石墨电极的消耗机理 石墨电极作为电弧炉冶炼中的导电材料，其消耗随着电功的消耗而生成比关系。现代电弧炉炼钢以电能和化学能为热能源，来实现炼钢过程中四脱(P、C、O、S)、二去(气、杂)、二调(温度、成分)的目的，石墨电极的使用性能在用户中主要体现在是否适用和消耗多少，而电极的消耗除与自身质量有着直接关系。石墨电极在电弧炉冶炼中的消耗主要由以下几部分组成。 1.1电炉内的石墨电极端部与外圆表面的消耗 石墨电极在电弧炉内送电中产生的电弧有长、中、短弧之分，而熔化炉料和升温则取决于电弧功率。弧长与二次电压成正比关系，与二次电流和升温速度成反比。为提高冶炼速度而大幅度缩短冶炼时间，均采用强制吹氧的高化学能操作，这对石墨电极的抗氧化性和抗热震性提出了更高要求。冶炼中石墨电极的端部消耗包括-电弧高温中产生的升华，与钢水和钢渣接触中产生的化学反应。石墨电极的氧化损失约占总消耗的2/3左右，其氧化损失是单位氧化速度与面积的积且与时间有正比关系，冶炼中加热时间越长消耗越大，所以在电弧炉电极上安装水冷喷淋系统是十分必要的。正常冶炼中石墨电极进入钢水的含碳量一般为0.01%左右，其端部消耗开关呈非锥尖状为正常现象。 1.2 在冶炼中产生的石墨电极的残体消耗 残体消耗是指冶炼中**下支电极因故掉入炉内并成为**终废品而脱离生产过程的非生产性消耗部分。残体的产生不仅与接头和电极的内在质量有关，而且还与炉内布料分布、炉内气氛和送电操作等因素有着直接关系。主要的外观现象有：残体底端部有“人”字型裂纹且有大型纵裂或劈裂;连接处不严密致使接头先行氧化而脱落或折断;连接不到位或配合不好而产生脱落或折断;电极受外力作用发生接头或孔底部折断;电极受外力作用发生接头或孔内部折断;炉内布料不合理致使穿井后塌料面积大或送电曲线操作不合理均能造成电极严重折断;电极本身质量差等。这部分损失在保证电极质量的前提下，正常生产中产生的量不大，但直接使用者对此却很重视。 1.3 电极表面氧化剥落并伴有开裂和掉块的消耗 在正常冶炼生产中，若石墨电极表面出现凸凹不平或伴有剥落和掉块现象，那么在钢水中就存在了增碳问题。这种现象一方面反映出了电极的抗氧化性能和抗热震性能差;另一方面则是冶炼中水平吹氧时间过长或吹氧量过大而造成炉内和炉上严重富氧，致使电极过氧化损失加大;第二是如果存在严重的脱落现象，还必须要考虑到电极的问题。这种非正常消耗是对产品内在质量和技术服务水平的一种考验。 1.4 冶炼中石墨电极折断所造成的直接损失 石墨电极在所有的电炉冶炼中产生折断是常见现象，也是影响消耗的**主要因素。在复杂的环境中连续消耗使用偶尔发生折断是正常现象，但连续发生折断就不正常了。究其原因与诸多因素相关。总体看可分为：人为折断和机械折断。人为折断主要包括：吊运中磕碰、划伤，连接不到位或方法不当，平持器中滑动不当，硬碰撞或传动控制灵敏度差等。机械折断中除机械故障外，电极质量问题和操作问题往往是同时存在而且很难分清。主要存在以下现象： ㈠电极本体折断现象 一是电极可能有结构缺陷可强度较低;二是冶炼中穿进后仍短弧操作而有较大塌料的侧向撞击力;三是炉上三相电极严重不垂直且有挂炉炉渣或刮炉盖现象等。折断时声音很脆很大。 ㈡电极本体孔底折断现象 一是电极端部结构疏松或有暗纹、接头与孔配合不当或材质差异线膨胀系数不匹配;二是整相电极不同心，电极行程过长或升降不灵敏;三是炉内面料不合理，电极下方有不导电物等。折断时声音不大但倾斜较重。 ㈢接头折断呈不规则现象 一是接头加工锥度有差异或接头孔椭圆度过大;二是联接时孔内灰尘多造成接触电阻过大致使接头丝扣局部氧化过快;三是电极联系不到位而未达到力矩要求产生松动;四是把持器倾斜，电极与炉盖孔不同心等。折断时声音脆而小。 ㈣接头折断呈规则现象 一是接头自身质量差异大，接头强度满足不了冶炼炉况的需求;二是电极孔与接头公差配合不当或联接力矩达不到要求产生退扣;三是供电中二次电流波动范围过大或有突增现象，**大瞬间电流远超过额定值1.2倍以上;四是输入功率过大时产生的热震动也过大，电极联接处易发红而显示电阻过大。折断时声音发闷。 冶炼中影响石墨电极消耗的因素 炼钢工艺中的电弧炉冶炼有粗炼和精炼之分，但均由石墨电极把电能传入电炉内而转变成热能达到升温熔化固体炉料的目的。粗炼是以熔化废钢并排出有害气体和杂质为目的的氧化过程，精炼同是以升温来调整钢种元素和去气去杂质的还原过程。由此可见，电弧炉冶炼就是利用石墨电极调节炉温来实现氧化还原反应而达到炼钢工艺要求的。冶炼中广义的石墨电极的消耗可分为有功消耗，也自然消耗或叫技术消耗。无功消耗是未参加加热过程或未完全参加加热过程的有形消耗，也是非技术性消耗。 2.1 影响石墨电极消耗的主要因素 电炉炼钢中对石墨电极的消耗贯穿在整个冶炼工艺过程中，其消耗大小受许多因素影响，这里仅为冶炼过程的操作来做以剖析。 ㈠废钢质量差或配比不当致使造渣效果不好而延长冶炼时间 加料次数和穿井资料增多加大了电极底部的损坏及折断概率;冶炼时间加长是导致电耗与电极消耗与损失上升的直接因素。 ㈡电炉供电设备与电极规格品种不匹配 电弧炉送电是高流低压操作。若供电设备能力过大而超出电极极限负荷时，起弧5~10min内电极则有由下**的发红现象，联接处界线十分明显且大多有折断事故发生;电流过高或波动过大，联接处接头折断频率提高而且底部消耗呈锥尖状。若供电能力低，炉温在有效中热时间内达不到工艺要求将需延时操作。超负荷与超时操作对石墨电极的损失和消耗是**大的。 ㈢氧化期强制增大化学能和提高冶炼强度 冶炼中强制加大吹氧量(一般小于45m³/t)以达到快速熔化和提高炉温，这样易使炉况恶劣而且炉内和炉上呈富氧状态，使每相电极都处在高温火焰之中。电极处在这种炉况环境时，大多有起层和表面氧化严重现象。 ㈣ 电炉的配置和操作的技术性 现代电弧炉与传统电炉有本质的差异，超高功率大型化电弧炉及热装炼钢工艺的出现提高了冶炼强度和产能，从而对石墨电极的质量也提出了更高的技术要求。操作中对送电曲线和挡位的选择，对起弧和稳弧电压电流的控制，对长、中、短弧的配合使用，水冷系统的配置和应用等，都对电极的使用寿命和消耗起到了关键作用。 ㈤石墨电极的质量 现在电弧炉的冶炼和工艺对石墨电极的抗氧化性能及抗热震性能要求越来越强烈，而且由于质量波动造成的消耗过高深受直接使用者的极大关注。所以石墨电极质量的均衡性和稳定性是决定消耗大小的**重要因素。 2.2 石墨电极消耗高低的对比分析 冶炼电弧炉在一定时期内的工艺和运行状况变化不大时，对石墨电极的消耗水平也是基本均衡的。随着炉龄的延长或工艺的变化，对电极的消耗也有所波动则是很正常的。那么，在同一台电弧炉上有同一家的产品时，其消耗波动却被用户看得很重，就此提出的异议已经是普遍现象。任何一种产品的质量都有波动性，但波动的幅度大小则反映出了生产厂家的技术装备水平和综合管理水平。 2.3 对冶炼中石墨电极折断的进一步分析 电弧炉冶炼中偶发电极折断是正常现象而且是不可**避免的，而大型DC和AC及LF电炉的电极则视为事故。处理电极折断残体是操作中**辛苦的工作，其结果必然是消耗过高、加长冶炼周期、产量降低、成本提高。国内一般技术水平的AC电炉，月折断电极5~7次为正常，**的大型DC和AC电炉大多配有控制网络系统，大大降低了人为因素，月折电极小于2次;**的大型LF炉基本不允许有电极折断现象。电炉冶炼操作中的电极折断原因是比较复杂的，对以下5方面应引起极大关注。 ㈠ 冶炼工艺 (1)原料配比，电极下方要避免有大块料和不导电物; (2)穿井后产生“搭桥”现象时，要改用长弧操作而避免大的塌料碰击; (3)电极升降与小炉盖必须同心，避免热震动时发生刮碰而折断。 ㈡送电制度 (1)确定初始起弧挡位而按顺序升位(每台炉至少有3条送电曲线)，避免电流过大波动和炉内长、短弧频繁变化而产生热震动过大; (2)随着炉温升高电极联接处要释放一定的内应力，起弧后通过电极单位面积的电流要有个逐步上升的过程，这就是电极与炉况的适应过程。 (3)超载运行，新型电炉的超负荷能力一般不大于20%，若起弧电流超过额定值接头**易发生折断，当电极与炉况适应后即使超载也会正常运行，但有接头发红现象。 ㈢冶炼炉况 (1)配加料和送电操作关系到炉况变化，但吹氧、烧嘴燃汽和燃油则是恶化炉况的关键。化学能的利用降低了电耗，但加大了电极表面和上端面的氧化程度。特别是负压过大时加快了电极表面的氧化速度，而使电极本体表面锥型化。 (2)炼钢过程就是造渣的过程。化学能的使用加大了钢水的搅动力而更利于泡沫渣的产生，钢水沸腾、渣层厚度、渣液流动性和埋弧效果不仅关系到冶炼效果，而且对电极的底部增碳消耗和掉头及圆周表面消耗也关系重大。 (3)炉恶化中的操作是频繁变化的，电极上震动并伴有左右摆动。电流的频繁变化加大了热震动，对富氧环境中的石墨电极不仅加快了表面消耗，而且对联接部位(接头强度)也是考验。 ㈣电极储运 (1)现场存储电极中要避免与液体介质接触，否则受热后将出现鱼鳞状掉块。 (2)现场存放接头中要避免与高温热源接近，否则受热后接头拴易熔化流出。 ㈤电极质量 对大型UHP和HP上限的电炉，所提供的石墨电极必须要提高实物质量。(1)一定消除结构缺陷或强度不足问题，否则在冶炼**包料送电1~3min就会发生接头折断事故。 (2)电极端面的加工精度也至关重要，若有缝隙就会产生透气现象并伴有局部发红。送电10min左右联接处明显发红，连续冶炼2~3炉后其内扣易氧化而发生折断或脱落事故。 (3)公差配合问题必须时刻关注，不论是松动还是连接不到位，只要有缝隙就会发生折断或脱落。从使用情况来看，部位出现的问题大多是由公差配合所引发的。 电炉冶炼中对石墨电极消耗的计算 冶炼过程中计算电极消耗有净耗和毛耗两个并存的概念(含矿热炉)，净耗是指冶炼中电极被高温升华、氧化和参加反应掉的技术性水泵毛耗则是净耗与未参加完冶炼而损失的和。现阶段钢铁行业都以毛耗来评价石墨电极的实物质量。 3.1 产量法 产量法是以一定时期产出的钢水量(成品)为基数，以同期内石墨电极的投入量扣除炉上剩余量为消耗量。 吨钢石墨电极的毛耗： 吨钢石墨电极的净耗： 其中：MZ为电极的总消耗量(投入量-炉上剩余量)，kg/t;MC为电极的纯消耗量(投入量-炉上剩余量-损失量)，kg/t;MG为钢水的成品量，t。 3.2 电耗法 电耗法是以一定时期内纯加热时间的电耗累计量为基数，以同期内石墨电极的投入量扣除炉上剩余量为消耗量(LF炉则以每升温1℃耗电和电极来计算)。 每千瓦小时电极的消耗量： 其中：MC为电极的纯消耗量(投入量-炉上剩余量-损失量)，kg /t;QH为纯加热时间内的电耗累计量，Kw·H。 产量法基本以毛耗为计算方法，均以成品产出量为计算基数。电耗法虽然未考虑冶炼技术消耗以外的损失部分，但钢厂的考核中**终还是要考虑这部分损失的，这种方法对电极的批次间质量会有比较明显的对比。综上所述，现阶段在冶炼中对石墨电极的消耗评价是不公平的，作为炭素行业应积极推荐综合评价法。也就是以产量法来行业应积极推荐综合评价法。也就是以产量法来评价石墨电极的整体质量水平和适应性;以电耗法对批次间的电极质量和炉况做出对比;同时还要考虑到冶炼中的其他消耗。以此使供需双方共同关注电极质量的同时，也对电炉炉况的变化加以关注，从而达到在优化使用电极中促进操作**佳状态的目的。 降低电极消耗的途径 在冶炼中如何降低三围电极消耗既是炭素厂家的技术所在，也是冶炼厂家配合使用和优化电炉操作的重要工作。就冶炼中石墨电极的消耗问题，首先要解决的就是接头折断问题，其次要考虑的则是抗氧化和抗热震性。这就是要求我们首先要了解冶炼行业的发展、冶炼工艺、电炉和操作的技术性，然后有针对性地进行技术研究、科学地组织生产、实施有效的技术服务。只有这样才能达到生产和使用相适应的目的。下面主要从冶炼生产中来加以讨论。 4.1 新型电炉技术的降耗 大型UHP和LF电炉的建立为钢铁行业的规模发展奠定了坚实的基础。产能大、能量消耗低是新型冶炼技术的特点。大型电弧科学地采用了大流量的化学能(占总耗能的60%~70%)，炉低烧咀和自动氧枪及预热竖井的使用有效地了电耗与电极消耗的60%以上;水冷系统的应用大大地提高了炉龄和降低材料的消耗，特别是喷淋水冷使石墨电极的单耗至少降低了1/3;化学能的利用至少缩短了一半的冶炼周期，大幅度提高了产量，所以电极的单耗在下降。 4.2 热装冶炼工艺的降耗 钢铁行业在发展大型电炉的同时，近年来也向转炉和高炉大型化延伸，新建的高炉大多在2000m³以上(国内**大的为4050m³);铁水转炉化冶炼配LF和电炉热装铁水(一般在40%~60%)已成为普及的冶炼工艺技术;热装铁水有效地缩短了冶炼周期，降低了电能和化学能及各种材料的消耗，特别是把石墨电极的单耗和需求量都降了下来。 新型电炉有**的配套设施，引进技术对石墨电极的选择防止了大马拉小车却产生了小马拉大车的问题，这对国产电极是个挑战。阻抗电炉操作和炉内自动监控系统，对电极的控制和有效使用及减少损失发挥了极大的作用，大型电炉的电极折断率小于2%。 对老电炉的改造也配套了必要的设施，对供电设备的选择大多是走上限，从而出现了准UHP和准HP电炉，无形中把同品级石墨电极的实物质量要求又提高了档次，如：30t AC高阻抗电炉，使用φ450MM HP和FG电极的消耗相关1kg左右，电极折断率小于3%，而且得到了用户的好评，也是炭素技术的一大进步。 4.4 严控送电制度中的降耗 严控送电制度是保证正常冶炼的前提，不同的钢种和冶炼工艺有相对应的起弧电压及电流挡位，防止电流波动过大并严控电流峰值工作时间。从而有效地防止了电极发红和无功氧化消耗及炉内折断。 4.5 规范使用中的降耗 炭素厂家必须严格要求或现场指导用户对电极的储运保管和电极的联接。特别是电极的联接技术，原则上大规格电极必须要求炉下连接;连接时避免冲撞产生螺纹碎块且一定保持上支电极的始终垂直状态;均匀旋合到8~10MM时再用惯性锁紧，而后再用长臂扳手施加预紧力矩拧至不能旋合为止，有缝电极不能上炉;若相序问题且连接很好时，**好不要打固定销子。这些基本要求的目的是为了避免产生折断和脱落损失。 另外还需特别的注意的事项有，火焰高时**上节要及时续接加高电极，防止丝扣损坏;滑动电极时必须要有软连接，避免发生硬碰撞;把持器与电极必须保持垂直，防止与小炉盖刮碰电极;避免氧枪直对炉内下支电极等。这是对电极使用技术的性要求，目的也是避免和减小电极的直接损失。 冶炼技术的发展及电极需求 中国钢铁行业的电弧炉向大型化方面迅速发展已成趋势，其特点是输出功率大，稳定功率系数，送电为长弧操作并向节电降耗方向发展。因此新型大电炉与过去的传统电弧炉相比均有很大变化。现代电炉技术十分关注电炉能源问题，采用的煤气射流枪和自动碳氧枪使吨钢可降低电极消耗0.3~0.5kg;伴随热装技术工艺的推行，使冶炼时间明显缩短，电耗和电极消耗明显下降。

