钙）等。
它主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料。
主要生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金，是冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。
其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自培石墨电极。
电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料的因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属，陆续续加料，间歇式出铁渣，连续作业的一种工业电炉。
同时电石炉、黄磷炉等由于使用状况和工作状态相同，也可以归结在矿热炉内，但是由于黄磷炉的。
纯阻性负载情况，因此也有将黄磷炉归结到电阻炉的说法。
二、矿热炉主要类别、用途注：电耗值随原料成分、制成品成分、电炉容量、操作工艺等的不同而有很大差异。
这里是一个大概值。
三、结构特点矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。
主要由炉壳，炉盖、炉衬、短网，水冷系统，排烟系统，除尘系统，电极壳，电极压放及升降系统，上下料系统，把持器，烧穿器，液压系统，矿热炉变压器及各种电器设备等组成。
根据矿热炉的结构特点以及工作特点，矿热炉的系统电抗的70％是由短网系统产生的，矿热炉系统损耗如下图所示由上图可见，短网的损耗占据了系统自身损耗的70%以上，而短网是一个大电流工作的系统，最大电流可以达到上万安培，因此短网的性能在很大程度上决定了矿热炉的性能，由于短网的感抗占整个系统的70%以上，不论是高烟罩开放式炉、矮烟罩半密闭式炉还是全密闭式炉的短网系统的感抗均较大，基于这个原因，矿热炉的自然功率因数很难达到0.85以上，绝大多数的炉子的自然功率因数都在0.7~0.8 之间，较低的功率因数不仅使变压器的效率下降，消耗大量的无用功，浪费大量电能，且被电力部分加收额外的电力罚款，同时由于电极的人工控制以及堆料的工艺，导致三相间的电力不平衡加大，最高不平衡度可以达到20％以上，这导致冶炼效率的低下，电费增高，因此提高短网的功率因数，降低电网不平衡就成了降低能耗，提高冶炼效率的有效手段。
硅锰合金矿热炉设备及操作培训课件
矿热炉系统损耗
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偿 矿 标相达三用矿极偿器 侧电将用
的功到相了热的矿由 的力大现
效率提电分炉无热系一 果不高极相的功炉统部 。平功上补有损变吸分
衡率的偿功失压收通 和因有，功，器，过
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电容 容量 接、 入大 矿电
代 控 制 技 术
矿 热 炉 短 网
改数功使率增，另矿
善，功矿。加短一热 生减率热同了网部炉 产小相炉时输和分变 指三等内采入电补压
高压补偿简图
表示有功电度， 功率因数计量点
图中环路表示无功补偿电流路径
六氟化硫高压断路器（SF6）
一、SF6断路器的工作原理:六氟化硫是惰性气体，有很好 的绝缘及灭弧效果。SF6断路器是利用六氟化硫的灭弧特 性，将起作为绝缘介质来工作的断路器，用于分合额定 电流、故障电流或转换线路，实现对输变电系统的保护、 控制及操作。
矿热炉串联补偿的安全稳定性能分析
一、为串联电容器本身的安全稳定 性能 二、为串联电容器对变压器回路的 影响
串联电容器本身的安全稳定性能体现
①电容器运行电压低 。系统设计时 ，电容器的端电压决定于短网的电流 ，在恒电 流档运行时电容器的电压最高，按一般在热炉阶段使用，电容器可不投入 ，炉子在 恒功率档运行时，电流较小 ，端 电压较低 所以电容器运行时一般低于额定电压运 行。 ②由于串联电容器一旦投入 ，在炉子正常工作期 间，不用再对电容器进行操 作 ， 所 以电容器不受投切的冲击。在调压过程 中，电容器会受到较小的冲击 ，但是由 于电压变化范围较小 ，且有串联变压器一次线圈限流，所受冲击很小 。 ③采用串联补偿后 ，由于电容器在高频下的阻抗变小 ，其谐波压降均较小 ，所以， 谐波对于串联电容器的影响较小。
