Як узгодити діаметр графітового електрода HP із потужністю печі

Трансформатор для печі замовляється з круглою потужністю - 20 МВА, 30 МВА, 45 МВА, а діаметр електрода часто встановлюється пізніше, залежно від того, що є в наявності або відвантажив попередній постачальник. Цей порядок зворотний. Трансформатор встановлює струм, струм, поділений на поперечний переріз, встановлює щільність струму, а щільність вирішує, чи проходить колонка високого тиску всередині свого вікна 17–22 А/см² чи проштовхується повз нього.

Ця стаття визначає взаємозв’язок у обох напрямках: від діаметра до поточної потужності та від потужності печі до відповідного діаметра. У ньому також встановлюється експлуатаційний штраф за перевищення та заниження розміру, тому рішення можна обґрунтувати електричними підставами, а не запасом.

У триелектродній печі змінного струму три величини пов’язані однією формулою: повна потужність дорівнює √3 помноженій фазній напрузі на струм. Після того, як відомі параметри трансформатора та вторинна напруга, струм на електрод фіксується. Ніщо про електрод не змінює цей струм - він лише визначає, через який поперечний переріз проходить струм.

Це повне рішення щодо діаметра. Електрод діаметром 400 мм має приблизно 1257 см² поперечного перерізу; 600-мм електрод приблизно 2827 см², приблизно в 2,25 рази більше, тому що поперечний переріз масштабується з квадратом діаметра. Той самий струм через ці два стовпчики дає густину, що відрізняється більш ніж у два рази. Велика колона працює холодніше і несе менше навантаження на одиницю площі.

Слідують два вторинні ефекти. Втрати від окислення зростають із відкритою площею поверхні, а більший діаметр покращує співвідношення площі поверхні до об’єму, тому на тонну сталі кількість графіту, що піддається впливу атмосфери печі, пропорційно менша. Вага колони на одиницю довжини зростає разом із квадратом діаметра, а верхнє з’єднання несе все, що знаходиться під ним. Діаметр, отже, є двостороннім рішенням: електричним і механічно-термічним.

Вікно HP становить 17–22 А/см². Помножте на поперечний переріз кожного діаметра в серії 250–600 мм, і поточна потужність марки стане явною:

• 250 мм - 491 см² - близько 8,3–10,8 кА
• 300 мм - 707 см² - близько 12,0–15,6 кА
• 350 мм - 962 см² - близько 16,4–21,2 кА
• 400 мм - 1, 257 см² - близько 21,4–27,6 кА
• 450 мм - 1, 590 см² - близько 27,0–35,0 кА
• 500 мм - 1,964 см² - приблизно 33,4–43,2 кА
• 550 мм - 2, 376 см² - приблизно 40,4–52,3 кА
• 600 мм - 2, 827 см² - приблизно 48,1–62,2 кА

Прочитайте це як пропускну здатність, а не як ціль. Будь-який діаметр всередині смуги має правильний розмір; один у нижній частині своєї смуги несе повний запас оцінки як резерв, інший у верхній частині використовує його весь. Смуга має ширину близько 29 відсотків - співвідношення 22 до 17 - достатньо, щоб поглинати звичайну зміну відводу до відводу в одній печі, а не ступінчасту зміну потужності трансформатора.

Це практичне значення aГрафітовий електрод HP 300 ммдля печі малого та середнього розміру: діаметр вибирається так, щоб нормальний робочий струм печі припадав на середину 12,0–15,6 кА, залишаючи рух в обох напрямках.

Для роботи від потужності до діаметра потрібна вторинна напруга, тому що один і той самий трансформатор забезпечує дуже різні струми при різних напругах відводів. Візьмемо чотири репрезентативні випадки, кожен з яких розв’язаний при типовій вторинній напрузі для свого класу потужності:

Трансформатор потужністю 12 МВА при 500 В забезпечує близько 13,9 кА на електрод - 300 мм колону при приблизно 19,6 А/см². Пристрій потужністю 20 МВА при 600 В забезпечує приблизно 19,2 кА, колона діаметром 350 мм при приблизно 20,0 А/см². Пристрій потужністю 30 МВА при напрузі 700 В забезпечує близько 24,7 кА, колона діаметром 400 мм — близько 19,7 А/см². Блок потужністю 45 МВА при 800 В забезпечує близько 32,5 кА, колона діаметром 450 мм при приблизно 20,4 А/см².

Шаблон є послідовним: у малому та середньому діапазоні кожен крок у клас трансформатора відповідає приблизно одному кроку в діаметрі, з посадкою щільності близько 20 А/см² - усередині вікна, запас розділений між обома кінцями. Нижче 12 МВА 250-мм колона є кандидатом, хоча при 10 кА 250-мм електрод вже має приблизно 20 А/см², тому найменший розмір має менший запас, ніж передбачає його місце в списку.

