OBLOUKOV PECE Elektrick zazen obloukovch pec elektrick oblouk

OBLOUKOVÉ PECE

Elektrické zařízení obloukových pecí elektrický oblouk vytváří potřebné teplo k roztavení vsázky oblouk hoří mezi elektrodami a vsázkou teplo se přenáší z oblouku do vsázky hlavně sáláním ve vsázce se teplo šíří vedením a prouděním taveniny

Rozdělení obloukových pecí 1. Pece ocelářské s přímým působením odkrytého oblouku - rafinace tekuté oceli 1. Pece obloukové sálávé s nepřímým působením oblouku - výroba slitin mědi - max. výkon do 600 k. VA 1. Elektrické pece odporově obloukové s přímým působením zakrytého oblouku, pece hutnické - feroslitiny, karbidy, - největší výkony (unás do 40 MVA)

Schéma zařízení obloukové pece 1 pecní transformátor 2 krátká cesta 3 trubky s chladící vodou 4 elektrody 5 uchycení elektrod 6 odvod pecních plynů 7 výpust 8 poklop 9 pec 10 jedna ze dvou kolébek umožňující naklánění pece 11 podstavec pece 12 řídící stanoviště

Přípojení obloukové pece na napájecí soustavu • • • 1 napájecí síť 2 odpojovač 3 výkonový vypínač 4 primární transformátor 5 sériově řazená tlumivka 6 výkonový vypínač 7 pecní transformátor 8 krátká síť 9 elektrody 10 obvody měření 11 regulace

Připojení obloukových pecí k napájecí síti vysokého napětí - napájecí vn síť elektrických obloukových pecí je zatěžována nepravidelně proměnlivými špičkami proudů – 0 až 3 In Þ kolísání napětí => nepříznivé elektronické přístroje Þ přesně vymezené požadavky na napájecí síť obl pecí Činitel pro posouzení napájecí sítě – zkratový výkon v místě zapojení pecí na energetický systém [MVA]

odchylky 30% In mají u síťové impedance způsobit pokles napětí nejvýše 0, 5% Un. [W] nutný poměr trvalého zkratového výkonu Sk k připojenému pecnímu transformátoru STP : trvalý zkratový výkon v místě napojení přívodu musí být 60 krát větší než výkon pecního trafa podmínka pro hranici pozorovatelnosti rušivých jevů, nesmí být překročeno kolísání napětí ve výši 0, 35% Un => poměr

Možnosti snížení rušivých účinků obloukových pecí na napájecí síť vn Omezení zkratových a velkých proudů - vznikají zejména při natavování vsázky - zapojení reaktoru do série s pecním transformátorem b) Zvětšení zkratového výkonu v místě připojení - zesílení sítě - připojení synchronního kompenzátoru do sítě - sériová nebo paralelní kompenzace c) Zmenšení kolísání jalového příkonu el obl pece - nepřímá kompenzace - přímá kompenzace a)

Kompenzace jalového výkonu Nepřímá kompenzace - udržuje odběr jalové energie konst na maximální hodnotě - špatný účiník => paralelně statický kondenzátor - Přímá kompenzace - kompenzace přímo podle okamžitého odběru - je možno měnit výrobu induktivní energie v kompenzátoru v synchronismu se spotřebou pece

Nepřímá kompenzace jalového výkonu s využitím řízeného usměrňovače

Přímá kompenzace jalového výkonu s využitím tyristorů stupňovitá kompenzace – tyristory spínané kondenzátorové baterie spínacím elementem je dvojice antiparalelně zapojených tyristorů nemá žádné pohyblivé části => vysoká trvanlivost, tichý chod dopravní zpoždění max 10 ms

Pecní transformátory 1. pracují se značně proměnlivým zatížením při častých zkratech způsobených dotykem elektrod se vsázkou 1. poměrně nízké sekundární napětí a vysoký proud 2. regulace sekundárního napětí v širokých mezích změnou počtu závitů primárního vinutí 1. výkonem pecního trafa je vymezen přívod tepla do pece a tím i výkon pece volba výkonu pecního trafa se provádí podle velikosti vsázky pece a pracovního režimu