铁合金矿热炉安全知识培训课件
高温熔融金属吊运影响范围是指钢包（铝包）等吊运的高温熔融金属一旦发生泄 漏、倾翻、坠罐等事故时，其熔融金属（包括高温蒸汽、爆炸冲击波等）可能伤 及现场作业人员的范围；为防止高温熔融金属遇水爆炸，其吊运线路附近不得有 水。
事故案例
2007年4月18日7时45分，辽宁省铁岭市清 河特殊钢有限责任公司炼钢车间发生钢水 包坠落事故，包内近30吨约1590°C钢水涌 出，冲向约6.0m外的真空炉平台下方工具
•
• ◆ 熔融金属冶炼过程中发生电炉、铸造熔 炼炉、保温炉、倾翻炉、铸机、流液槽、 熔盐电解槽泄漏事故时，应确保泄漏熔体 能紧急排放至储存设施（或拦挡围堰）内， 防止熔融金属外流而引发爆炸与火灾事故。
事故案例
• 2013年4月1日，江西省新余钢铁集团公司 2#100吨转炉氧枪漏水发生爆炸，共造成28 人受伤，4人遇难，爆炸冲击波将挡火门和 主控室全部损毁。
• • 解读 • • 起重机吊运作业是高温熔融金属冶炼生产过程的重要一
环。起重机的选型、设计、使用、维护以及定期检测质 量的好坏，直接决定了冶金有色企业熔融金属起重作业 的安全与否。由于起重机安全附件，如重量限制器、钢 丝绳、制动器、电动机等质量不满足安全要求，会导致 坠罐（包）事故及火灾、爆炸事故发生。
• 为此，冶金有色企业应严格按照国家、行 业安全标准要求，加强罐体、龙门钩的横 梁、耳轴销和吊钩、钢丝绳及其端头固定 零件的日常检查维护，对罐体耳轴部位应 定期进行探伤检测。凡耳轴出现内裂纹、 壳体焊缝开裂、明显变形、耳轴磨损大于 直径的10％、机械失灵、衬砖损坏超过规 定，均应报修或报废
事故案例
• ◆ 冶炼期间发现冷却水漏入炉内，应立即停止生产， 并切断漏水件的水源；炉体应停在原始位置不动， 待确认漏入的冷却水完全蒸发，方可动炉。
矿热炉专用SVG--短网补偿培训课件
矿热炉高压侧补偿
• 补偿方案： • MCR+FC，TCR+FC
• 功效： • 提高高压侧功率因数，抑制基波谐波，减少高压线路和变压器损耗，减少电
力部门的罚款
• 缺点： • 不能解决低压短网线路的功率因数低下，线路损耗严重，末端电压低的问题，
不能满足用户节能、高效的需求；
• 无法抑制高次谐波，频繁投切电容器，易诱发谐振。
3. SVG补偿出力，控制的末端是恒无功电流输出，与 接入点的交流电压无关；
4. 而电容器的补偿电流，是随着交流电压降低，而正 比例下降： I = U / Xc
5. 产品的设计上，要高度关注适应粉尘，高温环境。
SVG成本性能如何评价？
1. 补偿效果超过交流电容补偿装置，带来更好的 稳压与节能效果。
1）无投切支路，在恶劣工况下长期稳定运行； 2）稳定短网电压，缩短冶炼时间，节省电能； 3）功率因数合格；
2020/7/8
DSVG补偿短网治理目标
1) 在高谐波+不平衡+频繁冲击的母线上长期稳定运行 2) 实时动态连续补偿无功功率，补偿后功率因数0.95以上
（无过补、欠补） 3) 补偿短网电压，消除短网电压不平衡，减少电能损耗 4 ) 有效治理谐波电流
• 补偿方案： • MSC，TSC
• 功效： • 改善高压侧供电质量，提高短网功率因数，降低短网线路损
耗，增加短网变压器的出力，满足用户节能、高效的需求
• 缺点： • 无法抑制谐波，频繁投切电容，易诱发谐振。
全新短网补偿方案
• 依据矿热炉短网的恶劣情况和现行补偿方案的不足，
提出全新治理方案，即采用有源动态无功补偿装置 DSVG对短网进行补偿，可实现：
矿热炉冶炼中、高级工培训讲义
矿热炉冶炼中、高级工培训讲义矿热炉冶炼中、高级工培训讲义绪论铁合金是一种或几种以上的金属或非金属元素与铁组成的合金，如硅铁是硅与铁的合金；锰铁是锰与铁的合金。
铁合金还包括有其他非铁质元素组成的合金，如硅钙合金是硅与钙组成的合金。