（一）耐火材料使用条件 以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行炼钢的设备。在采用高功率的基础上发展直流电弧炉，炉底供气搅拌及炉底出钢。炉顶用镁铬质和方镁石尖晶石质耐火材料砌筑，对碱性渣和金属及硅酸盐熔融物的作用**稳定。耐火材料在这里的使用条件相当苛刻。这是电弧熔炼的特殊性决定的。电弧熔炼时间比平炉短大约2倍。因之耐火材料较频繁地经受温度变更，并长期在高温状态。 因为在炉料装料期间炉顶脱离电炉，而炉顶中心温度比周边范围的温度高，不均匀性又被增大，因为工作弧（怪异相的影响）不均匀。所以炉顶中心部分很快被用坏，例如100t电炉的炉顶中心部分损毁速度达到4~4.4mm/炉，而周边为2~2.6mm/炉。损毁的不均匀性造成炉顶凸起不均，有时还发现砖脱落。直流电弧炉由于采用单电极结构，故不存在热点区，加之炉顶水冷区扩大，耐火材料使用条件有所改善。 可是随着炉子容量扩大和单位功率提高，炉顶工作条件更加苛刻。电炉顶为圆形，而常常用扇形拱方法及循环砌筑。砌砖像不用结合剂和水泥材料一样，用带有插尖的金属垫片。电极孔，抽出气体和氧气砖的孔使炉顶减轻。 在某些场合，孔区用整体的高铝水泥或磷酸盐结合的浇注料。同时采取除去电流短路措施。容量小于 100t的电炉顶寿命为约 60~120炉，而超过100t的大型电炉为60~80炉。电炉的lt钢耐火材料总消耗约 10~12kg，其中炉顶消耗6~7kg。 （二）炉顶耐火材料的选择 电弧炉顶用耐火材料类型的选择还在进行。尽管MgO-Cr₂O₃系耐火材料有高的抗渣和抗金属性，可是荷重软化温度比较低。碱性耐火材料的另一不足是它在高温下有相当大的膨胀，引起砖缝开裂和炉顶变形。为了预防砖缝开裂，采取烧成和不烧制品混合砌筑，**后由于收缩抵消一些烧成制品的膨胀。有的文献介绍：烧成的，金属皮不烧的镁铬制品配合应用。 试验的电炉顶新型耐火材料：刚玉铬矿的，莫来石刚玉的，碱性和高铝配合的等。注意含铬耐火材料的应用，由于含铬砖发生剥落，可能造成钢中出现铬，熔炼某些标号的钢是不允许的。 根据冶金工业发展前景，由于原子能电炉和连铸机技术、大型电弧炉炼钢并有相当大的发展，这取决于电炉的重要优势，其中在于电炉比平炉或转炉，告别了调节钢的化学成分，并能取得任何成分的钢。增加电弧炉炼钢，对经济的废金属不断增加有利。 我国电炉顶普遍采用高铝砖砌筑，一般小炉盖的中心部位和电极孔周围用捣打料。随着大型超高功率电炉的发展，高铝砖使用寿命下降。导致进一步使用碱性砖。 （三）水冷技术的应用 现代电冶炼钢生产的发展趋势，与采用大功率变压器有联系。保证熔化时期单位功率 600~800kV·A/t，预先加热炉料，熔池吹氧，用气体氧燃烧器为炉子供暖。要用人工冷却构件代替部分耐火材料砌体。其中氧猛烈供给熔池时，形成粉尘（15~40g/m³），引起气体介质的光学密度的提高，气体黑度变成接近1，实际完全遮住熔池与炉顶，并降低炉顶温度。 结渣型炉顶和墙采用各种水冷构件的结构，用活动冷却护板保护墙砌体的热点。砌体的人工冷却构件造成新的电弧炉结构，砌体发展的可变程度（金属平面面积对耐火材料砌体表面积的比率）可能减小，对钢熔炼的动力消耗。由于优选热交换条件，熔池面上减少热量，随砌体发展程度减小而增大，那就靠减少堆放数或取消它。具有砌体发展可变程度的结构，平卧式水冷炉顶，按熔炼进程，有顺着水冷墙往下移动的可能性。 具有人造冷却炼钢炉，利用砌体的因素解除按热负荷大小和砌体温度的**，并造成强化冶炼的先决条件。尽管电弧炉顶采用水冷结构，电能消耗有一些增加，决定总经济效率的停炉减少，而生产率增大。明显地（几乎**大限度）减少耐火材料消耗，降低电极的单位消耗（15%），减少耐火材料砌体人工砌砖的笨重手工劳动。 试验开发水冷砌体构件的炉子，使相关部门（耐火材料生产，运输，电极生产等）节约的能源及费用，超过水冷设备电能增加的费用。

矿热炉是铁合金行业冶炼硅铁、镍铁、铬铁、电石的**设备，据不完全统计，全国有各种矿热炉3万多台。长期以来，国内矿热炉大多采用交流供电方式，导致功率因数低、电网三相很难控制平衡、效率低、运行成本高等问题一直无法解决。相比之下直流电源拥有更大的优势，如:直流电源可消除电抗压降、集肤效应、电极间干扰效应等问题，并且运行损耗低、电效率高。因此目前大容量矿热炉电源正朝着直流供电方向发展。文中探讨了大容量矿热炉直流电源设计的几个关键性问题，包括主电路拓扑结构选用，均流系数优化，监控系统设计与功率因数提高等探索性问题。 主电路拓扑结构选用 大电流输出需要使用并联器件以达到运行要求。随着并联器件数量的增加，出现的是均流系数低的问题。因此，选用适当的主电路拓扑结构以扩大系统输出电流，达到减少并联器件数，优化均流系数，防止器件损坏的目的显得尤为重要。 可控整流电路的**基本单元为三相桥式和双反星形整流电路。单从输出电流的大小考虑，在并联相同数量及容量的电力电子器件前提下，双反星形整流电路的输出电流是三相桥式整流电路的2倍。但在同样输出电压电流情况下，三相桥式整流电路的整流变压器装机容量要低于双反星形21%，同时整流器件所承受的反向电压为双反星形的一半，变压器绕组利用率比双反星形高一倍。因此，综合考虑，若输出电压较高，三相桥式整流电路拥有较大优势。由于矿热炉电源运行时电流达40~150kA，为了满足输出电流需求，同时降低电磁干扰，可用三相桥式同相逆并联结构与双反星形同相逆并联结构。这两种结构与前两种结构相比，扩大了2倍输出电流并降低了电磁干扰。然而这种结构很难满足大容量矿热炉电源超过100kA的输出电流要求。为进一步扩大输出电流，降低谐波含量，提高系统功率因数，可选12脉波双反星形同相逆并联结构与12脉波三相桥式同相逆并联结构。12脉波三相桥式同相逆并联结构的典型特点是:输出电流大、谐波含量少、电磁干扰小、绕组利用率高、无需使用平衡电抗器等。因此在大容量矿热炉直流电源中，选用脉波数为12脉波及以上的三相桥式同相逆并联结构较为合适。 由于电力电子器件在材料及制作工艺上的不同，其性能指标也有所不同。晶闸管适合应用于超大功率且工作频率较低的场合，一方面是由于晶闸管额定参数高、控制简单、技术成熟;另一方面是由于晶闸管具有较高的浪涌耐受能力、较高的电流参数和良好的耐过流能力，可以较好地满足运行需求。因此选择晶闸管作为电路的主功率器件。 综上所述，若以175V/100kA矿热炉直流电源为例，主电路采用以晶闸管为主功率器件的12脉波三相桥式同相逆并联结构。主电路原理图如图1所示。 主电路原理 采用上述主电路结构，选用型号为KPC-1200V/5500A的晶闸管，则单个整流臂需要并联晶闸管的个数np计算如下: （1)式中，IA(AV)为整流臂的平均电流(A)，选用12脉波同相逆并联结构则为8.3kA;IT(AV)为器件的额定正向平均电流(A)，文中选用的晶闸管为5500A;KAI为电流安全裕量，文中取其值为3;KI为同一个整流臂上并联元件的均流系数，文中取其值为0.92;KF为不同整流臂之间的均流系数，文中取其值为0.92。 因而由式得:np=5.4。 即每个整流臂并联6只晶闸管。 均流系数的优化 在大容量矿热炉直流供电电源中，不得不采用多个器件并联的措施以承担较大的整流臂电流。即使通过上述主电路拓扑结构将175V/100kA直流电源的每个整流臂所需并联晶闸管个数降至6个，仍存在严重的均流问题。