六电极矩形钛渣电炉的电极供电系统

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2017年第46卷第1期Vol. 46 No. 1 2017

; 當 典INDUSTRIAL HEATING

DOI ： 10.3969/j. issn. 1002-1639.2017.01.016

六电极矩形钛渣电炉的电极供电系统

韩星

(西安电炉研究所有限公司，陕西西安710061)

摘要：六电极矩形钛渣电炉的电极供电对钛渣冶炼的稳定运行起着重要的作用，电极供电的结构布置、熔池加热功率的分布，电极电 压、电极电流的检测，都对钛铁矿的人炉加料、电极的深度位置及矩形溶池的反应区尺寸的设计提供了重要的指导，保证了电弧的稳 定燃烧，熔池反应歷的温度均匀，提高了输入炉内的加热功率，对六电极矩形钛渣电炉的参数设计与工艺操作提供了理论依据。关键词：六电极；矩形电炉；钛渣；炉料电阻中图分类号:TM924.il

文献标志码：

A 文章编号：1002-1639(2017)01-0047-02

Electrode Power Supply System of Six Electrodes Rectangle Titanium Slag Furnace

HAN Xing

(Xi’an Electric Furnace Institute Co. Ltd., Xi’an 710061，China)

Abstract ： The electrode power supply system of six electrodes rectangle titanium slag furnace is very important for stable operating. Structural arrangement of electrode power supply, bath heating power distribution, electrode voltage and current detection mode, all of these are main factors for furnace charging, electrode position and reaction area design of rectangle bath of titanic iron ore, which assure the stable combustion of electric arc and temperature uniformity of furnace bath reaction area, make great improvement of input heating power, given the theory basis for six electrodes rectangle titanium slag furnace parameter design and process operating.Key words ： six electrodes; rectangle furnace; titanium slag; burden resistance

六电极矩形钛渣电炉多采用三台单相变压器供 电，在平面上成直线等分布置，在电极上端连接成开口 三角形工作电源，矩形密闭钛渣电炉建议采用这种供 电方案布置，其设备结构简单、组合母线外形简化、操 作维护方便，电炉顶部设有密闭炉盖的防护，使得电极 大电流线路及水冷电缆的寿命更高。

1电极供电结构

六电极矩形钛渣电炉的电极供电设计必须要保证

电弧燃烧稳定，具有最小的电气损耗，较高的功率因 数，三相电极功率平衡，三相电路阻抗平衡;供电线路 的组件结构简单，安装维护方便，运行可靠，

六电极供电矩形电炉，多采用超高功率石墨电极， 改变了大型钛渣电炉只能使用自焙电极生产的状况， 减少了电极电流密度，降低了电极消耗，电极在炉内熔 池做功平衡，炉气温度及炉底、炉壁温度均匀稳定，炉 内反应空间利用率高，生产运行状况优于三相三根电 极的圆形电炉3六电极矩形钛渣电炉的电极供电线路 一般采用如下两种结构方式：

⑴单相变压器六电极一字排列电极供电线路见图1〇

收稿日期：2016-07-18

作者简介：韩星（1971 —)，男，高级工程师，主要从事工业电

炉电气设计方面的研究工作.

(2)单相变压器六电极平行排列电极供电线路见图2〇

图2

单相变压器六电极平行排列电极供电线路图

一字排列布置中，三台独立的单相变压器，每对电 极上通过的是单相电流，经过电极和电炉炉料熔池形 成三相交流回路，每对电极之间的电压为单相变压器 的线电压，

不同单相变压器之间的电极

电压为线电压的0.5仏£/2_3=[/4_5=[/6_1Q

平行排列布置中，六根电极以两组平行线分布，炉 内的熔池反应温度和功率密度更加均匀。由于炉内热 区分布的变化，在矩形电炉的上料系统设计和出渣出 铁系统设计上是有所不同的。

