OBLOUKOVÉ PECE

1. OBLOUKOVÉ PECE

2. 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

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

4. 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

5. 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

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

7. 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

8. Možnosti snížení rušivých účinků obloukových pecí na napájecí síť vn a) 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

9. 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

10. Nepřímá kompenzace jalového výkonu s využitím řízeného usměrňovače

11. 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

12. Pecní transformátory • pracují se značně proměnlivým zatížením při častých zkratech způsobených dotykem elektrod se vsázkou • poměrně nízké sekundární napětí a vysoký proud • regulace sekundárního napětí v širokých mezích změnou počtu závitů primárního vinutí • 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

13. 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

14. Tlumivky • zapojeny v napájecí síti mezi výkonovým vypínačem a pecním transformátorem • omezují hodnotu zkratových proudů při dotyku elektrod s taveninou • 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 • zařazení tlumivky => zlepšení stability oblouku x zhoršení účinnosti pecí

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

16. 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

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

18. Různá zapojení krátké cesty a jejich vliv na účinník

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

20. 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 Inintenzita proudu při pohybu nahoru Automatická regulace polohy elektrod

21. 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

22. 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

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

24. Tavící obloukové pece na ocel • vana vyzděná zásaditou vyzdívkou • 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 • určí se : početně graficky pomocí kruhového diagramu el. obl pece měřením

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

26. Vznik kolísání napětí a vyšších harmonických proudů příčiny : • změna délky oblouku související s častými zkraty elektrod na vsázku v peci • 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 • smyčkový pohyb oblouku, při kterém se obl prodlužuje • popsané vlivy se libovolně překrývají • nejsilněji se projevuje při natavování

27. 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 • mohutnější než pece na ocel, klidnější provoz • bez tlumivky

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

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

30. Schéma zařízení stejnosměrné obloukové pece

31. 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

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

33. KONEC