Závislost výkonu pecního transformátoru na velikosti vsázky UHP - tavení s velmi vysokou produktivitou - krátký oblouk - poměr výkonu pectrafa pro UHP a normální režim – 2, 1 až 2, 4 SUPH - pece se supravysokou produktivitou - rychlý roztav do 1 hodiny - trafo o výkonu odpovídající 1 MVA na 1 tunu vsázky

Tlumivky zapojeny v napájecí síti mezi výkonovým vypínačem a pecním transformátorem Þ omezují hodnotu zkratových proudů při dotyku elektrod s taveninou Þ obvykle zapojena při spojení primáru trafa do trojúhelníka při přepnutí do hvězdy dojde k vyřazení tlumivky pro režim tavení vyžadující krátký oblouk není potřeba v celé době tavení. u dlouhých oblouků je účelem zkrátit čas pro natavení vsázky a využít plného výkonu trafa v co nejdelším časovém intervalu Þ zařazení tlumivky => zlepšení stability oblouku x zhoršení účinnosti pecí Þ

Elektrické zapojení obloukových pecí krátkou cestou krátká cesta = elektrické vedení od vývodů sekundárního vinutí pecního trafa do pracovního prostoru pece části krátké cesty : 1. pásová část 2. ohebná lana 3. vodiče ramen držáků elektrod 4. držáky elektrod 5. elektrody a spojky velké proudy => velké ztráty

Bifilární vedení krátké cesty nerovnoměrné rozložení výkonů v jednotlivých fázích má nepříznivý vliv na práci pece a životnost vyzdívky zmenšení nesymetrie => bifilární vedení dokonalé vyrovnání indukčností lze provést jen při bifilárním spojení až po elektrody a při spojení vývodů sekundárního vinutí transformátoru až na elektrodách

Různá zapojení krátké cesty a jejich vliv na účinník A) B) C)

Různá zapojení krátké cesty a jejich vliv na účinník

Elektrody požadavky na elektrody : 1. dobrá elektrická vodivost 2. vysoká mechanická pevnost 3. vysoká oxidační teplota 4. malý obsah popela a síry druhy elektrod : 1. uhlíkové – antracit, koks, přírodní grafit, pryskyřice 2. grafitové – z uhlíkových vypalováním až do 2700°C 3. násypné – velké průměry elektrod (>500 mm) – cena 1/3 uhlíkových

Automatická regulace polohy elektrod úkol : zachovávat po určitou dobu konstantní množství energie přiváděné do pracovního prostoru pece nezávisle na neustále se měnících podmínkách regulátor musí mít dostatečnou rychlost nastavení optima problém : doba odezvy => pásmo necitlivosti = vymezená oblast uvnitř které změna regulované veličiny nevyvolá změnu polohy elektrody Id intenzita proudu při pohybu dolů In intenzita proudu při pohybu nahoru

proudonapěťová, diferenciální regulace – regulátor se snaží udržet nastavený poměr napětí a proudu konstantní. podle pohonu a) elektromechanické ovládání pohybu elektrod - elektromotor zvedá nebo spouští teleskopický sloup ramene elektrodového držáku s elektrodou prostřednictvímocelových lan b) hydraulické ovládání pohybu elektrod - mechanizmus pohybu elektrod je vytvořen pracovním válcem a přívodem tlakové kapaliny - rychlost, přesnost, stabilita regulace - vysoké náklady, konstrukční náročnost

Elektromechanický regulátor kontaktní - řídícím členem je diferenciální relé, jehož cívky jsou napájeny proudem ze sekundáru proudového měniče a napětím z elektrody proti zemi - cívky relé působí na vahadlový systém relé - s nárůstem proudu v elektrodě vtáhne proudová cívka dif relé své jádro, vahadlo se vychýlí a zapne kontakty ovládající cívku stykače elektromotoru - elektroda se začne pohybovat nahoru, prodlužuje oblouk => zmenšuje se proud

