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摘 要：除了电弧炉的容量之外，辅助能源、原料、生产步骤、冶炼品种以及冶炼工艺等多种生产方面的状况都对电弧炉其变压器的额定容量确定有一定影响。通过分析研究得到利用废钢当做原料超高功率的电弧炉变压器其额定容量P/kVA和变压器的功率运用率c2、吨钢电耗W、出钢量G以及总的通电时间t间关系式，而且给出二次电压方面确定的方式。与高阻抗工艺相結合，给出了超高功率以及高阻抗的电弧炉电抗容量还有变压器工艺参数方面确定方式还有对石墨电极其二次导体的截面积进行确定的思路。
关键词：超高功率；电弧炉变压器；设计
中图分类号：TM924.4 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）21-0290-02
1 引 言
因为用户的生产条件方面不一样，就像是辅助能源、原料条件、生产步骤、冶炼品种还有冶炼工艺等，导致同容量的电弧炉变压器其容量也是不相同的。除此之外，利用废钢作为原料电弧炉，特别为超高功率的电弧炉，他的变压器一定要设置恒功率段来使得熔化和快速提温的阶段都可以使得大功率的供电得到满足，就是说主熔化期以及完全埋弧期是采取低电流与高电压，又使得快速升温阶段埋弧的不完全以及电弧暴露时期的高电流以及低电压供电得到满足。
2 电弧炉变压器的额定容量
2.1 对变压器的容量造成影响的原因
超高功率的电弧炉工艺需要不但变压器的额定容量高，现实投入功率水平方面高，并且其变压器的运用率还得高，其工艺流程与工艺方面要得到相关的优化，还有电弧炉方面产出的危害需获得有效的限制。依照相关变压器运用率方面的表达式，得到变压器其额定容量的表达式，该式能够看出在电弧炉出钢量和平均功率的因数在确定之后，其变压器的额定容量只会受到通电时间以及电能单耗方面的影响。
2.2 电弧炉冶炼的周期
冶炼周期的长短与采用工艺、冶炼种类、操作工作人员的素质以及装备水平等方面有关。当前，由于浇铸系统其耐火材料的质量，以及热损失造成钢水温降等多方面的限制，导致单炉钢水恰当浇注的时间于50～70min。在需要采取下限的时候，这不仅需要使得变压器的功率得到提升，并且还需要辅助能源方面的冶炼周期得到缩短的举措。在连铸周期得到确定后，该电弧炉冶炼的周期能够近似的求到。
2.3 吨钢电耗方面的确定
对于没有任何废钢、全废钢方面进行预热工作的电弧炉，假若冶炼周期被定在65min，一定会考虑到采取超高功率方式对用氧进行强化。通过计算得到，变压器的时间运用率是0.8，冶炼的周期到达65min的条件为，装料与出钢以及维护还有调电极等多项工作的时间被把控在13min之内，使得通电的时间是52min。
氧化法对低合金钢进行冶炼，采取100%的废钢铁，再配以碳1.5%以及炉渣3%，于电弧炉当中进行熔化而且加热精炼到出钢的温度，其所需实际的总能耗是615kW/h（依据68%效率来进行计算）。对这个炉的炉门碳以及炉壁烧咀进行考虑，氧枪强化进行供氧，其总吹氧量是45m3，再加上石墨电极的氧化，一共取代电能量是215kW/h。计算得到的吨钢其实际电耗是400kW/h。
2.4 变压器的额定容量
通过出钢量G的计算，获得了功率水平公式。在C2取到0.75时，而且把其他的已知数据代到式中，获得功率水平是724kVM·t。就像是公称容量为50t超高功率的电弧炉，其平均的出钢量是55t，所需变压器的额定容量是40000kVA。
因为变压器的额定容量比较巨大，为使得电压闪烁以及无功动态的补偿装置其补偿的容量得到减少，还有使得电耗和电极的消耗等得到降低，需考虑采取高阻抗工艺。
3 电弧炉变压器的二次电压
3.1 变压器其最高的二次电压
电弧炉的变压器其最高的二次电压和变压器的容量是正比例关系。对于这个例子，容量是40MVA的变压器，其回路的电抗取得3.6，对普通阻抗的电弧炉变压器进行计算最高的二次电压大约是537～565V。
