矿热炉电气参数

（三）电炉特性参数的合理选取

我们认为：要想矿热炉取得好的技术经济指标，必须从以下方面入手：

1、正确使用负荷电流。

负荷电流仍然是许多使用矿热炉生产厂家用以控制的主要技术参数，但全国大多数企业一般以满负荷甚至超负荷运行来使用矿热炉，这就带来许多问题：

（1）、降低变压器使用寿命：当负荷电流超过变压器允许范围，其绕组会在变压器内部产生过度发热，线圈铜损急剧增大，油温升高，绕组绝缘老化甚至烧毁而发生事故。

（2）、严重的超负荷运行会造成烧坏短网中的铜母线（或水冷电缆）、电极硬断和铜瓦打弧等事故。

在冶炼周期整个过程，应根据“炉况”采用“三阶段”操作法，即“冶炼初期”（刚出完上一炉铁水又在本炉已加满炉料前提下）满负荷运行，以便达到炉内电热反应的还原过程的目的，这阶段运行时间大概要占整炉的65～80%时间；“冶炼后期”，主要指炉内还原反应（化料）基本完成，主要以保温为主，所以只能以额定负荷的75～85%左右运行，这段时间约占整炉的15～20%；“出炉”阶段，随着铁水的流出，负荷电流明显减少，为了铁水的顺利出炉，必须深插电极以促使产品顺利出炉，这段时间占整炉的10%。

2、合理选择二次电压

电极的合理插深，与电极极心圆电压有密切的关系。电压太高，电极之间的弧光半径过大，炉内弧光交叉，电极会上抬，热损失大，炉内温度低；电压太低，炉内弧光半径过小，三相电极之间难以沟通，电极又容易插深过度，于炉底不利。所以要根据电网电压及炉况调整二次电压，保证电极合理插深。

即：矿热炉的控制必须选择正确的参数予以控制调节。

三、矿热炉的控制

矿热炉炉内等效电路可以从图一的负载支路Rf看出，它实际上构成"星三角回路"，见图二。

矿热炉炉况正常时，组成电炉主电路的是电极工作端至熔池的炉内参与反应的炉料电阻和电弧电阻，即图二中的Ran、Rbn、Rcn组成的“星形回路”，此部分电阻值是电极工作端下部高温熔化下的炉料电阻及电弧电阻组成的，其值是很小的。生产中应尽可能保证从操作上来满足星形回路的功率输入，而功率调节的控制参数就是以此主回路的负荷电流为参量的。参与电极之间功率转换的支路为由Rab、Rbc、Rca 组成的三角形回路而构成。这部分的阻值很大，因为它是炉内熔化层上部生料层的炉料电阻，温度低，阻值大。只有少量靠近坩埚上层的炉料参与还原反应，因此，该部分的负荷电流数值很小，一般不考虑参与

功率控制。

矿热炉控制方式很多，随着电炉容量主要有以下几种，简介如下：

1、早期小容量电炉的人工控制：是用继电器-接触器系统控制卷扬系统调节电极的升降，达到功率调节的目的；而电极压放更是采用人工松紧水套螺栓的原始方法。这种控制造成工人劳动强度大，工作效率低；而继电器-接触器控制系统又因控制参数单一，自动化程度低不能达到功率平衡调节的目的，将逐步淘

汰。

2、PID功率调节器控制

图三是矿热炉电极功率调节控制系统框图

PID调节器由电弧电流及电压的测量回路、调节器、功率放大环节、速度反馈、电动机、减速机械

等组成。

电流和电压信号经过测量回路后，分别转换成直流电流和直流电压信号与给定值进行比较。实际测量信号与标准信号的差值信号通过调节器进入功率放大环节进行功率放大，放大了的信号来控制电动机通过机械传动机构使电极上下移动，从而调节电弧长度，维持电弧电流和电压在设定值上，达到功率调节的

目的。

当对电路分段线性化完成后，我们就对矿热炉电极调节系统这样的非线性系统的控制就转换成对分

段线性化系统的控制。

3、矿热炉电极压放控制

矿热炉许多产品的电极是自焙烧电极，在冶炼中不断消耗，所以需要经常压放。电极是通过上下卡环及液压缸的顺序动作下放的，见图四。动作顺序是：松上环-升立缸（提上环）-紧上环-松下环-降立缸（压

下电极）-紧下环。

电极压放应遵循"勤压、少压"的原则，以保证电极的正常焙烧速度和电极工作端长度。

压放时机的选择主要有"定时压放"和"根据电流的平方定时累加"，有时靠炉前操作工根据炉况来决定

压放的时机。

实现压放的控制机构有"人工控制按钮"、"顺序控制器"和"可编程序控制器"几种方式。

人工控制很难做到及时准确，又往往难以掌握压放时间而造成压放长度过大，电极断裂的事故。所

以建议少用。

"顺序控制器"是一种机电式继电器，按照已定的控制规律设定的"继电器-接触器"控制装置。

PLC开关量控制：是一种将压放过程按先后步骤编制程序（LAD）后对电极进行自动压放。只要提高压放量精度，这种控制方式是当今及以后控制方式的理想控制装置。

4、矿热炉的配料控制

矿热炉的配料控制包括"上料"和"称量"两个环节。

上料控制包括炉顶各个料仓的顺序控制，它根据各料仓的料位信号，过低时发出要料信号使相应的

胶带机运转，向料仓装入所需炉料。

称量控制包括配料、称量、补正控制以及配料后的运输控制。

在微机配料秤里存储配料公式。

当操作者选定配方后，就发出信号给配料控制系统，控制系统将按照微机配料秤的控制信号对各料仓、振动给料机、斗式提升机和胶带机进行程序控制，配料秤对各称量斗进行设定，先以粗给料速度给料，当称量达到配方要求的95%时，自动变为细给料速度给料，直到料重达到设定值。在称量过程中，由于料斗中的粘料等因素，使设定值与实际值产生偏差，系统将把这一误差存储起来，在下一称量周期中补回这

一误差重量。

此外，由于焦炭含有水分，必须折算为干焦量。焦炭水分可用中子水分计测定焦炭水分，并有微机补正这一数值，以保证配料准确，给料过程结束以后，将打印一份料批关于配料时间、炉料成分、实际重

量、料仓编号、电炉编号等内容的报告。