Connaissance de l'application principale du four à arc électrique UHP

Ultra-élevé fours à arc électrique Utilisez principalement des arcs pour chauffer et faire fondre l'acier à ferraille. Le soi-disant arc fait référence à une forme de décharge entre la cathode et l'anode, qui produit des ions avec les caractéristiques de basse tension, de courant élevé et de densité d'énergie élevée. Dans la colonne d'arc, avec l'augmentation de l'énergie interne, certaines molécules se dissocieront en atomes, puis l'ionize après avoir été ravie de former du plasma. Le plasma est différent du solide, du liquide et du gaz, il appartient au quatrième état de matière.

La température de chaque partie de l'arc est de 3500 à 4000 ℃ au point de la cathode; Le plus élevé est de 15000-20000 ℃ près de la cathode; Le plus élevé est d'environ 6000 ℃ à l'extérieur de la colonne d'arc, et plus le côté intérieur, plus la température est élevée. L'arc AC est différent de l'arc CC en ce que sa tension et son courant changent deux fois dans chaque cycle, c'est-à-dire qu'une alimentation de 50 Hz est utilisée.

Lorsque le courant diminue, les particules chargées dans la colonne d'arc recombine et l'état du plasma ont tendance à disparaître. L'arc peut persister avec une tension inverse supplémentaire et un courant jusqu'à ce que cet état de plasma disparaisse. L'arc AC est plus facile à éteindre que l'arc DC, et les principaux facteurs qui peuvent stabiliser l'arc sont: un courant élevé, un arc court, un pourcentage de réactance important et une fréquence de puissance élevée; Plus le flux de gaz du four, plus l'arc est stable; Plus la pression de gaz de fournaise est élevée, plus l'arc est élevé, plus l'arc est stable; La présence de scories peut également améliorer la stabilité de l'arc; Plus le champ magnétique externe moins affecté, plus l'arc est stable.

1. Arc du four à arc électrique

L'arc électrique est la source de chaleur dans le four à arc électrique, qui détermine les conditions thermiques dans le four. En raison des caractéristiques de l'arc lui-même, il détermine les caractéristiques électriques de l'équipement de fournaise à arc électrique. Cela détermine à son tour tous les aspects de l'acier à arc électrique.

L'ARC est un phénomène de décharge de gaz. Lorsqu'une certaine tension est appliquée entre les deux électrodes, le gaz peut se décharger et en même temps, le gaz entre les deux électrodes est ionisé, et un grand nombre de particules chargées - les électrons libres et les ions positifs apparaissent, et un conducteur Le canal apparaît entre les électrodes et la densité de courant atteint plusieurs ka / cm2, la température du gaz atteint plusieurs milliers de degrés Celsius.

2. Conditions pour la combustion stable de l'arc électrique

Selon la nature de l'alimentation électrique, les arcs peuvent être divisés en deux catégories: les arcs CC et les arcs AC. La plupart des arcs utilisés dans les applications industrielles sont des arcs AC. La tension et le courant d'un arc AC idéal sont des formes d'onde sinusoïdales, et l'amplitude et la polarité de la tension et du courant changent périodiquement avec le temps.

Afin d'assurer la combustion de l'arc, en plus d'un certain nombre de particules chargées, un champ électrique d'une certaine résistance est également requis entre les faces d'extrémité des deux électrodes, c'est-à-dire qu'il devrait y avoir une tension d'arc de A une certaine taille. La tension à laquelle l'arc commence à brûler est appelée tension de départ ou tension d'arc. Une fois la tension externe dépasse la valeur maximale, elle commence à diminuer. Lorsque la tension d'arc diminue à une certaine valeur, l'arc est éteint et la tension à ce moment est appelée tension d'extinction d'arc. En raison de l'influence de la température de l'arc, la tension d'arc est légèrement plus grande que la tension d'extinction de l'arc. Pour un arc AC à haute puissance, au moment de l'extinction de l'arc, la température de la zone d'arc ne diminue pas de manière significative, et il peut être approximativement considéré que la tension d'arc est égale à la tension d'extinction de l'arc.

Si la réactance x = O dans le circuit externe, le courant d'arc et la tension d'arc sont en phase. Lorsque la tension externe U est inférieure à la tension d'arc, l'arc est éteint et le courant est 0. il peut être vu à partir de l'axe horizontal de temps qui aura un certain temps avant et après la tension d'alimentation se croise 0: 00. À l'heure actuelle, l'arc est éteint, qui est la source de la combustion instable de l'arc AC. Afin de ne pas éteindre l'arc, une certaine inductance est requise dans le circuit, c'est-à-dire qu'une différence de phase doit être maintenue entre le courant d'arc et la tension d'alimentation.

La polarité de l'arc AC change rapidement pendant la combustion. Lorsque l'électrode en graphite est utilisée comme cathode dans le demi-cycle négatif, il a un point de cathode relativement stable, qui est facile à former un arc stable; Au contraire, lorsqu'elle est dans le demi-cycle positif, la tache de cathode est à grande vitesse sur la surface en acier fondu en raison de la vapeur éjectée de la piscine fondue de la cathode. Le tournant, la forme de l'arc devient irrégulier. De plus, pendant la période de fusion, en raison de la présence d'acier froid, l'arc passe en continu d'une charge à l'autre, et la tension d'arc et les formes d'onde de courant fluctuent violemment et irrégulièrement. Toutes les conditions ci-dessus conduisent à l'instabilité de l'ARC dans des conditions de fonctionnement. Les changements drastiques de l'arc AC pendant le fonctionnement rendent le courant d'arc et l'onde de tension d'arc déformés sérieusement, ce qui entraînera la génération d'une série d'harmoniques d'ordre élevé et réduira la qualité de l'alimentation du réseau électrique.

3. Arc électrique en fournaise à arc en acier

Si le four en acier est un arc à haute puissance AC, la réactance dans le circuit à l'extérieur de l'arc doit avoir une ampleur suffisante en conséquence. Il s'agit de répondre aux conditions du circuit, afin que le courant d'arc ait une certaine taille.

Dans le four à arc électrique en acier triphasé, chaque arc de phase sera affecté par le champ magnétique établi par les autres arcs en deux phases, il est donc déplacé par la force électromagnétique du côté extérieur de l'extrémité de l'électrode près de la doublure du fournaise , qui est l'arc soufflant. En raison de l'existence de l'effet de soufflage, l'angle entre la colonne d'arc et la surface métallique est réduit à 45 ° -75 °. Si le flux d'air à haute température, c'est-à-dire la garniture de l'arc, se précipite vers la paroi du four et jette des particules telles que le métal, le laitier et le graphite à grande vitesse, un point chaud sera formé sur la paroi du four au-dessus de la ligne de laitier près de l'arc. En raison de la charge thermique la plus élevée ici, il est également le plus attaqué chimiquement.

L'écoulement du courant électrique à travers l'acier fondu crée un champ magnétique et fait agiter l'acier fondu. Sur un four électrique haute puissance, environ 20% à 30% de la chaleur de l'arc est transféré sur l'acier fondu par cet effet d'agitation, et l'acier fondu déplacé par minute représente environ 9% du poids total.