Понад 45 МВА діаметри переходять на територію 500, 550 і 600 мм. 600-міліметрова колона несе приблизно 48–62 кА при 17–22 А/см², діапазон струму найбільших плавильних печей; на нижньому кінці цієї смуги він проходить зі значним тепловим запасом. Розміри 400–600 мм, які використовуються у виробництві сталі ДСП із класом HP або UHP, знаходяться в цьому діапазоні, тому верхня частина серії є стандартною стрічкою для великих печей, а не екзотичним розміром.

Стовпчик на один розмір більший, ніж вимагає мито, виглядає як страховка і поводиться як штраф у трьох місцях.

Перший – суглоб. Вага на одиницю довжини зростає з діаметром, тому більша колона додає навантаження на ніпель постійно, а не лише під час горіння дуги. У довгій колоні накопичене навантаження на згинання на з’єднанні є загальною причиною поломки, яка з’являється з першого нагрівання, а не зненацька.

Другий – термічний удар на кінчику. Більший діаметр розподіляє теплове навантаження та знижує щільність, але вістря все ще приймає енергію дуги в тому самому місці, а градієнт через більш товсту секцію крутіший в абсолютних значеннях. Номінальне розширення HP 1,6–2,4 ×10⁻⁶/градус стосується матеріалу; рух під час експлуатації залежить від різниці температур, яку бачить секція.

Третє – споживання на тонну. Щільність під вікном означає, що колона електрично недостатньо оброблена, і млин платить за поперечний переріз, який не використовує. На печі біля її верхнього крану лише зрідка штраф скромний; під час одного безперервного нагріву він накопичується протягом кампанії, тому aГрафітовий електрод HP 500 ммдля печі потужністю 40 МВА розрахунок відрізняється від того самого розміру для печі потужністю 30 МВА.

При роботі понад 22 А/см² це дзеркальне відображення, і збої виникають швидше. Перевищення струму збільшує втрати I²R уздовж колони: питомий опір HP менше або дорівнює 6,5 мкОм·м, швидкість на одиницю довжини, тому довша або гарячіша колона віддає більше енергії, що надходить у вигляді тепла всередині графіту, а не на дузі. Видимим наслідком є ​​більш гарячий стовпчик, швидше окислення бічної стінки та вкорочений кінчик.

Спільний наслідок більш серйозний. Надмірний струм підвищує температуру, яку досягає з’єднання, і зачеплення різьби має поглинати результуюче розширення тіла та ніпеля. HP 1,6–2,4 ×10⁻⁶/градус є поблажливим проти RP 2,2–2,9, але не є заміною для правильного визначення розміру: з’єднання, розроблене для струму колони 400 мм, натомість працює на рівнях струму 450 мм, знаходиться поза його проектною основою. Повідомляється, що поломка соска раптова, хоча причина зазвичай накопичується протягом кількох нагрівань.

Існує також контрольний наслідок, який легко пропустити. Коли електрод не може пропускати струм печі у вибраному крані, оператор обходить його - інший кран, коротша дуга, повільніше нагрівання. Ці обхідні шляхи втрачають продуктивність кожного нагрівання, і вони зазвичай не приписуються діаметру електрода, коли пізніше переглядається журнал нагріву.

Метод складається з чотирьох етапів і трьох вхідних даних: потужність трансформатора в МВА, вторинна напруга на крані, що працює, і електроди на фазу (три для звичайної печі змінного струму).

• Обчислений струм на електрод: I=МВА × 10⁶ ÷ (√3 × вторинна напруга). Повідомте про це в кА.
• Поділіть на поперечний переріз кожного потенційного діаметра в см², щоб отримати густину струму в А/см².
• Виберіть діаметр, щільність якого становить 17–22 А/см² при нормальному робочому крані, а не при максимальному крані.
• Ще раз перевірте вибір щодо максимального крану: якщо піч час від часу працює на вищому струмі, діаметр усе ще має бути всередині вікна, або слід свідомо прийняти підвищене навантаження.

Ті самі кроки застосовуються у верхній частині ряду: aГрафітовий електрод HP 600 ммпереносить приблизно 48–62 кА при 17–22 А/см², тож у великій печі напруга в крані вирішує, де в цьому діапазоні приземляється навантаження.

До методу належать два застереження. Використовуйте поточну напругу відводу, а не холостого ходу або найвищий відвод - найвищий відвод виробляє найменший струм для даної потужності, що згладжує обчислення та приховує занижений стовпець. Використовуйте струм на електрод, а не загальний струм печі; коефіцієнт √3 у триелектродному колі змінного струму є місцем, де більшість ручних розрахунків помиляються майже в два рази.