◆铁合金的分类与用途◆铁合金的分类（1）按铁合金中主要元素分类，有硅、锰、鉻、钼、钨、钛、钒等系列合金。
（2）按铁合金中含碳量分类，有高碳、中碳、低碳、微碳、超微碳等品种。
（3）按生产方法分类，有高炉铁合金、电炉铁合金、炉外法（金属热法）铁合金、真空固态还原法铁合金、转炉铁合金、电解法铁合金等。
（4）含有两种或两种以上合金元素的多元铁合金，主要品种有硅钙合金、硅锰合金、硅钙铝合金等。
◆铁合金的用途（1）用作脱氧剂。
（2）用作合金剂。
（3）用于铸造工业，改善铸造工艺和铸件性能。
（4）用作还原剂。
（5）用于其他工业。
◆铁合金的生产方法◆按生产设备分类（1）高炉法。
（2）电炉法。
还原电炉（矿热炉）法、精炼炉（电弧炉）法。
（3）炉外法（金属热法）。
（4）氧气转炉法。
（5）真空电阻法。
◆按热量来源分（1）碳热法。
（2）电热法。
（3）电硅热法。
（4）金属热法。
◆按操作方法和工艺分类（1）熔剂法。
（2）无熔剂法。
（3）连续式冶炼法。
（4）间歇式冶炼法。
（5）无渣法。
（6）有渣法。
铁合金冶炼的基本原理1.1 铁合金冶炼的本质铁合金冶炼，尽管品种多样，设备各异，方法繁多，但从根本上来说就是利用适当的还原剂，从含有氧化物的矿石中还原出所需元素的氧化还原过程。
1.2 选择性还原理论在铁合金生产中的应用1.2.1 选择性还原与铁合金生产的关系1.2.1.1 还原度及选择性还原氧化物的还原度，即指其被还原的难易程度。
1.2.1.2 选择还原规律（1）加入熔体的还原剂，对熔体中所有氧化物的还原是同时进行的。
（2）还原剂对多种氧化物的还原是有选择性的。
（3）温度低时，各种氧化物的分解压低，且各氧化物之间的分解压差大；随着温度升高，纯氧化物分解压力增大，且各氧化物之间的分解压差减小。
3第三章矿热炉-57页PPT精品文档
炉变容量与变压器二次电压选择
前苏联A.C.米库林斯基的矿热炉变压器二次电压计算公式
U2 Ku 3 Ps （V）
式中：Ps－视在功率kVA；
Ku－与铁合金产品及变压器容量相关的系数
用炉口导纳计算变压器二次电压
3 S
U2
（V）
3G
1
G
（西门子）
R L rw
式中：S”－运行容量VA；RL－炉口电阻；rw－短网电阻
FeMn75C7.6
Mn65Si17
Mn60Si30 FeAl25Si30 FeAl50Si20
不同牌号的铁合金
FeSi45
FeSi75 51
铁合金生产的三种冶炼模式
要求能量在渣层放出的埋弧和热炉口操作（A型） 要求能量集中在反应区的埋弧和冷料面的操作（B型） 要求能量在熔池表面放出的明弧和热炉口操作（炼钢炉）
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炉变容量与变压器二次电压选择
电极周边电阻系数（安德列系数） 不同产品k因子不同，同一产品k因子是常数
电极功率密度
k U2d I2
4P
3 d 2
（kw/cm2）
式中：P－炉口有效功率kW
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直流电源内阻与灯泡电阻
r k
R
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炉子电压圆图
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Y
短网三种接线方式
Y
a 三相变压器Y-△接线
产品 硅铁 硅钙合金 硅钙钡 合金 工业硅
锰硅合金
碳铬合金
短网压降 %
19.23 13.72 39.8 20.57 32.5 25.4 22.5 17.9 16.9 27.74 21.21 22.94
铜管 2.79 4.1 3.7 3.15 3.17 3.24 2.74 2.69 2.79 2.89 2.88 2.96
矿热炉PPT精选文档
2.2 主要零部件及作用
矿热炉简介
目录
• 1. 矿热炉简介
• 1.1 矿热炉简介 • 1.2 矿热炉原理 • 1.3 矿热炉工艺 • 1.4 矿热炉分类和用途