在多个器件并联的整流臂中，若均流系数过低，会出现某些器件未导通，某些器件过流的情况。严重时烧坏器件，从而使得整流臂中其它支路过流，导致整个整流臂器件损坏。为解决该问题,以下提出几点优化均流系数的措施。 (1)采用合适的整流臂结构 一般电力电子器件进入稳态正向导通后其通态压降很低,相应的通态电阻很小。若并联支路母线的配置不合理,则电路自感及互感的差异就会造成电流分配的不均衡。因此在工作电流较大的情况下，由于支路磁场及阻抗差异的影响，位于不同位置的器件导通时，流过的电流值不同，且与引出母线的位置有关。目前多以母线上进下出(或下进上出)式的条形整流臂结构为主流，但实验证明,这种结构在并联器件数大于4的情况下，均流系数较低。 为了得到较好的均流效果，将整流臂改为其他结构，使得整流臂中的每个晶闸管从交流进线到直流输出的路径完全一样，且流过每个晶闸管的电流相互解耦，可解决因各元器件到正负母线路径不同，导致的各并联支路阻抗与磁场存在差异，所引发的各支路电流分配不均匀的问题。该种整流臂结构可将各整流臂的均流效果较常用的直条结构有明显改善，可以做到理论上的**均流。 (2)采用强触发 当多个晶闸管并联时,需保证各并联的晶闸管触发脉冲具有较陡的前沿，避免因晶闸管触发特性的差异导致并联的晶闸管不能同时开通所引发的均流问题。常规的脉冲变压器很难满足这些要求，图2给出了实现这一要求的强触发隔离放大电路，TLP251为高速光耦合器，高速光耦合器的输出电流为反向电流，因而在电路中设有通过555的电流反向环节。MOS管T1用来增大输出负载能力，并减小输出阻抗。发光二极管VL1用来指示脉冲正常与否。 单路脉冲强触发输出电路 (3)对参数相近的晶闸管进行分组 因晶闸管本身的参数差异使得整流臂的并联支路阻抗不同所导致的均流问题。通过对晶闸管的合理选择，使得并联的晶闸管各项参数相近，从而减小因器件参数差异所带来的均流系数低的问题。 (4)装配过程中减少人为因素 由于大电流整流臂常采用平板式结构，在装配时的安装压力会影响器件的接触电阻,尤其是压接式的平板器件，安装压力影响该器件的导通压降，从而影响均流效果。为此，在装配过程中应确保各并联器件的安装压力一致，如使用力矩扳手确保元器件的紧固压力一致。此外，在安装压力基本一致的情况下，可通过微调整流臂各器件的紧固压力改善均流状态。 监控系统的设计 主电路采用12脉波5相桥式同相逆并联的电路结构，若每个整流臂所并联的器件数为6个，则一套电源共使用144个快速熔断器。除此之外，每套电源共有母排温度检测信号24个，其他控制量和报督开关量数量繁多，结构复杂，体积大，维修和维护十分不便，所以对该电源系统进行实时监控设计十分必要与困难。 电源监控总体原理图如图3所示。该系统以PLCS7-200SMARTCPUSR60作为主要控制单元，WinCC7.3作为上位机组态软件。实现系统的故障检测、与报警等功能。 电源监控总体原理图 因大容量矿热炉直流电源使用的快速熔断器数量过多，在判断快速熔断器报警时若采用矩阵排列的方式,可很大程度的节省对PLC输入输出口的占用量，使PLC以较高的效率运行。矩阵排列的实现方式为:先定义列报警和行报警，列报警是将同一个母排的快速熔断器常闭点串联起来，行报警是将并联的同一排快速熔断器常开点串联起来，这样就组成了一个有行有列的矩阵，当有故障发生时，通过矩阵编号就可确定出快速熔断器故障的位置。 PLC编程软件选用STEP7-Micro/WINSMART,通过简明的程序设计，完成对系统的实时监控。PLC主程序流程图如图4所示。 功率因数的提高 绝大多数的矿热炉电源自然功率因数都在0.7~0.8之间，较低的功率因数不仅使变压器的效率下降，消耗大量的无用功，而且还会被电力部门加收额外的电力罚款。在这种低效率的情况下，如何提高矿热炉电源的功率因数显得尤为重要。 由于直流电频率为零，将交流供电改为直流供电，理论上可以将感抗压降降为零，使得母线压降仅为导线电阻压降。与交流电相比可以增加入炉电压8%~20%，大幅的提高功率因数，从原来的0.7~0.8提高到0.9左右，实现节能10%~15%。因而大容量矿热炉电源若采用直流供电，则不需要专门的功率因数补偿设备，节省了占地空间和费用。 除此之外，整流电路所产生的谐波也会使得矿热炉供电系统的功率因数偏低。主电路采用脉波数为12脉波及以上整流结构可消除部分谐波，提高功率因数。又因矿热炉炉工艺过程较为复杂，对应不同的工作段，要求输出稳定运行的电流与电压值不同。若仅通过改变晶闸管控制角调压调流,那么当控制角较大时，会产生大量谐波，功率因数偏低。这就决定了对其功率因数补偿环节要采取变化的参数与结构。对于提高系统的功率因数提出了如下方法：在变压器一次侧增加有载调压环节,设置有6个档位，通过调整整流变压器的档位达到降低控制角的目的。当晶闸管控制角过高时，降低整流变压器开关档位，使得整流变器阀侧电压降低，由P1调节控制电路的作用，使控制角降低，维持电流稳定的同时提高系统功率因数。 结束语 通过对可选用的整流电路结构分析，大容量矿热炉直流电源应选用脉波数为12脉波及以上的相桥式同相逆并联结构。对整流臂空间布局的优化与采用强触发和对参数相近的晶闸管进行分组装配等方法,解决了由回路阯抗和磁场差异以及晶闸管触发特性不同与通态压降等差异带来的均流系数低的问题，提高了设备可靠性。介绍的PLC监控系统应用矩阵式软件编程方法，使需要的硬件配置要求得以降低，从而**的对电源系统进行监控。采用直流供电，同时通过变压器档位调节降低晶闸管的控制角，以此降低谐波，达到提高功率因数，节约成本的目的。

1 电石炉生产工艺 (1)电石生产原料及要求 电石生产用石灰、炭材(焦炭、兰炭、无烟煤)为原料，用电极糊自培电极。石灰粒度10~50mm，炭材粒度5~25mm，原材料质量对电石生产至关重要。其对原料的化学成分及特性均有严格要求。主要原材料的性能要求有： ①石灰 电石生产中，生石灰(CaO)是主要原料。生石灰必须储仓在专口的仓库中，防止雨水浸入，以免消化。石灰遇水消化释放大量的热，容易引发火灾。 电炉工艺对石灰要求见表1 表1 石灰技术指标 ②焦炭 焦炭具有优良的导电性能，是制取电石的优良原料。 焦炭中水分含量较高，通常为6%~15%。使用前必须进行干燥。电石生产中通常采用烘干窑烘干后进入工艺线。 工艺对焦炭成份要求见表2。 2 炭材技术指标 ③电极糊 电极糊是一种耐高温、耐氧化性、导电性能良好的碳素材料，是电石炉冶炼的重要导电材料，用于焙烧自焙电极。 电极糊的技术指标符合表3中1号标准电极糊规定(执行YB/T5215—2015标准) （2）电石生产工艺流程 电石生产分为原料储运、炭材干燥、电石生产、冷却破碎等主要工序。 电石生产主要工艺流程是：由石灰塞烧好的石灰经破碎、筛分后(或外购合格成品石灰)通过皮带输送机送入配料站石灰日料仓胆存待用。将外购合格粒度的炭材经过烘干、筛分后进入配料站炭材日料仓化存待用。在配料站中按照工艺规定的配比将石灰和焦炭分别进行称量配料，用皮带输送机混合后将炉料送至电炉炉顶，通过炉顶圆盘给料机及料仓依次向电炉内加料，炉料从料管进入炉膛，在电弧高温下烙融并发生电化学反应生成电石。 电石定时出炉，出炉口用烧穿装置烧穿，液态烙融电石流至电石锅内，经冷却后，破碎成一定要求的粒度规格，得到成品电石。电石炉连续加料，间歇出炉。 电石生产产生的高温炉气(主要成分为CO)经干法净化除尘后送气烧石灰密作为燃料或者综合利用，烟气中的粉尘经由布袋除尘器收集后统一外运。 电石生产工艺流程图如图1所示。  电石生产工艺流程图 2 电石炉工作原理 电石炉是电石生产的主要设备，电热能非常集中。其工作原理是：电石反应所需原料(石灰和焦炭)利用连续加料系统送入炉膛，电炉变压器将一次侧高压电转换为二次侧低压电，并通过短网导入到电极上，三相电极在炉底相互放电，炉内产生极高的电弧和电阻热，温度达1800~2200℃，在此热量下炉料进行熔融反应生成电石。