参照国家相关方面的标准，该40000kVA变压器其最高的二次电压是547V。该高阻抗其电弧炉变压器的最高电压方面的确定，应当是利用高阻抗的计算来对最高的二次电压进行确定。
3.2 二次电压还有档位
最低的二次电压方面的确定其主要为对电弧炉的冶炼技术需要进行满足，由于当前UHP电弧炉的冶炼技术已经将还原期取消了，是氧化性的钢水出钢方式，所以最低的二次电压不用过低。其最低的二次电压大小应当使得电弧的长度比氧化末期的炉渣厚度低为标准。就像是这个例子的炉渣厚度大约是110，假设弧长是90mm（需保证弧长比渣厚小），则最低的电弧电压为130V，就能够用他来对最低的二次电压进行确定。除此之外，合适低二次的电压对短路实验是有利的（由于短路电流和二次电压是正比例的关系），从而对短网电的参数进行确定，还有对电气的特性进行相关的研究。
二次电压的级差在国外通常是采取恒压差，其恒压差对操作显示以及计算剖析等方面是有利的，他的范围是15～30V。
恒功率段和恒电流段的电压范围要依照冶炼技术方面的需要以及操作水平来进行确定的。①恒功率段为使得熔化和快速提温的期间得到满足，不一样时期都可以使得大功率的供电得到满足，就是主熔化期间或者是完全埋弧的期间采取低电流以及高电压的方式，又使得快速升温时期的埋弧不完整或者是电弧暴露时期的大电流、低电压的供电得到满足。②恒电流段为使得精炼期的保温以及调温得到满足的要求所在。就是使小电流、低电压的供电得到满足。③段间电压，就是恒电流段中最高的电压，他主要是考虑到两点来进行确定的：a.为使得非泡沫渣阶段供电得到满足，不可以过高；b.对装置最大的载流量进行一定的限制，但是不可以过低。
4 高阻抗的电弧炉 4.1 电抗器的容量
利用普通阻抗的电弧炉其阻抗当做基础，来实施高阻抗方面的计算，对这个50t高阻抗其电弧炉电抗器的容量还有抽头的参数进行确定，如表1。
这个电抗器是一个外附的电抗器，其串联于变压器的一侧，是无载调节的，有着连续过载20%这样的能力，需要装置隔离开关以及接地开关。
对本例来说，增大电抗之后的电弧功率是不变的，其阻抗提升，电流下降、电压上升，导致电极的消耗还有电耗得到有效降低，该电流的波动减小45%，能够使得电压闪烁降低20%还要多，使得对电网方面的需要降低了，还使无功动态的补偿容量减少。
4.2 变压器的主要参数
依照高阻抗的计算，而且考虑到所增添的一个富裕电压700V，该变压器的主要工艺性能参数，表2。
5 石墨电极与水冷电缆等几种二次导体的导电截面
由表2所示二次的额定电流，而且参照样本还有标准能够对石墨电极与水冷电缆等几种二次导体的导电截面进行相关的确定。
（1）石墨电极方面。变压器其二次的额定电流是43.99kA，其最大的工作电流是52.79kA，参照国产的电极产品产品，选取直径为500r超高功率的石墨电极。
（2）水冷电缆方面。依照变压器其二次最大的工作电流是52.79kA，且参照行业的标准，其电流的密度是按照4.5A/rI来计算的，选取每相其两根截面是6000II水冷电缆。
（3）其他的二次导体方面。截面是按照最大的工作电流52.79kA来实施设计以及制造的。
6 结束语
对还原性的钢水出钢其电弧炉变压器的容量，得到这个方法依旧是适用的，这个时候需把变压器的容量计算公式之中通电时间以及用电单耗分别变为熔化的通电时间以及熔化的电耗。
在对电弧炉的炼钢兑上铁水30～50%进行考虑的时候，所介绍电弧炉变压器的容量确定措施也是适用的。不过由于铁水热装方面对于电耗的影响原因较多，就像是：铁水温度、热装比例、辅助能源的状况以及吹氧量等多种，影响到冶炼周期的因素包含：供氧强度、铁水温度与热装比例以及辅助能源状况还有吹氧量等多种。
参考文献
[1]阎立懿.当前超高功率的電弧炉工艺特征[J].特殊钢，2001，22（5）：155～157.
[2]阎立懿，刘一心，李延智.高阻抗其电弧炉方面的设计[J].特殊钢，2002，23（6）：40～41.