• 2. 矿热炉主要零部件
• 2.1 主体构造 • 2.2 主要零部件及作用 • 2.3 主要备件
• 3. 重要辅机及配套设备 • 3.1 进料装置 • 3.2 出料装置 • 3.3 捣炉机 • 3.4 余热处理 • 3.5 除尘系统 • ห้องสมุดไป่ตู้. 设备供货范围和订货要求 • 5. 设备安装调试与维护
罩内的负压，实现向外排烟的。每台电炉设有2个烟道， 烟道是用钢板和型材制作的。烟道由下部水冷段，烟管段 、钟罩阀和烟道吊挂组成。 • 烟道下部水冷段座在矮烟罩的梁圈上，它是通水冷却的。 烟管段分成若干节，直接通到屋顶外。屋顶外的烟道口上 设有钟罩阀，钟罩阀是用来封闭烟道的。钟罩阀是用烟道 油缸来开闭的，当需要接入除尘器时关闭钟罩阀，烟气通 过三通在风机的作用下将烟气送入除尘器。
1.3 矿热炉工艺
• 矿热炉通过加料装置间断加料入炉，捣炉机维护料面，配 备开堵眼机或电弧烧穿器等开口设备开铁口，液体合金流 入铁水包等容器中，然后运输至模具处进行浇注，冷却后 ，产品入成品库。铁渣则通过出渣口间歇式排出。
1.4 矿热炉分类和用途
• 电耗值随原料成分，制成品成分，电炉容量等的不同而有 很大差异。这里是约值。
2.2 主要零部件及作用
铜瓦结构
• 导电装置
• 传统的导电装置一搬包括集电环、导电铜管和铜瓦。 集电 环主要起均压作用，将电流集合起来，然后再分配给导电 铜管，以使每根电极上每块铜瓦的电流基本相等. 铜瓦是 将电能送到电极的主要部件。铜瓦用紫铜铸造，其内部有 冷却水管，铜瓦与电极接触面允许的电流密度在 0.9~2.5A/cm2范围内，铜瓦的高度约等于电极直径，铜瓦 数量可根据每相电极的电流来计算。电极烧结带是整个电 极强度的薄弱环节，铜瓦对电极的抱紧力为0.05~0.15MPa ，接触压力来源于电极把持器。采用组合把持器的电极有 助于改善电极烧结。
矿热炉基本知识
矿热炉设备共分三层布置第一层为炉体〔包括炉底支撑、炉壳、炉衬〕，出铁系统〔包括包或锅与包车等〕，烧穿器等组成。
第二层〔1〕烟罩。
矿热炉目前大多数采用密闭式、或半密闭式矮烟罩结构，具有环保和便于维修，改善操作环境的特点。
采用密闭式结构还可把生产中产生的废气〔主要成分是一氧化碳〕收集起来综合利用，并可减少电路的热损失，降低电极上部的温度，改善操作条件。
〔2〕电极把持器。
大多数矿热炉都由三相供电，电极按正三角形或倒三角形，对称位置布置在炉膛中间。
大型矿热炉一般采用无烟煤，焦碳和煤沥青拌合成的电极料，在电炉冶炼过程中自己培烧成的电极。
〔3〕短网〔4〕铜瓦〔5〕电极壳〔6〕下料系统〔7〕倒炉机〔8〕排烟系统〔9〕水冷系统〔10〕矿热炉变压器〔11〕操作系统第三层〔1〕液压系统〔2〕电极压放装置〔3〕电极升降系统〔4〕钢平台〔5〕料斗与环行布料车其他附属；斜桥上料系统，电子配料系统等砌筑而成，侧壁上设有三个操作门，在炉大面上，开启方向是横向旋转式，上部有二个排烟口，与其相联的是二个立冷弯管烟道，直通烟囱或除尘装置。
1.3短网短网包括变压器端的水冷补偿器、水冷铜管、水冷电缆、导电铜管、铜瓦与其吊挂、固定联接等装置。
其布置型式可分为正三角或倒三角。
不论那种布置，均要求在满足操作空间的前提下，尽可能地缩短短网的距离降低短网阻抗，以保正获得最大的有功功率。
水冷铜管、导电铜管均采用厚壁铜管，各相均采用同向逆并联，使短网往返电流双线制布置，互感补偿磁感抵消。
中间铜管用水冷电缆相连，冷却水直接从水冷铜管经水冷电缆、导电铜管流入铜瓦，冷却铜瓦后经返回的导电铜管、水冷电缆、水冷铜管流出炉外。
运行温度低，减少短网导电时产生的热量损失，能有效提高短网的有功功率，同时铜管重量轻，易加工安装，大大减少短网的投资。
1.4电极系统：电极系统由把持器筒体、铜瓦吊挂、压力环、水冷大套、电极升降装置、电极压放装置等。
在电极系统上我们采用了国际先进的德马克，南非PYROMET等技术，如采用悬挂油缸式的电极升降装置，能灵活、可靠、准确地调节电极的上、下位置。
硅锰合金矿热炉电气操作与自动化控制培训课件