直流电弧炉是指用直流电作为能源的电弧炉。它与交流电弧炉一样，利用电极和炉料（或熔池）间产生的电弧来发热，从而达到熔炼的目的。可用来熔炼钢或合金以及有色金属。 在电炉炼钢的发展过程中，超高功率三相交流电炉使电炉炼钢生产获得很大发展，电炉钢产量达到世界钢总量的40%，但随着交流电炉容量和功率水平的大幅提高，也带来了一些问题，即大功率交流电弧稳定性差，对电网冲击较大，有较大的噪音污染等问题。而直流电弧炉具有电弧稳定，噪音小、电极消耗低等诸多优点，在工业发达国家获得迅猛的发展，尤其是大容量（70-150t ）超高功率直流电炉。直流电弧炉主要是由瑞典通用电气公司（ASEA）、法国的CIECLM和德国的MAH/GHH等发展起来的。目前实力**强的直流电弧炉生产厂家是ABB、CLECIM/ DAVY、MAH/GHH、NKK。 我国引进的直流电弧炉都是大型超高功率直流电炉, 用于配合**连铸连轧生产线，而在传统的模铸生产上直电弧炉技术的应用基本上还是空白。国内特钢企业用以模铸的特殊钢品种大都是小电炉（30t 以下），使用的大多是落后的交流电弧炉。在特殊钢模铸生产上采用**的直流电弧炉技术，将会推动特钢冶炼工艺技术的提高。 随着可控硅技术的应用，大功率直流电源设备的制造技术业已解决，于是在20世纪70年代后期冶金界又重新开展对直流电弧炉的研究，至80年代初直流电弧炉的建造和使用技术问题已逐一解决。世界上**座直流电弧炉于1982年在德国布什钢厂建成并投产，以后的六、七年中，美、法、意、日等国相继改建或新建成了各自的直流电弧炉，容量从30t到60t不等。1989年日本东京钢铁公司建成了当时**大的一座容量为130t的直流电弧炉。近年来世界各国相继建成并投产多座直流电弧炉，容量从60t到180t。1989年中国太原机械铸造厂研制成**座小型直流电弧炉并投产，同年宣化铁合金厂一座2000kVA埋弧直流电弧炉投产，用来生产硅铁、锰铁、硅钙等铁合金。进入90年代后，直流电弧炉越来越受到重视，上海第三钢铁厂、长城钢厂、齐齐哈尔钢厂、江阴沿山钢厂、上海**钢铁厂等先后引进大型直流电弧炉，容量80～100t不等。 河南奥铒珂冶金技术咨询服务有限公司位于甲骨文故乡--古都安阳, 地处晋、冀、鲁、豫四省交界，京广铁路、京港澳高速、107国道贯穿境内，交通便利，通讯发达，地理位置优越。    公司遵循“技术是发展之源，质量是生存之本”的企业宗旨，我们长期与北京科技大学、东北大学**教授，四川冶金设计研究院青岛分院、西安中电（CPC）在冶金领域进行技术交流和技术合作。我们拥有经验丰富、长期从事冶金设备设计的工程师、冶炼工艺师和技术人员，对新型节能直流电弧炉和直流矿热炉成套设备技术及清洁冶炼工艺进行了研发和应用，掌握有直流电弧炉和直流矿热炉设计技术，弧光纠偏技术、导电炉底设计技术及多回路直流矿热炉自焙电极焙烧的核心技术，具备有冶金电炉设计资质，直流电炉设计制造技术属国内高等水平。可根据用户的要求进行多种直流电弧炉、直流矿热炉炉型设计、冶金工艺设计，并可为用户提供完善的售前、售后服务。我公司设计新型节能直流电弧炉、直流矿热炉成功范例：直流电弧炉、矿热炉设计容量：200KVA，500KVA，1000KVA，1800KVA，2000KVA，4000KVA，12500KVA，33000KVA, 40000KVA.   我公司承接各种物料冶炼工艺流程设计, 承做铁合金、多元合金、稀贵金属富集、固废无害化处理冶炼工艺实验。 可实验冶炼品种：铁合金、多元合金、有色金属、稀贵金属富集、尾矿、冶炼渣等固废无害化处理、以及各种导电或不导电物料。实验设备：直流双电极实验电炉、直流单电极实验电炉、高频感应电炉、高温电阻炉。    河南奥铒珂冶金技术咨询服务有限公司欢迎广大客户朋友前来洽谈冶金设备设计、制造和冶炼工艺实验业务。我们期望您的到来，真诚为您服务，共赢发展。

1、转炉炼钢： 一种不需外加热源、主要以液态生铁为原料的炼钢方法。其主要特点是靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分，如碳、锰、硅、磷等与送入炉内的氧气进行化学反应所产生的热量作冶炼热源来炼钢。炉料除铁水外，还有造渣料（石灰、石英、萤石等）；为了调整温度，还可加入废钢以及少量的冷生铁和矿石等。 转炉按炉衬耐火材料性质分为碱性（用镁砂或白云为内衬）和酸性（用硅质材料为内衬）；按气体吹入炉内的部分分为底吹顶吹和侧吹；按所采用的气体分为空气转炉和氧气转炉。酸性转炉不能去除生铁中的硫和磷，须用**生铁，因而应用范围受到**。碱性转炉适于用高磷生铁炼钢，曾在西欧获得较大发展。空气吹炼的转炉钢，因其含氮量高，且所用的原料有局限性，又不能多配废钢，未在世界范围内得到推广。 2、氧气顶吹转炉炼钢： 用纯氧从转炉顶部吹炼铁水成钢的转炉炼钢方法，或称LD法；在美国通常称BOF法，也称BOP法。它是现代炼钢的主要方法。炉子是一个直立的坩埚状容器，用直立的水冷氧枪从顶部插入炉内供氧。炉身可倾动。 炉料通常为铁水、废钢和造渣材料；也可加入少量冷生铁和铁矿石。通过氧枪从熔池上面向下吹入高压的纯氧（含O299.5％以上），氧化去除铁水中的硅、锰、碳和磷等元素，并通过造渣进行脱磷和脱硫。各种元素氧化所产生的热量，加热了熔池的液态金属，使钢水达到现定的化学成分和温度。它主要用于冶炼非合金钢和低合金钢；但通过精炼手段，也可用于冶炼不锈钢等合金钢。 3、氧气底吹转炉炼钢： 通过转炉底部的氧气喷嘴把氧气吹入炉内熔池，使铁水冶炼成钢的转炉炼钢方法。其特点是；炉子的高度与直径比较小；炉底较平并能快速拆卸和更换；用风嘴、分配器系统和炉身上的供氧系统代替氧气顶吹转炉的氧枪系统。由于吹炼平稳、喷溅少、烟尘量少、渣中氧化铁含量低，因此氧气底吹转炉的金属收得率比氧气顶吹转炉的高1％～2％；采用粉状造渣料，由于颗粒细、比表面大，增大了反应界面，因此成渣快，有利于脱硫和脱磷。此法特别适用于吹炼中磷生铁，因此在西欧用得**广。 4、连续炼钢： 不分炉次地将原料（铁水、废钢）从炉子一端不断地加入，将成品（钢水）从炉子的另一端不断地流出的炼钢方法。连续炼钢工艺的设想早在19世纪就已出现。由于这种工艺具有设备小、工艺过程简单而且稳定等潜在优越性，几十年来许多国家都作了各种各样方法的大量试验，其中主要有槽式法、喷雾法和泡沫法三类，但迄今为止都尚未投入工业化生产。 5、混合炼钢： 用一个炉子炼钢、另一个电炉炼还原渣或还原渣与合金，然后在一定的高度下进行冲混的炼钢方法。用此法处理平炉、转炉及电炉所炼钢水，可提高钢的质量。冲混可增加渣、钢间的接触面积，加速化学反应以及脱氧、脱硫，并有吸附和聚合气体及夹杂物的作用，从而提高钢的纯结度和质量。 6、复合吹炼转炉炼钢： 在顶吹和底吹氧气转炉炼钢法的基础上，综合两者的优点并克服两者的缺点而发展起来的新炼钢方法，即在原有顶吹转炉底部吹入不同气体，以改善熔池搅拌。