[3]朱苗勇，杜 刚，阎立懿.当代冶金学[M].北京：冶金工业出版社，2005（01）：221～265.
[4]袁 平，王福利，毛志忠.sR电弧炉的熔化期内供电优化的模型[J].东北大学学报：自然科学版，2005，26（10）：930～933.
收稿日期：2018-6-24
关键词：超高功率；电弧炉变压器；设计
中图分类号：TM924.4 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）21-0290-02
1 引 言
因为用户的生产条件方面不一样，就像是辅助能源、原料条件、生产步骤、冶炼品种还有冶炼工艺等，导致同容量的电弧炉变压器其容量也是不相同的。除此之外，利用废钢作为原料电弧炉，特别为超高功率的电弧炉，他的变压器一定要设置恒功率段来使得熔化和快速提温的阶段都可以使得大功率的供电得到满足，就是说主熔化期以及完全埋弧期是采取低电流与高电压，又使得快速升温阶段埋弧的不完全以及电弧暴露时期的高电流以及低电压供电得到满足。
2 电弧炉变压器的额定容量
2.1 对变压器的容量造成影响的原因
超高功率的电弧炉工艺需要不但变压器的额定容量高，现实投入功率水平方面高，并且其变压器的运用率还得高，其工艺流程与工艺方面要得到相关的优化，还有电弧炉方面产出的危害需获得有效的限制。依照相关变压器运用率方面的表达式，得到变压器其额定容量的表达式，该式能够看出在电弧炉出钢量和平均功率的因数在确定之后，其变压器的额定容量只会受到通电时间以及电能单耗方面的影响。
2.2 电弧炉冶炼的周期
冶炼周期的长短与采用工艺、冶炼种类、操作工作人员的素质以及装备水平等方面有关。当前，由于浇铸系统其耐火材料的质量，以及热损失造成钢水温降等多方面的限制，导致单炉钢水恰当浇注的时间于50～70min。在需要采取下限的时候，这不仅需要使得变压器的功率得到提升，并且还需要辅助能源方面的冶炼周期得到缩短的举措。在连铸周期得到确定后，该电弧炉冶炼的周期能够近似的求到。
2.3 吨钢电耗方面的确定
对于没有任何废钢、全废钢方面进行预热工作的电弧炉，假若冶炼周期被定在65min，一定会考虑到采取超高功率方式对用氧进行强化。通过计算得到，变压器的时间运用率是0.8，冶炼的周期到达65min的条件为，装料与出钢以及维护还有调电极等多项工作的时间被把控在13min之内，使得通电的时间是52min。
氧化法对低合金钢进行冶炼，采取100%的废钢铁，再配以碳1.5%以及炉渣3%，于电弧炉当中进行熔化而且加热精炼到出钢的温度，其所需实际的总能耗是615kW/h（依据68%效率来进行计算）。对这个炉的炉门碳以及炉壁烧咀进行考虑，氧枪强化进行供氧，其总吹氧量是45m3，再加上石墨电极的氧化，一共取代电能量是215kW/h。计算得到的吨钢其实际电耗是400kW/h。
2.4 变压器的额定容量
通过出钢量G的计算，获得了功率水平公式。在C2取到0.75时，而且把其他的已知数据代到式中，获得功率水平是724kVM·t。就像是公称容量为50t超高功率的电弧炉，其平均的出钢量是55t，所需变压器的额定容量是40000kVA。
因为变压器的额定容量比较巨大，为使得电压闪烁以及无功动态的补偿装置其补偿的容量得到减少，还有使得电耗和电极的消耗等得到降低，需考虑采取高阻抗工艺。
3 电弧炉变压器的二次电压
3.1 变压器其最高的二次电压
电弧炉的变压器其最高的二次电压和变压器的容量是正比例关系。对于这个例子，容量是40MVA的变压器，其回路的电抗取得3.6，对普通阻抗的电弧炉变压器进行计算最高的二次电压大约是537～565V。
参照国家相关方面的标准，该40000kVA变压器其最高的二次电压是547V。该高阻抗其电弧炉变压器的最高电压方面的确定，应当是利用高阻抗的计算来对最高的二次电压进行确定。
3.2 二次电压还有档位