第一章 控炉的核心内容
1.2 操作最关心的是什么？
① 三相调平电流（最常规的操作）； ② 电流超限了，是降压或是提电极； ③ 电流变小了，是升压或是下电极。
第一章 全自动控炉功能
1.3 按九域图控炉
有功P
35000kW 29000kW
碳偏多
降压
降压
下插电极
保持
① P大于 29000kW 降压；
② P小于 29000kW 提极 ；
① 无低补时，一次电流与电极电流成正比； ② 投入低补后，电极电流增加，但一次电流反而
减小； ③ 投入低补后应按电极电流和自然功率因数控炉。
第二章 以终端参数控炉
2.2 电极参数的测量方法 ① 电极入料深度的测量
图2 炉外磁场法测量电极深度是本公司的发明专利技术
第二章 以终端参数控炉
2.2 电极参数的测量方法 ② 电极电流的测量
3.1 坩埚大小与电极深度的关系（深）
图7b电极工作深时，坩埚区低，直径大，炉面料层厚
第三章 坩埚大小与电极深度的关系
3.2 坩埚大小与电极深度的关系分析
① 在同样的坩埚体积下，电极浅，料层薄，散热多； ② 所有的控炉都要求电极能深而稳的深插操作； ③ 但插入过深操作电阻过小，电极电流过大，入炉有功降
② 电极深度深位、浅位限值 此值应经过一段时间的工艺验证确定。自动运行时， 平均深度大于深位限值时电极不会下插；小于浅位限 值时，如果实际有功大于下限有功，则不会继续上提 电极。
第六章 自动化控炉策略
6.3 自动控炉的几个关键参数
③ 一次电流允许值
由变压器在工作档位下的额定电流×过载倍数决定。 修改过载倍数可以改变允许电流。此值为变压器可安 全运行的数值，一般不要修改。
矿热炉基本知识
矿热炉设备共分三层布置第一层为炉体〔包括炉底支撑、炉壳、炉衬〕，出铁系统〔包括包或锅及包车等〕，烧穿器等组成。
第二层〔1〕烟罩。
矿热炉目前大多数采用密闭式、或半密闭式矮烟罩构造，具有环保和便于维修，改善操作环境的特点。
采用密闭式构造还可把生产中产生的废气〔主要成分是一氧化碳〕收集起来综合利用，并可减少电路的热损失，降低电极上部的温度，改善操作条件。
〔2〕电极把持器。
大多数矿热炉都由三相供电，电极按正三角形或倒三角形，对称位置布置在炉膛中间。
大型矿热炉一般采用无烟煤，焦碳和煤沥青拌合成的电极料，在电炉冶炼过程中自己培烧成的电极。
〔3〕短网〔4〕铜瓦〔5〕电极壳〔6〕下料系统〔7〕倒炉机〔8〕排烟系统〔9〕水冷系统〔10〕矿热炉变压器〔11〕操作系统第三层〔1〕液压系统〔2〕电极压放装置〔3〕电极升降系统〔4〕钢平台〔5〕料斗及环行布料车其他附属；斜桥上料系统，电子配料系统等和耐热混凝土复合构造采用烟罩侧壁由金属构件立柱支撑并通水冷却，四周用耐火砖砌筑而成，侧壁上设有三个操作门，在炉内大面上，开启方向是横向旋转式，上部有二个排烟口，与其相联的是二个立冷弯管烟道，直通烟囱或除尘装置。
1.3短网短网包括变压器端的水冷补偿器、水冷铜管、水冷电缆、导电铜管、铜瓦及其吊挂、固定联接等装置。
其布置型式可分为正三角或倒三角。
不管那种布置，均要求在满足操作空间的前提下，尽可能地缩短短网的距离降低短网阻抗，以保正获得最大的有功功率。
水冷铜管、导电铜管均采用厚壁铜管，各相均采用同向逆并联，使短网往返电流双线制布置，互感补偿磁感抵消。
中间铜管用水冷电缆相连，冷却水直接从水冷铜管经水冷电缆、导电铜管流入铜瓦，冷却铜瓦后经返回的导电铜管、水冷电缆、水冷铜管流出炉外。
运行温度低，减少短网导电时产生的热量损失，能有效提高短网的有功功率，同时铜管重量轻，易加工安装，大大减少短网的投资。
1.4电极系统：电极系统由把持器筒体、铜瓦吊挂、压力环、水冷大套、电极升降装置、电极压放装置等。
铁合金矿热炉安全知识培训PPT课件
11
12
高温熔融金属吊运影响范围是指钢包（铝包）等吊运的高温熔融金属一旦发生泄 漏、倾翻、坠罐等事故时，其熔融金属（包括高温蒸汽、爆炸冲击波等）可能伤 及现场作业人员的范围；为防止高温熔融金属遇水爆炸，其吊运线路附近不得有 水。
13