Якщо напруга вторинної обмотки не зареєстрована, її зазвичай подають табличка з паспортом трансформатора та положення перемикача РПН, а журнал нагрівання підтверджує споживаний струм. Цих трьох цифр достатньо, щоб перевірити діаметр перед розміщенням замовлення; форма насторінка контактівприймає їх безпосередньо, без попереднього повного запиту пропозицій.

Чи може один діаметр HP покрити діапазон рівнів потужності печі?

Так, в межах. Смуга 17–22 А/см² становить близько 29 відсотків ширини, тому один діаметр може поглинати звичайні коливання від крана до крана та незначні зміни на практиці в одній печі. Він не може прийняти ступінчасту зміну класу трансформатора - колона 350 мм покриває приблизно 16,4–21,2 кА, тому для печі, яка потребує 25 кА на електрод, потрібно 400 мм або більше.

Чи завжди більший діаметр означає меншу витрату електрода?

Ні, і відносини не монотонні. Більший діаметр знижує щільність струму та покращує співвідношення площі поверхні до об’єму, що зменшує втрати від окислення на тонну сталі. Але це також збільшує вагу колони в місці з’єднання і може залишити колону електрично недостатньою, тому поперечний переріз графіту не використовується ефективно. Споживання на тонну є найнижчим, коли діаметр знаходиться всередині вікна поточної щільності сорту на звичайному крані печі.

Як дізнатися, чи моя піч завелика чи занижена для своїх електродів?

Перетворіть нормальний робочий струм у густину струму за допомогою поперечного перерізу. Нижче 17 А/см² для колонки високого тиску розмір електрода перевищує робочі потреби; вище 22 А/см² він менший. Обидва зчитують один і той самий розрахунок і їх можна діагностувати з теплового журналу, оскільки струм і діаметр записуються.

Що станеться, якщо я запусту клас HP за межами поточного вікна щільності?

Під вікном сорт має резерв, який він не використовує, і комбінат платить за цей графіт протягом кампанії. Над нею колона нагрівається, прискорюється окислення бічних стінок, і з’єднання навантажується за межі основи, для якої було спроектовано його різьбове зачеплення. Знахідка вимагає зміни діаметра або сорту, а не прийняття умови, оскільки піч все ще виробляє сталь.

• Діаметр електрода встановлюється струмом на електрод, а струм на електрод – MVA трансформатора та вторинною напругою за допомогою I=MVA ÷ (√3 × напруга).
• Клас HP витримує 17–22 А/см²; через 250–600 мм, що означає приблизно 8,3–10,8 кА на 250 мм, 21,4–27,6 кА на 400 мм і 48,1–62,2 кА на 600 мм.
• У діапазоні малої та середньої потужності один клас трансформатора вгору відповідає приблизно одному збільшенню діаметра, при цьому щільність струму становить близько 20 А/см², якщо використовується струмовий кран.
• Перевищення розмірів додає вагу в місці з’єднання та залишає поперечний переріз недостатньо використаним; Заниження розміру підвищує тепло колони, прискорює окислення та навантажує з’єднання понад проектну основу.
• Завжди обчислюйте напругу поточного відводу, ніколи не найвищого відводу, і завжди для кожного електрода з урахуванням фактора √3.

Надішліть три вхідні дані — номінальну потужність трансформатора, поточну вторинну напругу та електроди на фазу — і ми повернемо діапазон діаметрів, що міститься всередині 17–22 А/см², разом із класом ніпеля, який йому відповідає. Якщо піч перезакривають або замовляють новий трансформатор, надішліть і це; діаметр повинен відповідати тій печі, яка буде працювати, а не тій, що замінюється.

Додайте запит на пропозицію до цієї форми, щоб отримати технічну відповідь у той же день:

Діаметр електрода (мм):

Огляд оцінки (RP/HP/UHP):

Довжина (мм):

Тип соска (T3/T4/T5/T6):

Місячна кількість (т):

Порт призначення:

Запланована потужність трансформатора (необов'язково):

Кожна партія постачається із сертифікатом автентичності, сторонньою перевіркою SGS або BV, управлінням якістю ISO 9001 і кодом HS 8545.11 в експортних документах. Питання щодо розмірів в повідомленнях:WhatsApp: +86 155 1882 4805. Запит пропозицій з кресленнями та даними про обов'язки:Електронна адреса: inquiry@zaferroalloy.com.

• Що мають перевірити відділи закупівель, якщо розміри графітового електрода відрізняються від замовлення на закупівлю?- як звірити діаметр і довжину з PO перед тим, як колона піде в піч.
• Як покупці можуть оцінити міцність графітового електрода на вигин для складних умов печі?- чому міцність на вигин має значення, коли вага колони зростає разом із діаметром.
• Що викликає окислення графітового електрода під час роботи високотемпературної електродугової печі?- як площа відкритої поверхні впливає на втрату бічної стінки на тонну.