直接电弧炉：类型、电气和机械要求

电炉是通过电弧加热材料的炉子，称为电弧炉(EAF)。

直接电弧炉

直接电弧炉是在电极和炉料之间点燃电弧，加热，使电弧电流流过炉料，电弧与炉料直接接触的炉。

采用直接电弧炉，加热过程较快，加热效率也较高。除了电弧加热之外，电流通过电荷还会产生一些额外的热量。

在电气上，直接电弧炉也可以分为两种类型，即。导电底型和非导电底型。

导电底型

图 1 显示了导电底式直接电弧炉。导电底式直接电弧炉具有炉底作为电路的一部分。

非导电底型

非导电底式直接电弧炉如图2所示。在这种类型的直接电弧炉中，没有电流流过炉体。在实践中，由于底部导电炉面临绝缘问题，大多数使用的直接电弧炉都是非导电底部式。

直接电弧炉的基本电气要求如下 -

供给电极

在直接电弧炉的情况下，电极必须暂时短路，然后在炉内与炉料分离，进行加热。它需要次级侧的低电压。为此，炉变压器在次级侧具有高电抗和多个编带。初级侧的线电压为 11 kV，而次级电压在 350 至 400 伏之间变化。电极供应的变化导致电荷的温度控制。

电弧稳定性

引弧后，电极烧毁，电弧的长度逐渐增加。如果电极和电荷之间的间隙没有正确保持，电弧就会熄灭。此外，受热金属的电阻随着温度的升高而逐渐增大。这两个因素极大地改变了电弧电流的大小并导致电弧不稳定。

电流互感器 (CT) 用于将电流变化的影响传输到自动调节电路，在加热过程中调节电极的高度，从而提高电弧的稳定性。炉子变压器的高电抗进一步提高了电极和装料之间固定间隙的电弧稳定性。

电极材料的选择

直接电弧炉中使用的电极由碳或石墨制成。石墨电极是碳电极的精制和特殊处理形式，具有四倍的导电性。碳电极价格便宜，电流密度约为 8 至 15 A/cm2，而石墨电极为 32 至 60 A/cm2。因此，碳电极只适用于小容量的直接电弧炉。

过流保护

除了瞬时短路外，直接电弧炉不应连续产生过电流，即电流大于炉额定值。为此，电流互感器 (CT) 操作一个过电流保护继电器，使断路器跳闸。

炉子与供应的隔离

当必须将金属装入熔炉或从熔炉中取出熔体或熔渣时，熔炉必须与供应隔离。为此，在断路器和熔炉变压器之间使用了一个隔离开关。在这里，首先断开断路器，然后打开隔离器。隔离器还连接在电源和断路器之间，用于将断路器与电源断开以进行维护。

外壳结构- 外壳由钢制成，呈圆柱形。它有两个彼此相对的门，用于出钢（用于熔体去除）和炉渣去除。车顶是可拆卸的，否则将提供一个额外的门用于充电。理想的工作炉是防漏气的，以避免炉烟污染气氛，因此提供受控气氛加热设施。
内衬结构——钢壳的内表面必须衬有一些耐热材料，以防止热量从熔体泄漏到钢壳。根据熔体的性质，衬里可以是酸性或碱性的，并且对于不同的工作温度是不同的。
装料- 装料时，炉顶连同电极支撑柱整体移到一侧，用于 3 吨或以上容量的炉子。然后，金属废料被起重机装载到炉中并用悬挂的负载锤击。在小型炉子的情况下，门装料是可能的。
熔体和熔渣的去除- 当熔体准备好时，称为出钢的门打开，整个炉子向前倾斜 45°，将熔体扔到钢包坑中，从那里分配给特定的操作。排渣时，炉膛后倾15°，打开渣门，将渣排入渣坑。