事故案例 2007年4月18日7时45分，辽宁省铁岭市清 河特殊钢有限责任公司炼钢车间发生钢水 包坠落事故，包内近30吨约1590°C钢水涌出， 冲向约6.0m外的真空炉平台下方工具间，
构具有足够的承重能力。
• 第三十五条 企业从事产生酸雾危害的电解作业时，应当采取防止酸雾扩
散及槽体、厂房防腐措施。电解车间应当保持厂房通风良好，防止电解 产生
• 解读 • （一）冶金、有色金属企业生产厂房建(构)筑物安全风险有哪些？ • 1、重荷载：冶金有色金属冶炼由于其生产特殊性，厂房经常承受较大荷
取防火、防爆、防雷、防震、防腐蚀、隔热等防护措施，对承受重荷载、 荷载发生变化或者受高温熔融金属喷溅、酸碱腐蚀等危害的建(构)筑物， 应当定期对建(构)筑物结构进行安全检查。 • 第二十六条 企业对起重设备进行改造并增加荷重的，应当同时对承重厂 房结构进行荷载核定，并对承重结构采取必要的加固措施，确保承重结
载，长期受重载的作用，结构容易产生疲劳破坏，同时易受钢水包、钢 锭等重载物的碰撞而产生变形、开裂的氢气聚集。
4
炼钢生产
3_第三章_矿热炉
国内部分企业短网运行情况调查汇总表
产品 硅铁 硅钙合金 硅钙钡 合金 工业硅
锰硅合金
碳铬合金
短网压降 %
19.23 13.72 39.8 20.57 32.5 25.4 22.5 17.9 16.9 27.74 21.21 22.94
铜管 2.79 4.1 3.7 3.15 3.17 3.24 2.74 2.69 2.79 2.89 2.88 2.96
5
矿热炉主体设备示意图
1-高压母线；2-油开关；3-电炉变压器；4-高压线圈；5-低压线圈；6-铁芯； 7-铜排；8-软电缆；9-导电铜管；10-铜瓦；11-电极；12-炉衬；13-熔池
6
普通矿热炉设备示意图
7
Hale Waihona Puke 封闭式旋转电炉断面图1-炉衬；2-炉壳；3-炉盖； 4-旋转机构；5-把持器； 6-电极；7-加料系统； 8-电极升降压放装置。
电极周边电阻系数（安德列系数） 不同产品k因子不同，同一产品k因子是常数
电极功率密度
k U2 d
I2
4P 3 d 2
（kw/cm2）
式中：P－炉口有效功率kW
16
直流电源内阻与灯泡电阻
r k
R
17
炉子电压圆图
18
Y
短网三种接线方式
Y
a 三相变压器Y-△接线
b 三相变压器Y-△接线
△
c 三相变压器△-△接线
第三章 矿热炉
(Submerged Arc Electric Furnace)
铁合金生产三要素 矿热炉主体设备组成 炉用变压器与短网设计要点 电极系统 不同冶炼模式的矿热炉
1
铁合金生产三要素
大酒店（饭店）
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碳素电极—采用无烟煤和焦炭为主原料，沥青和焦油作粘结 剂，挤压成型的电极通过焙烧成形。
31
自焙电极烧结示意图
80℃ 200℃ 800℃ 1200℃ >2000℃
32
自焙电极壳与筋片
1－预热区；2－烧结区；3－还原区；4－电弧区；5－熔池区；
6－假炉底；7－死料区；8－电极； 9－炉衬； 10－出铁口
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镍铁合金矿热炉(熔分炉)炉膛结构示意图
遮弧冶炼过程
电渣冶炼过程
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谢谢！
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矿热炉讲解
1
铁合金生产三要素 矿热炉主体设备组成 炉用变压器与短网设计要点 电极系统 不同冶炼模式的矿热炉
2
铁合金生产三要素
大酒店（饭店）
锅灶
铁合金厂
设备
材料
大厨师
原料
生产者
3
铁合金冶炼设备认识的几点误区
万能炉（适用于产品改炼） 单纯追求高功率因素（有效利用变压器，节电） 长期超负荷运行（＞ 30%）
21
短网平面布置图
22
短网立面布置图
23
三相变压器短网设计改进
c-z
b-y
a-x
24
二次短网设计与经济运行的关系