采用三台单相变压器供电的矩形钛渣电炉，每台 单相变压器与相对应的两相电极在炉内熔池中，通过 炉料连成3相交流电路，既可单相运行也可三相运行，

熔炼反应过程在多个区域进行，冶炼平稳，炉衬耐材寿 命好，炉内工作气氛稳定[1]。

2炉内加热功率分布

电能传入矩形熔池主要依赖于炉料的导电性、电弧燃烧的稳定性，矩形钛渣电炉的加热功率分布与电 极供电结构有直接关系，可依据矩形电炉电能消耗、电极消耗、物料消耗，及出铁、出渣和炉内烟气排放的能 量综合检测体系，对电能的输入、热能的转换、冶炼的 有效利用率和能量损失率进行测算分析。

六电极矩形电炉的加热功率分布与钛渣冶炼的操 作运行，矩形电炉钛渣的生产效率、炉衬耐火材料寿 命、功率损耗等数据是直接相关联的。六电极矩形钛渣 电炉的炉内加热功率分布状态，见图3 Q

图3六电极矩形钛渣电炉的炉内加热功率分布图

通过对六电极矩形电炉内部溶池加热功率分布的 分析，可更精确地调整钛精矿石和焦碳的加料比例，保 证碳含量稳定，提高炉内的化学活化性能，以扩大熔池 反应区，消除炉内冷区区域；同时修正料管和布料器，使炉料分布均匀，减小加料时对电极电流的冲击;监控 电极深度、焦碳比电阻、焦碳层厚度、熔融渣料和铁渣 液温度、炉气成分等参数的变化，确定最佳的熔池加热 功率曲线和工艺操作制度。

3供电电路检测

六电极矩形钛渣电炉使用的二次电压和二次电流 是矩形电炉冶炼参数中两个最基本、最重要的参数。

六电极矩形钛渣电炉的基本几何参数确定后，钛 渣电炉使用的二次电压主要是按冶炼反应区功率来估算的，六电极矩形电炉电压采用的计算公式为

U2=Ke-P；1

式中:&是电压系数，矩形六电极钛渣电炉&为19〜 21 为每根电极的额定功率，矩形六电极钛渣电炉 g为变压器容量的1/2 为功率指数，矩形六电极钛渣 电炉^为0.32〜0.34。

合理的电极电压设计，会使矩形电炉的冶炼效率 和炉内做功的效果更优9

六电极矩形钛渣电炉供电电路的检测，见图4。

图4六电极矩形钛渣电炉供电电路的检测图单相变压器通过内部的有载调压开关(OLTC)实现 冶炼过程中调整电极电压的数值，设计时必须考虑开 关动触点的材质、挡位机构的动作，同时为保障开关内 绝缘油的耐压值，要合理配置在线滤油机设备。

电极电压电流的检测系统主要由Rocoil线圈、电流 积分装置、电压转换装置、信号隔离器、热备PLC、高速 模拟量输入板等主要器件组成《

⑴变压器一次电压、一次电流：由电网传输到电炉 变压器高压侧的电压电流数据，经过互感器的转换，由信号隔离器送入能源系统PLC模拟量模板。

(2)变压器二次电压、二次电流:电炉变压器的有载 调压开关动作并发出工作的挡位信号，由电源箱测量 电炉变压器二次侧的电压并转换、过滤和校正成稳定 的连续信号，送入能源系统PLC模拟量模板0

使用Rocoil线圈将电炉变压器二次侧大电流转换 成毫伏信号，经过相积分变换，给出六根电极的相电流 和线电流，送入能源系统PLC模拟量模板。

能源管理系统PLC在六电极矩形钛渣电炉冶炼过 程中进行实时动态检测、通过监控生产数据、工艺流 程，统计测算钛渣电炉六电极的工作电压、工作电流、入炉加热功率等参数，实现矩形钛渣电炉冶炼生产的 优化控制。

4电路负载系统

六电极矩形钛渣电炉的炉内电路负载特点:在矩形反应溶池内部，通过三台单相变压器供电，六根电极

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