目前，世界上大多数国家用这种炼钢法，并发展了多种类型的复吹转炉炼钢技术，常见的如英国钢公司开发的以空气+N2或Ar2作底吹气体、以N2作冷却气体的熔池搅拌复吹转炉炼钢法——BSC——BAP法，德国克勒克纳——马克斯冶金厂开发的用天然保护底枪、从底部向熔池分别喷入煤和氧的KMS法、日本川崎钢铁公司开发的将占总氧量30%的氧气混合石灰粉一道从炉底吹入熔池的K——BOP法以及新日本钢铁公司开发的将占总氧量10%——20%的氧气从底部吹入，并用丙烷或天然气冷却炉底喷嘴的LD——OB法等。 7、顶吹氧气平炉炼钢： 从50年代中期开始，在平炉生产中采用1～5支水冷氧枪由炉顶插入熔炼室，直接向熔池吹氧的炼钢方法。该法改善了熔池反应的动力学条件，使碳氧反应的热效应由原来的吸热变为放热，并改善了热工条件；生产率大幅度地得到提高。 8、电弧炉炼钢： 利用电弧热效应熔炼金属和其他物料的一种炼钢方法。炼钢用三相交流电弧炉是**常见的直接加热电弧炉。炼钢过程中，由于炉内无可燃气体，可根据工艺要求，形成氧化性或还原性气氛和条件，故可以用于冶炼**非合金钢和合金钢。 按电炉每吨炉容量的大小，可将电弧炉分为普通功率电弧炉、高功率电弧炉和超高功率电弧炉。电弧炉炼钢向高功率、超高功率发展的目的是为了缩短冶炼时间、降低电耗、提高生产率、降低成本。随着高功率和超高功率电炉的出现，电弧炉已成为熔化器，一切精炼工艺都在精炼装置内进行。近十年来直流电弧炉由于电极消耗低、电压波动小和噪音小而得到迅速发展，可用于冶炼**钢和铁合金。 9、STB法： 原文为Sumitomo Top and Bottom blowing process，由日本住友金属公司开发的顶底复吹转炉炼钢法。该法综合了氧气顶吹转炉炼钢法和氧气底吹转炉炼钢法两者的优点。用于吹炼低碳钢，脱磷效果好且成本下降显著。所用的底吹气体为O2、CO2、N2等。在STB法基础上又开发了从顶部喷吹粉末的STB—P法，进一步改善了高碳钢的脱磷条件，并用于精炼不锈钢。 10、RH法： 又称循环法真空处理。由德国Ruhrstahl/Heraeus二公司共同开发。真空室下方装有两个导管，插入钢水，抽真空后钢水上升至一定高度，再在上升管吹入惰性气体Ar、Ar上升带动钢液进入真空室接受真空处理，随后经另一导管流回钢包。真空室上装有加合金的加料系统。此法已成为大容量钢包（＞80t）的钢水主要真空处理方法。 11、RH—OB： RH吹氧法。是在真空循环脱气（RH）法中加上吹氧操作（Oxygen Blowing）来升温。用于精炼不锈钢，是利用减压下可优**行脱碳反应；用于精炼普通钢则可减轻转炉负荷。也可采用加铝升温。 12、OBM—S法： 原文为Oxygen Bottom Maxhutte—Scarp，由德国Maxhutte-Klockner厂发明的以天然气或丙烷作底吹氧枪冷却介质的氧气底吹转炉炼钢法。OBM—S是在OBM氧气底吹转炉的炉帽上安装侧吹氧枪，底部氧枪吹煤气、天然气预热废钢，从而达到增加废钢比的目的。 13、NK—CB法： 原文为NKK Combined Blowing System，由日本钢管公司于1973年建立的顶底复吹转炉炼钢法，即在顶吹的同时，从炉底吹入少量气体（Ar，CO2，N2），以加强钢渣的搅拌，并控制钢水中的CO分压。该法采用多孔砖喷嘴，用于炼低碳钢可降低成本；用于炼高碳钢则有利于脱磷。该法应与铁水预处理工艺结合起来。 14、MVOD： 在VAD法的设备上增设水冷氧枪，使之在真空下可吹氧脱碳的方法，由于真空下脱碳为放热反应，可省去VAD法的真空加热措施。操作过程与VOD法相同。 15、LF法： 原文为Ladle Furnace，是1971年日本特殊钢公司（大同钢特殊钢公司）开发的钢包炉精炼法。其设备和工艺由氩气搅拌、埋弧加热和合金加料系统组合而成。这种工艺的优点是：能精确地控制钢水化学成分和温度；降低夹杂物含量；合金元素收得率高。LF炉已成为炼钢炉与连铸机之间不可缺少的一种炉外精炼设备。 16、LD炼钢法： 1952年奥钢联林茨（Linz）厂与奥地利阿尔卑斯矿冶公司多纳维茨（Donawitz）厂**早在工业上开发成功的氧气顶吹转炉炼钢法，并以该两厂的**个字母而命名。该法问世后在全世界范围迅速得到推广。美国称此法为BOF或BOP法，即Basic Oxygen Furnace 或Process 的简称。详见氧气顶吹, 转炉。 17、LD—OTB法： 原文为LD—Oxgyen Top an Bottom Process，由日本神户制钢公司加古川厂开发的顶底复合吹炼转炉炼钢工艺。其特点是使用了专门的底吹单环缝形喷嘴（SA喷嘴），因而底吹气体能控制在很宽的范围内。底部吹入惰性气体。 18、LD—HC法： 原文为LD—Hainaut Saubre CRM，系比利时开发的用于吹炼高磷铁水的顶底复合吹炼转炉炼钢法，即LD+底吹氧，用碳氢化合物保护喷嘴。 19、LD-AC法： 原文为LD - Arbed - Centre National，法国钢铁研究所开发的顶吹氧气喷石灰粉炼钢法，用于吹炼高磷铁水。 20、KS法： 原文Klockner Steelmaking，系采用100%固体料操作的底部喷煤粉氧气转炉炼钢工艺。底吹氧比率为60%～100%。 21、K—ES法： 将底吹气体技术、二次燃烧技术和喷煤粉技术结合起来的电弧炉炼钢法，它是由日本东京炼钢公司和德国Kiokner公司共同开发的技术，可以以煤代电。 22、FINKL—VAD法： 电弧加热钢包脱气法或称真空电弧脱气法。其特点是在真空室的盖上增设有电弧加热装置，并在真空下用氩气搅拌。该法的脱气效果稳定，而且能脱硫、脱碳和加入大量合金。设备主要由真空室、电弧加热系统、合金加料装置、抽真空系统及液压系统组成。 23、DH法： 德国Dortmund Horder联合冶金公司开发的一种真空处理装置。内衬耐火材料的真空室，下部装上有耐火衬的导管插入钢包，真空室或钢包周期性地放下与提升，使一部分钢水进入真空室，处理后返回钢包。上部有加合金料装置和真空加热保温装置。目前已不再建造这种设备。 24、CLU法： 一种不锈钢的精炼方法。其原理与AOD法相同，物点是采用水蒸气代替氩气。该方法是法国Creusot-Loire公司和瑞典Uddeholm公司共同研制成功的，并于1973年正式投入生产。水蒸气与钢液接触后分解为H2和O2；H2使CO分压降低。同时，该分解反应为吸热反应，因而可抑制钢液温度上升。但铬的氧化烧损比AOD法的严重。 25、CAS法： 原文为Composition adjustment by sealed argonbubbling，是在氩气密封下进行合金成分微调的炉外精炼方法。该法由钢包底部吹氩，将渣排开后，下降浸渍罩，继续吹氩，然后加合金微调成分。其优点是可精确控制成分，且合金收得率高。 26、CAS—OB法： 原文为Compositon adjustment by sealed argon bubbling with oxygen blowing，是在CAS设备上增设吹氧枪的炉外精炼方法。降可微调合金成分外，它还可加铝并吹氧升温（化学热法），升温速度为5～13℃/分。这种方法可使钢水温度精确地控制在±3℃，从而有利于配合连铸生产。 27、ASEA-SKF法： 瑞典开发的一种钢包精炼法。它采用低频电磁搅拌，在常压下进行电弧加热，在钢包中造渣精炼，在另一工位真空除气，并设有氧枪，可在减压下吹氧脱碳。