短网截面选择的原则：
（1）用安全运行电流密度选择导体截面积 （2）用经济运行电流密度选择导体截面积 （3）克服集肤效应影响选择几何形状
25
矿热炉节电的技术措施之一 短网布置与导电体截面积选取
1-电极提升机构 2-电极压放装置 3-二次电流导线 4-接触装置 5-外罩
42
电极升降机构和压放机构
机械传动—卷扬传动，链轮传动 电极升降机构
液压传动—刚性连接，铰性连接
弹簧闸块式抱闸 电极压放机构
钢带式抱闸
43
机械传动电极升降机构
钢丝绳卷扬升降 装置
1-电极 2-把持器 3-定滑轮 4-制动器 5-平衡锤 6-手轮 7-开式齿轮对 8-减速机 9-卷筒 10-电动机
d 三台单相变压器
20
短网基本计算公式
交流电阻公式：Rj
k0R50
k1k2
20
1
t
l s
()
集肤效应系数公式： k1
Rj Rz
kr
0 f
简化电感计算公式：L
M
2l
ln
2l g
1
109
(H)
式中：k0、k1、k2—分别为交流电阻系数、集肤效应系数、邻近效应系数； Rz—直流电阻；κ—导体电导率；μ0—空气磁导率；Kr—几何均距； ρ20—导体20℃时电阻率；Δt—温升；α—电阻温度系数；l—导体长度； s—导体截面积。
44
液压传动电极升降机构
液压升降电极图 1-电极 2-导电颚板 3-锥形环把持器 4-软铜带 5-集电环 6-电极护筒 7-电极升降油缸 8-下闸环 9-上闸环
45
电极压放机构
46
不同冶炼模式的矿热炉
1）矿热炉冶炼不同产品的所需温度和能量 2）冶炼工艺与电热转换形式 3）铁合金生产的三种冶炼模式
T = 1637 ℃ ∆H = 24637kJ/kg (Si)
49
冶炼温度和入炉功率
冶炼温度
电弧热— 热等离子体 3×103～4×104 K （属低温等离子体；核聚变、激光聚 变，属高温等离子体，106 ～108K）
电阻热— 焦炭层、熔体<3×103 K
功率密度—维持反应温度的电能输入要求
50
6.0
挥发分/% 12.0~15.5 12.0~15.5
耐压强度 /MPa≥
17.0
15.7
电阻率
/μΩ·m≤
68
75
体积密度
/g·cm-3 ≥
1.36
1.36
THD-3
7.0 9.5~13.5
19.6
80
1.36
THD-4
THD-5
9.0
11.0
11.5~15.5 11.5~15.5
19.6
19.6
kB
U1 U2
I2 I1
N1 N2
式中：N1－高压线圈的匝数；N2－低压线圈的匝数
12
矿热炉炉变二次电压调压方式
矿热炉变压器在制造行业称作特种变压器，与电力变 压器不同的特点是：电力变压器的二次电压恒定，一 次电压随电网波动调整；矿热炉变压器是一次电压恒 定，二次电压在一定范围内调整。
13
变压器感应电动势计算
FeMn75C7.6
Mn65Si17
Mn60Si30 FeAl25Si30 FeAl50Si20
不同牌号的铁合金
FeSi45
FeSi75 52
铁合金生产的三种冶炼模式
要求能量在渣层放出的埋弧和热炉口操作（A型） 要求能量集中在反应区的埋弧和冷料面的操作（B型） 要求能量在熔池表面放出的明弧和热炉口操作（炼钢炉）
4
矿热炉参数
设备参数
熔炼特性参数
电气参数
变压器容量 电极电流 二次侧电压
炉型参数 电气特性
炉膛直径 炉膛深度 电极直径 极心圆大小
功率因素 相平衡 操作电阻
操作制度
电极插入深度 化料速度 炉料透气性
5
矿热炉主要设备组成
（1）炉用变压器 （2）短网系统 （3）电极系统 （4）炉体部分 （5）水冷系统 （6）加料系统 （7）除尘系统
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矿热炉主体设备示意图
1-高压母线；2-油开关；3-电炉变压器；4-高压线圈；5-低压线圈；6-铁芯； 7-铜排；8-软电缆；9-导电铜管；10-铜瓦；11-电极；12-炉衬；13-熔池
7
普通矿热炉设备示意图
8
封闭式旋转电炉断面图
1-炉衬；2-炉壳；3-炉盖； 4-旋转机构；5-把持器； 6-电极；7-加料系统； 8-电极升降压放装置。
