電爐自動(dòng)煉鋼的內(nèi)涵可以分為兩個(gè)層次:第一層次,代替入(手)進(jìn)行吹氧、供電及加料操作,同時(shí)進(jìn)行冶煉終點(diǎn)的自動(dòng)判定,將這一層次仍稱為自動(dòng)煉鋼;第二層次,代替入(腦)進(jìn)行冶煉過程的優(yōu)化,如功率曲線優(yōu)化、供電優(yōu)化、吹氧優(yōu)化等,將這一層次稱為智能煉鋼。因此,某些智能化的電參數(shù)調(diào)節(jié)和控制系統(tǒng),如NAC公司的IAF、AMIGE公司的SmartARC.SIEMENS公司的SimeltNEC等,絕不是智能煉鋼的全部。目前,電弧爐自動(dòng)(智能)煉鋼技術(shù)還較大程度地落后于轉(zhuǎn)爐煉鋼,這與前者系統(tǒng)更開放、主原料更多樣、能量輸入更復(fù)雜以及過程周期更長的特點(diǎn)有關(guān)。
電爐煉鋼控制模型分為靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型。
靜態(tài)模型是基于熱平衡及物料平衡的理論計(jì)算,或以前爐次數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果來建立一些模型,并經(jīng)由模型來獲得一套靜態(tài)的冶煉進(jìn)程曲線。實(shí)際冶煉過程總是處于不斷的變化中,特別是當(dāng)代先進(jìn)電弧爐在能量輸入、主原料結(jié)構(gòu)等方面均更趨于復(fù)雜化,但又對(duì)節(jié)能降耗、準(zhǔn)確判定冶煉終點(diǎn)等提出更高的要求,因此靜態(tài)模型顯然是難以勝任的。動(dòng)態(tài)模型是基于簡單的反饋控制而建立的模型。過程動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)包括冶金數(shù)據(jù)庫、**系統(tǒng)、智能化控制模型等,對(duì)冶煉全進(jìn)程進(jìn)行預(yù)報(bào)和優(yōu)化。
在電弧爐生產(chǎn)中,煉鋼工藝過程與轉(zhuǎn)爐有很多相同之處,而主要的不同之處在于電**控制。輸送到電弧爐中的功率數(shù)值與電弧長度有關(guān);當(dāng)電爐變壓器二次電壓一定時(shí),則與電弧等效電阻有關(guān)。
當(dāng)電爐在工作過程中,特別是在爐料培化期,電弧放電間隙經(jīng)常變化,離開正常工作狀態(tài)的各種俯差(從電**同金屬短路直至斷弧的偏差)不斷地發(fā)生。電弧放電長度的變化必然導(dǎo)致輸入功率的變化,從而破壞了工藝規(guī)范。因此,對(duì)電弧爐工作的根本要求是在**佳用電規(guī)范下保持規(guī)定的電弧長度?!∮3蛛娀¢L度不變,可借助于連續(xù)調(diào)節(jié)每一電**下弧隙長度的方法來達(dá)到。也就是說,調(diào)節(jié)電弧爐功率的**普遍方法是采取通過移動(dòng)電**位置來改變電弧長度的方法。
由于在爐料熔化期,電氣制度**不平衡,時(shí)常有沖擊電流及短路現(xiàn)象發(fā)生。在這種情況下,如果采取手動(dòng)調(diào)節(jié),則操作者難以勝任;此外,如果一并考慮電**數(shù)目(三相爐內(nèi)有三根電**)和大型爐子的電**重量等問題,則手動(dòng)調(diào)節(jié)更加困難。因此,電弧爐必須配備電**升降自動(dòng)調(diào)節(jié)器?!‰娀t調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)條件及調(diào)節(jié)任務(wù)頗為復(fù)雜。在熔化冷料時(shí),長度為數(shù)毫米的電弧在不太大的范圍內(nèi)就產(chǎn)生數(shù)兆瓦的功率。此時(shí),電弧溫度達(dá)數(shù)千度,被熔金屬在電**下面迅速而劇烈地熔化、蒸發(fā)、飛濺,并且電弧移到附近的金屬塊上。因此,電弧長度、電弧電流及功率不斷地發(fā)生變化?!‘?dāng)電流小于額定值時(shí),輸入爐內(nèi)的電能減少,熔化時(shí)間拖長,電能及電**消耗量均增大;而當(dāng)電流非常大時(shí),即使是數(shù)秒鐘也能使線路損耗大大增加,導(dǎo)致輸入爐內(nèi)電能減少及設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)降低。此時(shí),電弧長度非常
短,特別是當(dāng)電**與赤熱或液態(tài)金屬接觸時(shí),實(shí)際上會(huì)產(chǎn)生使金屬遭受增碳的危險(xiǎn),這種現(xiàn)象在冶煉各種合金時(shí)是不允許發(fā)生的。可見,在電弧爐內(nèi)維持**佳的用電規(guī)范是一項(xiàng)特別艱巨的任務(wù),熔煉出的鋼材質(zhì)量及設(shè)備利用率的高低均與此有關(guān)。
每相電**都配有單獨(dú)的自動(dòng)調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器的主要部分包括控制電**升降的原動(dòng)機(jī)以及調(diào)節(jié)器本體。調(diào)節(jié)器是一種對(duì)電爐內(nèi)電氣制度變化非常敏感的儀器,它根據(jù)爐子電氣信號(hào)控制電**升降。