Elektrohydraulický regulátor impedanční 1. hliníkový rotor tvaru bubínku je otočně uložen ve vzduchové mezeře dvoufázového statoru s pomocným mag. obvodem 2. na hřídeli rotoru je nasazen pastorek, který pohání ozubený segment 3. spojen s pákou, která ovládá řízení hydraulicky vyváženého regulačního ventilu hydraulického rozvodu 4. vinutí pomocné fáze statoru je napájeno z autotrafa napojeného na jiné dvě fáze napětí než je fáze regulovaná

Tavící obloukové pece na ocel 1. vana vyzděná zásaditou vyzdívkou 2. regulace režimu : a) změnou napětí na elektrodách pece b) změnou délky oblouku, tedy proudu pracovní charakteristiky závislost hlavních el. veličin pecních obvodů na nezávisle proměnném proudu 1. určí se : početně graficky pomocí kruhového diagramu el. obl pece měřením

Pracovní charakteristiky el. obl. pece tep ztráty na konci tavení > el ztráty užitečný výkon energ účinnost měrná spotřeba rychlost tavení

Vznik kolísání napětí a vyšších harmonických proudů příčiny : 1) změna délky oblouku související s častými zkraty elektrod na vsázku v peci 2) vychází z teorie oblouku, intenzita proudu el obl se náhle mění, aniž by se měnila délka obl el obl přeskakuje od jednoho kusu vsázky ke druhému 3) smyčkový pohyb oblouku, při kterém se obl prodlužuje Þ popsané vlivy se libovolně překrývají Þ nejsilněji se projevuje při natavování

Rudné termické obloukové pece a pece na feroslitiny z technologického hlediska redukční – pracují s uhlíkem jako redukčním prvkem a s kontinuálním procesem slitina a struska se vypouští v intervalech rafinační – proces tavení je periodický na počátku tavby zakrytý oblouk - postupně se vytáhne nad hladinu taveniny jako u pece na ocel redukční prvek – hliník, křemík Þ mohutnější než pece na ocel, klidnější provoz Þ bez tlumivky

Elektrické poměry u pecí na feroslitiny Þ na energetickou náročnost má podstatný vliv rozdělení proudů ve vaně pece Þ boční proudy vsázkou po celé délce ponořených elektrod omezujeme – mají nepříznivý vliv Þ na energetické poměry má vliv velikost pracovního napětí – se zvyšováním napětí klesá exponenciálně podíl tepelné energie uvolněné v zóně strusky

Stejnosměrné obloukové pece Þ mezi transformátor a obloukovou pec je umístěn usměrňovač Þ napájecí zdroj je složen z regulačního trafa na nízké napětí, následuje plně řízený šestipulsní usměrňovač v můstkovém zapojení Þ ve ss části obvodu napájení pece je tlumivka => omezuje namáhání tyristorů Þ vana má vodivé dno a speciální konstrukci pro vyvedení proudu v obvodu systémem dnových elektrod Þ provozuje se s dlouhým obloukem výhody : snížení spotřeby grafitových elektrod (50%) bez rušivých vlivů na napájecí síť

Schéma zařízení stejnosměrné obloukové pece

Přípojení stejnosměrné obloukové pece na napájecí soustavu • • • • 1 napájecí síť 2 odpojovač 3 výkonový vypínač 4 primární transformátor 5 sériově řazená tlumivka 6 výkonový vypínač 7 pecní transformátor 8 krátká síť 9 elektroda 10 obvody měření 11 regulace 12 výkonový blok 13 tlumivka 14 nístějová elektroda

Perspektivy stejnosměrného tavení Þ snížení spotřeby elektrod o 2/3 oproti střídavému tavení Þ díky stejnosměrnému napájení odpadá asymetrické zatížení napajecí soustavy Þ zjednodušená obsluha pece

KONEC