电流密度（A/mm2）
铜排
水冷电缆
2.92
3.83
1.97
1.56
1.81
1.49
1.91
1.52
1.77
1.48
3.59
3.17
3.09
3.79
1.43
1.08
1.53
3.06
补偿器 2.92 3.83
3.59 3.17 3.09 3.79 2.39 1.53
地区
备注
内蒙古包头 二次补偿 内蒙古鄂盟 二次补偿 四川雅安 裸铜电缆 四川眉山 裸铜电缆 四川雅安 裸铜电缆 陕西安康 裸铜电缆 山西大同 二次补偿 广西柳州 二次补偿 广西柳州 二次补偿 广西桂林 二次补偿 江西萍乡 裸铜电缆 广西北海 空冷补偿器
焦耳-楞次定律： Q=0.239I2Rt
工频电流中的导体集肤效应
导体名称
铜
铝
石墨电极 碳素电极 自焙电极
（50℃） （50℃） （1000℃） （1000℃） （1000℃）
集肤深度mm 9.24
11.72
21.95
44.81
50.70
注：上述数据是按着圆柱体的几何形状计算的。
26
集肤效应深度
红色是电荷流过的截面，黄色是没有电荷流过的截面 。
90
90
1.36
1.36
注：THD-1，THD-2用于封闭电炉，也称封闭糊。其余各牌号用于敞开电炉，也称 标准糊。
35
自焙电极把持器
（1）径向大螺钉顶紧式把持器 （2）径向油压环式把持器 （3）锥形环式把持器 （4）埃肯组合式把持器（取消传统铜瓦）
36
铜瓦结构示意图
a: 1-安放导电铜管处；2-固定导电铜管螺栓装置处；3-U形冷却管；4-联紧螺栓凹形穴 b: 1-U形管;2-铜瓦本体;3-锥形块; 4-绝缘云母
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径向大螺钉顶紧式把持器
电极把持器简图 1-电极； 2-铜瓦； 3-顶紧螺栓； 4-夹紧半环； 5-导电铜管； 6-吊筋； 7-把持筒
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径向油压环式把持器
39
锥形环把持器
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锥形环把持器
油压锥形环 1-电极； 2-油压锥形环； 3-铜瓦； 4-油压拉力活塞拉杆
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埃肯组合式把持器
埃尔肯标准型电极 把持器
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高碳锰铁、高碳铬铁、硅锰合金 矿热炉炉膛结构示意图（A型）
1.松散的烧结料；2. 软熔带；3. 渣焦混合物；4. 焦炭层；5. 渣层（有焦炭）；6. 渣层；
7. 金属；8. 死料区；9. 电极碎块；10. 电极；11. 碳砖；12. 出渣口；13. 出铁口
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硅铁及硅铁合金炉炉膛结构的示意图（B型）
（1）构成电极的两种材料（钢、碳）的电阻与 温度的影响关系是相反的，在电极烧成过程起 互衬作用；
（2）电极电流由主要通过电极壳和筋片过渡到 全部通过烧成的碳素电极；
（3）电极承受的重量由电极壳和筋片承重过渡 到完全烧成的碳素电极承重。
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电极糊技术指标
牌号 项目
THD-1
THD-2
灰分/%≤
5.0
电极周边电阻系数（安德列系数） 不同产品k因子不同，同一产品k因子是常数
电极功率密度
k U2 d
I2
4P
3 d 2
（kw/cm2）
式中：P－炉口有效功率kW
17
直流电源内阻与灯泡电阻
r k
R
18
炉子电压圆图
19
Y
短网三种接线方式
Y
a 三相变压器Y-△接线
b 三相变压器Y-△接线
△
c 三相变压器△-△接线
前苏联A.C.米库林斯基的矿热炉变压器二次电压计算公式