最低的二次电压方面的确定其主要为对电弧炉的冶炼技术需要进行满足，由于当前UHP电弧炉的冶炼技术已经将还原期取消了，是氧化性的钢水出钢方式，所以最低的二次电压不用过低。其最低的二次电压大小应当使得电弧的长度比氧化末期的炉渣厚度低为标准。就像是这个例子的炉渣厚度大约是110，假设弧长是90mm（需保证弧长比渣厚小），则最低的电弧电压为130V，就能够用他来对最低的二次电压进行确定。除此之外，合适低二次的电压对短路实验是有利的（由于短路电流和二次电压是正比例的关系），从而对短网电的参数进行确定，还有对电气的特性进行相关的研究。
二次电压的级差在国外通常是采取恒压差，其恒压差对操作显示以及计算剖析等方面是有利的，他的范围是15～30V。
恒功率段和恒电流段的电压范围要依照冶炼技术方面的需要以及操作水平来进行确定的。①恒功率段为使得熔化和快速提温的期间得到满足，不一样时期都可以使得大功率的供电得到满足，就是主熔化期间或者是完全埋弧的期间采取低电流以及高电压的方式，又使得快速升温时期的埋弧不完整或者是电弧暴露时期的大电流、低电压的供电得到满足。②恒电流段为使得精炼期的保温以及调温得到满足的要求所在。就是使小电流、低电压的供电得到满足。③段间电压，就是恒电流段中最高的电压，他主要是考虑到两点来进行确定的：a.为使得非泡沫渣阶段供电得到满足，不可以过高；b.对装置最大的载流量进行一定的限制，但是不可以过低。
4 高阻抗的电弧炉 4.1 电抗器的容量
利用普通阻抗的电弧炉其阻抗当做基础，来实施高阻抗方面的计算，对这个50t高阻抗其电弧炉电抗器的容量还有抽头的参数进行确定，如表1。
这个电抗器是一个外附的电抗器，其串联于变压器的一侧，是无载调节的，有着连续过载20%这样的能力，需要装置隔离开关以及接地开关。
对本例来说，增大电抗之后的电弧功率是不变的，其阻抗提升，电流下降、电压上升，导致电极的消耗还有电耗得到有效降低，该电流的波动减小45%，能够使得电压闪烁降低20%还要多，使得对电网方面的需要降低了，还使无功动态的补偿容量减少。
4.2 变压器的主要参数
依照高阻抗的计算，而且考虑到所增添的一个富裕电压700V，该变压器的主要工艺性能参数，表2。
5 石墨电极与水冷电缆等几种二次导体的导电截面
由表2所示二次的额定电流，而且参照样本还有标准能够对石墨电极与水冷电缆等几种二次导体的导电截面进行相关的确定。
（1）石墨电极方面。变压器其二次的额定电流是43.99kA，其最大的工作电流是52.79kA，参照国产的电极产品产品，选取直径为500r超高功率的石墨电极。
（2）水冷电缆方面。依照变压器其二次最大的工作电流是52.79kA，且参照行业的标准，其电流的密度是按照4.5A/rI来计算的，选取每相其两根截面是6000II水冷电缆。
（3）其他的二次导体方面。截面是按照最大的工作电流52.79kA来实施设计以及制造的。
6 结束语
对还原性的钢水出钢其电弧炉变压器的容量，得到这个方法依旧是适用的，这个时候需把变压器的容量计算公式之中通电时间以及用电单耗分别变为熔化的通电时间以及熔化的电耗。
在对电弧炉的炼钢兑上铁水30～50%进行考虑的时候，所介绍电弧炉变压器的容量确定措施也是适用的。不过由于铁水热装方面对于电耗的影响原因较多，就像是：铁水温度、热装比例、辅助能源的状况以及吹氧量等多种，影响到冶炼周期的因素包含：供氧强度、铁水温度与热装比例以及辅助能源状况还有吹氧量等多种。
参考文献
[1]阎立懿.当前超高功率的電弧炉工艺特征[J].特殊钢，2001，22（5）：155～157.
[2]阎立懿，刘一心，李延智.高阻抗其电弧炉方面的设计[J].特殊钢，2002，23（6）：40～41.
[3]朱苗勇，杜 刚，阎立懿.当代冶金学[M].北京：冶金工业出版社，2005（01）：221～265.
[4]袁 平，王福利，毛志忠.sR电弧炉的熔化期内供电优化的模型[J].东北大学学报：自然科学版，2005，26（10）：930～933.
收稿日期：2018-6-24