超高功率电弧炉是指单位时间输入到电炉中的能量比普通电弧炉大2~3倍。主要优点是:大大缩短了熔化时间,提高了劳动生产率;改善了热效率,进一步降低了电耗;使用大电流短电弧,热量集中,电弧稳定,对电网的影响小等。配套设备和相关技术有:采用大容量变压器,可在有载情况下变换电压;在炉体上大面积使用水冷炉壁和水冷炉盖;采用油一氧喷枪助熔死角冷区;使用计算机控制等。
电弧炉偏心炉底出钢
1979年德国首先将传统的50t超高功率电弧炉改为中心炉底出钢,后又将其 改为更完善的偏心炉底出钢。偏心炉底出钢的最大特点是将出钢口移到炉壳外边,便于维修与检修。偏心炉底出钢与超高功率相匹配,在发达国家发展及推广很快,特别是对于无渣操作的大型电弧炉,其优越性尤其明显,主要为:
(1)熔池中可以保留98%以上的熔渣;
(2)耐火材料消耗可降低25%左右;
(3)出钢时钢水温度一般只下降25℃左右;
(4)出钢时间短,60t电弧炉的出钢时间仅80s左右;
(5)每吨钢电耗可下降20kW·h左右;
(6)每吨钢电极消耗可降低0.5kg左右;
(7)出钢口耐火材料内衬寿命可达250次左右。
偏心炉底出钢的一个最大缺点是要求电弧炉为高架式结构。我国电弧炉结构多为地坑式,高架式较少,再加上炉容量较小、车间设备老化,改造困难,发展和推广偏心炉底出钢还将有一个长期的过程。
直流电弧炉
1982年,世界上第一台用于实际生产的直流电弧炉在德国制造,其中心石墨电极作为阴极接入电路,底电极是阳极,由两块水平金属组成,金属板上装有导气冷却片,许多触针附在金属板上,触针之间筑入镁砂填充。电流经炉底水平金属板导入触针,然后通入熔池。直流电弧炉的操作与交流电弧炉差别不大,只是为保证炉料与底电极之间保持良好接触,出钢时要保留一部分钢水。若要更换钢种,必须将炉内钢水出净。
对于直流电弧炉来说,偏心炉底出钢、水冷炉壁、水冷炉盖、氧-燃烧嘴、废钢预热等新技术,均比较合适,且效果较好。
直流电弧炉主要优点是:电极消耗较低,只有三相交流电弧炉的一半左右;生产成本较低。但因其仍处于不断完善过程中,也存在不少问题:底电极与炉料接触不良;钢棒式底电极产生氧化和产生沸腾;钢销式(针状)底电极维修困难;石墨—镁砖易增碳;炉内温度不均匀;底电极散热不良等。其缺点是电价较高时,地方成本较高。