为了提高精炼效果，它还可在钢包底部通过多孔砖吹氩搅拌，并能加入合金调整钢液成分。 28、AOD法： 氩氧脱碳法和简称，原文为Argon-Oxygen Decarburisation，是冶炼低碳不锈钢的主要精炼法。1964年由美国碳化物公司研制成功，1968年用于实际生产。其冶金原理是用Ar稀释CO，使其分压降低，达到真空的效果，从而使碳脱到很低的水平。AOD炉体和传动装置与转炉相类似，风眼安放在接近炉底的侧壁上，向炉内吹入的是Ar+O2混合气体，原料为初炼炉熔化的钢水。吹炼过程分为氧化期、还原期、精炼期。它已成为不锈钢的主要生产工艺。 特殊冶金法 包括电渣重熔、真空冶金、等离子冶金、电子束熔炼、区域熔炼等多种炼钢方法的总称。某些**或特殊用途要求特高纯度的钢，若用普通炼钢方法加炉外精炼达不到要求时，则可采用特殊冶金方法炼制。 29、电渣重熔：将冶炼好的钢铸造或锻压成为电极，通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺，也称ESR。它的热源来自熔渣电阻热，重熔时自耗电极浸入熔渣中，电流通过电离后的熔渣，使熔渣升温达到比被熔自耗电极熔点高得多的温度。插入熔渣中的自耗电极端头熔化后形成熔滴，并靠自重穿越渣池，得到渣洗精炼而后在减少空气污染的情况下进入金属熔池。钢锭与结晶器壁之间形成薄的渣皮，既减缓了径向冷却，也改善了成品钢锭表面质量，借助结晶器底部水冷，凝固成轴向结晶倾向和偏析少的重熔钢锭，改善了热加工塑性。 30、等离子冶金：以等离子流为热源的冶金过程，即利用等离子枪将电能转变为定向等离子射流中的热能。等离子射流具有电弧稳定、热量高度集中、可达到非常高的温度等特点。有的等离子枪的工作温度高达5000～20000℃。等离子枪可用惰性气体（Ar）、还原性气体（H2）等为介质，以达到不同的冶金目的。等离子炉可用于熔炼高熔点金属和活泼金属以及金属或合金的提纯。等离子体技术也已用于钢铁厂废尘处理和铁合金生产工艺。 31、喷射冶金：为加速液体金属与物料的物理化学反应，用气体喷射的方法把粉末物料送入液体金属，完成冶金反应的工艺，亦称喷粉冶金。该工艺广泛用于铁水予处理和钢包精炼，以达到脱硫、脱氧、成分微调、使夹杂物变性的目的。此工艺的反应速度快，物料利用率高。 32、区域熔炼：1952年W.G.Pfann提出的一种利用液固相中杂质元素溶解度不同的特点提炼金属的工艺。其操作原理是：设一个均匀的固态金属棒中有一小段金属被熔化成液体，那么，若这一小段液态区域自左向右缓慢移动，则每移动一次，杂质都会重新分布，其效果就相当于把杂质驱赶到右端。经过多次这样的重复，左端金属便可达到很高的纯度。 33、真空冶金：在低于0.1MPa至超高真空条件下[133.3×（＜760～10-12）Pa]进行的冶金过程，包括金属及合金的提炼、冶炼、重熔、精炼、成形和热处理。目的主要在于：①减少金属受气相的污染；②降低溶解于金属中的气体或易挥发的杂质含量；③促进有气态产物的化学反应；④避免由耐火材料容器带来的污染。以适应高性能金属材料及新型金属材料的需要。随着生产电热材料、电工合金、软磁合金以及高温镍基合金等高性能和新型金属材料的需要，发展了各种真空熔炼方法，主要有真空电阻熔炼、真空感应熔炼、真空电弧重熔、电子束熔炼及电渣重熔等。 34、真空电弧熔炼：在真空（10-2～10-1Pa）下借助电弧供热重熔金属和合金的工艺，也称VAR法。其过程是：以水冷铜坩埚为正极，被熔自耗电极接在经滑动密封进入炉体的假电极上为负极，输入低压直流电流在电极与坩埚底之间引弧，借助电弧供热重熔金属和合金。伴随自耗电极的熔化，通过控制电极的下降速度，将自耗电极重熔为成分均匀、组织致密、纯净度高和偏析少的重熔钢锭。它不仅用于重熔活性金属和耐热难熔金属，而且也用于重熔使用要求较严格的高温合金和特殊钢。 35、真空电子束熔炼：在较高真空（133.3×10-4～133.3×10-8Pa)下用电子枪发射电子束，轰击被熔炼物料（作为阳极），使之熔化并滴入水冷铜结晶器凝固成锭的熔炼方法。锭由机械装置连续抽出。此法可以调节能量分布，控制熔化速度。电子束重熔材料的纯净度比其他真空熔炼法的更高。它适于熔炼钨、钼等金属及其合金、**合金钢、高温合金和超纯金属。 36、真空电阻熔炼：在真空下以电流通过导体所产生的热为热源的熔炼方法。一般采取间接加热，由电热体把热能传给炉中物料。根据需要，电阻炉内的气氛可以是惰性或保护性的。真空电阻炉可设计成熔炼炉或热处理炉。 37、真空感应熔炼：在真空下利用感应电热效应熔炼金属和合金的工艺。按炉料和容量选择电源频率。它有高频（＞104Hz）和中频（50～104Hz）以及工频（50或60Hz）两类。感应炉又分有芯（闭槽式）和无芯（坩埚式）两大类。前者电热效率高，功率因数高，但要有起熔体，熔炼温度低，适用于单一品种的连续熔炼；后者熔炼温度高，电热效率低，适于特殊钢和镍基合金等的熔炼。真空感应熔炼在高温合金、高强度钢和超高强度钢等生产中得到广泛应用。

在新建短流程电炉钢厂或者进行电炉钢厂的改造时，企业面临着交流或直流电弧炉的选择，那么是选择哪种电弧炉呢？我们需要了解两种电弧炉的优缺点。根据有关资料，直流或交流电弧炉的选择，设计时的电气参数和实际使用时的经济性是有很大区别的。 电气工作原理        交流电弧炉：交流电弧炉中电能从变压器经金属导体和石墨电极输送到三支在炉料上燃烧的电弧上。交流电三个相位差之和总是零，从而不需在炉壳底部附设电流导出装置，结果是在调整电流大小时应考虑一支电弧的长度和电压的变化对全部三相电流的影响。 直流电弧炉：直流电弧炉汇中从变压器输入的交流电通过整流器转变为直流电流，经过一个电抗器输送到**的一支电弧上，并通过一根或多跟底电极形成电流回路。由整流器调整的电流与电弧电压无关，而电弧电压通过石墨电极的调节进行控制。       优缺点比较： 冶炼工艺主要区别： (1)直流电炉作冶炼过程中，通电产生的磁场力对于熔池的搅拌能力要比交流电炉的强大，直流电炉的脱碳、脱磷、脱气反应要比交流电炉更快，更有利于操作。直流电炉的磁场搅拌作用相当于一般采用了底吹气技术电炉的作用。 (2)由于脱硫反应主要在还原期进行。电炉冶炼的碱度一般控制在2.0~2.5之间，实际操作时的碱度在1.8~2.5之间，电炉的氧化期依靠化学离子交换反应脱硫的量很少，不超过20%,所以在脱硫反应上，二者的差别不大。 (3)在一些特殊的情况下，要进行脱铅和脱锌的操作上，直流电炉比交流电炉更加迅速和有效。 (4)直流电炉和交流电炉的电化学反应的比较差距不大。 (5)交流电炉不存在偏弧现象，电弧长度比直流电炉短，直流电炉泡沫渣控制的难度低于交流电炉。 (6)在冶炼进程中，直流电炉对于出钢后留钢量的要求较高，对于废钢料的导电性能要求比较高，否则会发生低电极不导电的事故，所以立流电炉对于废钢的要求较高。而交流电炉对于废钢铁料的要求比直流电炉低，而切发生底电极不导电以后，需要熔池在高温条件下进行长时间的处理。总体来讲，直流电炉的事故率比交流电炉高。 (7)交流电炉的极心圆的布置，使交流电炉的冷区范围比较小。反之，直流电炉的冷区比交流电炉的多，容易发生EBT冷区，炉壁冷区的废钢大量地黏结，发生诸如出钢成分出格和出钢量不稳定，造成钢包渣线下移，降低了钢包的使用寿命等现象。 (8)直流电炉底电极的特点，**了直流电炉的出钢温度，一般小于1630℃，所以不利于生产的温度动态调配，出钢过程中的脱氧、去除夹杂物，以及脱硫各个方面存在着局限性。交流电炉在这一方面对于温度的要求比较宽，更加有利于生产的动态控制和强化出钢过程的冶金反应。

