直流钢包炉电路结构几乎完全与直流电弧炉相同。从变压器输出的低压电源经整流成直流电。整流后的电源负极经 电抗器与弧电极相联,正极接地并通过接触器与底电极相联。当弧电极下降到一定程度时于熔池间产生电弧 ,电路导通 ,开始工作 。
电路中整流部分必不可少 ,它有几种形式可以利用。其一为电动机直流发电机式;其二为二极管桥式整流;其三为可控硅晶闸管整流。由于钢包炉所用功率远远低于电弧炉,所以几种形式可自由选择,笔者认为可控硅整流优点相对要多一点 。为了防止瞬间短路,保护整流部分,电路 中直流电抗器是不可少的。电抗器工作过程中的电阻极小,几乎对电路没有影响,只对电流变化起缓冲作用。与直流电弧炉相同,底 电极是钢包炉非常重要的部分,由于钢包的工作环境与电弧炉有很大差别,底 电极的设置与直流电弧炉完全不同的是底 电极与二次导体的联接,这部分更不能照搬电蕊炉技术,我们称其为接触器。
自控所需工作状态信号取自于交流侧还是直流侧各有特点,应根据可靠和方便程度、现有电气元件以及控制机械型式的需要而定,这里不再讨论。直流钢包炉的电锻与电极升降机构 ,自控仪表等都只有一套且不需倾动机构,因此设计、安装、检修等都较交流炉简单,故障率可降低 2/3。
直流钢包炉冶金特点
交流炉的加热方式属顶加热方式 ,电弧通过加热钢渣来加热熔池、电弧辐射出去的热量部分地通过炉衬和炉盖再反射到钢渣上,不尽附合传热学原理。直流炉虽然没有排除顶加热方式 ,但总体上有很大改观。
据资料介绍,阳极产生的热量占43,远远大于负极。而阳极又埋入熔池底部 ,直接接触钢水,钢水成为阳极绝好的冷却剂 ,传热方式主要为传导传热和对流传热,效率要比弧电极高得多,这样就使熔池上部局部过热现象得到改善,有利于提高包衬寿命。由于整个熔池构成 电流 回路的一部分 ,电流方向不随时间变化而 改变 ,由此 而产生和电磁力——劳伦兹力使钢水沿水平方向旋转,同时电弧压力也使钢水向下移动再沿包衬返回,使得钢水更加紊乱,传热传质更迅速。也许这两个力与钢包吹氩产生的气泡上浮作用相比小得多。但正是劳伦兹力对上浮的氩气泡形成剪切力,把气泡变得更细小,滞留在钢水中时间更长,精炼效果更好。应该注意,透气塞(或顶吹枪)不可置于钢包中央,否则这种力反而将氩气束缚成柱状上升,降低精炼效果。还有的资料介绍,由于熔池始终处于阳极正 电荷的轰击之下,由此而产生的电化学作用更有利于脱氧去硫,按常识推断 ,这种论点完全站得住脚,但笔者未进一步作理论和实践方面的探讨 ,不敢妄 言。