无底电极直流矿热炉 冶炼硅铁工艺中遇到的技术瓶颈 工业用直流电炉是从70年代兴起，90年代初，随着大功率整流管及其成套装置在工业设备上的应用，使直流电炉不但在技术上得到较快的发展，而且直流电炉的容量也在不断的扩大。 到目前为止，国内的直流电炉发展主要有两种，一种是单电极直流电炉，一种是双电极直流电炉（带磁镜线圈），根据我考察的结果及我公司对双电极直流电炉的试验得出结论；证明各种形式的直流电炉都有它的局限性，现在我们根据实践阐述一下双电极直流电炉冶炼硅铁工艺中遇到的技术瓶颈。 一、    硅铁冶炼的基本方法及原理。 硅铁是在敞口式和半封闭式的还原电炉内采用连续作业的方法进行冶炼的，在整个冶炼过程中。电极深而稳的插入炉料中，均匀的炉料，随料面均匀下沉而小批的加入炉内。炉内料面始终保持一定的高度，并称平锥体形状，炉内铁水积存到一定程度时，打开炉眼放出。用碳做还原剂还原二氧化硅时，有中间产物碳化硅和一氧化硅生成，而且碳化硅和一氧化硅的生产和分解在二氧化硅的整个还原过程中起着重要的作用。在有铁存在时，还原出来的硅与铁反应生成FeSi,碳化硅也被铁破坏生成FeSi。同时铁的存在可以促使硅沉入熔池，使之离开反应区，从而改善二氧化硅的还原条件。冶炼硅铁时，二氧化硅的还原反应可用下式表示： SiO₂＋2C＋nFe＝FenSi＋2CO↑ 生成硅化铁因铁量不同，反应放出的热量也不同，因而不同含硅量的硅铁，其开始还原温度也不同。熔炼的硅铁含硅量越低，二氧化硅被还原的理论开始反应温度也就越低。炉料根据配比按焦炭、硅石、钢屑的次序进行配料，一般取200公斤或300公斤硅石一批料。每次只允许称量一批料，而且称量要准确。炉料配好后送入炉顶料仓或操作平台上。按硅铁冶炼的顺序进行，不仅取决于正确的配料，而且更重要的是取决于均匀的加料，合适的料面状态。为了保持炉内良好的透气性，需要进行扎眼和捣炉。硅铁是一种难冶炼的铁合金品种，精心操作固然重要，但正确的判断炉况和及时处理炉况也是必不可少的。硅铁冶炼正常的标志是电炉负荷稳定，电极深而稳定的插入炉料中（小电炉是深度为800-1000mm，大电炉为1000-1400mm）。电极焙烧正常，下放量也正常；炉口火焰呈黄色，均匀活跃，火焰区放大；炉料松软，料面高度适中，炉料下沉均匀；炉口温度低；出铁口易开易堵，出铁顺利，铁水流头大，能排出少量的液态炉渣；合金成分稳定，产量高。随着冶炼过程的不断进行，炉内存积的铁水越来越多。到一定时候就应打开铁口，将铁水放出，出铁时间不宜过长，通常为15分钟左右。出铁次数应根据炉子的容量、冶炼排号来确定。一般的，10000-30000KVA电炉冶炼75硅铁时，八小时出3-4次炉，冶炼45硅铁时出5-6次炉。炉眼打开后，根据铁水流出和负荷情况，逐步下插电极。出铁口相电极在出铁前期应尽量保持不动，后期可逐步下插。出铁时，铁水流头过大时，用带爬头圆钢挡一挡；过小，用圆钢桶炉眼，为防止铁水表层凝固，要加入焦炭粉保温。在出铁过程中因力求多排渣，在出铁后期应用圆钢拉渣。炉内积渣多时，可往炉内一次性加入200-300公斤或每批料加入5-10公斤颗粒度合适的石灰，以降低炉渣熔点，增加其流动性，促使炉渣排出。这种方法不宜常用。减少炉渣的主要手段应该是严格控制炉料杂质的带入。堵眼前先把出铁口烧圆，保持出铁口形状为内小外大，消除炉眼处的渣子。堵眼用的材料是掺有一定量焦炭粉或电极糊的锥形粘土泥球。出铁口使用2-3周时，就应用电极湖封眼。同时注意修补流槽。铁水在铁水包内镇静短时间后，加入一根石墨棒挡渣，然后浇入锭模。为防止合金成分产生严重的偏析，应减少铁锭的厚度，降低铁水浇模温度。加快铁锭的冷却速度。75硅铁厚度应小于100毫米。45号硅铁厚度应小于150毫米。 生产一吨75硅铁的消耗硅石：1780-1850公斤，焦炭：890-930公斤，钢屑：220-230公斤，电极湖45-50公斤，电耗8400-9000KW/h。 二、    无底双电极直流电炉的优点和缺点 优点是：1、无底双电极直流电炉与交流炉相比，简化炉膛设计。              2、将现有的多种炉形，如圆形、长方形交流炉可轻松改装为直流电炉。              3、电炉功率因数高。              4、与带底电极同容量设计相比，在给定功率下，电炉将 以更低的总电流（大约一半）运行。这是由于在渣池上存在有两个串联的电弧和两个电弧附着区，们的作用是增加炉衬的总电阻。      缺点是：1、无底双电极直流电炉载流能力与单电极直流电炉相同，因为每一个电极都承载全炉电流。                    2、无底双电极直流电炉由于电阻增加，电炉二次电压将在更高的电压下运行（大约是单电极直流电炉的2倍）。                         3、无底双电极直流电炉由于阳极和阴极同在炉顶，产生两个弧柱，其中阳极弧柱“拓扑”到阴极上去（拓扑是一个数学术语；它只考虑物体间的位置关系而不考虑它们的形状和大小）。                         4、无底双电极直流电炉从直流电压供给阳极，经阳极工作端→阳极弧柱→炉底→阴极弧柱→阴极工作端→电源负极，这一过程产生的电压降大约为25V-30V，那么阳极的功率大于阴极的功率，这也就形成了阳极反应区温度高于阴极反应区的温度；由于阳极温度较高，无底电极直流矿热炉电极消耗与交流矿热炉电极消耗持平。                         5、无底双电极直流电炉阳极和阴极电弧射流携带的电流方向相反，并会相互排斥，导致两个弧柱成外八字偏弧；由于电极分布存在冷区，冶炼时间延长，和交流矿热炉相比节电效果不明显。   三、为什么无底双电极直流电炉不适合冶炼硅系产品（硅铁、硅钙、硅铝、工业硅等）                1、硅系产品在冶炼过程中需要低电压大电流进行一段时间的闷烧，恰恰无底双电极直流电炉的特性是 高电压低电流，所以无底双电极直流电炉不适合无渣冶炼工艺技术。                          2、由于无底双电极直流电炉两电极之间温度的差别，阴极温度低于阳极温度，在阴极部位存在的碳化  硅需要更高的温度去分解碳化硅，而阴极温度低于阳极温度，容易在阴极反应区形成碳化硅堆积，造成炉底上涨。                          3、由于无底电极直流电炉（偶数电极）在熔池中分布的电极极心圆形状不合理，形成多个冷区，延长了冶炼时间，造成冶炼电耗升高。 通过以上理论分析和应用实践，证明无底电极直流电炉（偶数电极）不适合硅系无渣冶炼工艺，如在硅系产品中应用还需要进行进一步探讨和研究如何解决上述技术难题。                                                                                                               2023年6月24日

无底电极（偶数电极）直流矿热炉应用中的优缺点 无底电极直流电炉在应用中存在有局限性，根据实践阐述一下无底电极双电极直流电炉和带底电极单电极直流电炉的 优缺点。 一、 无底双电极直流电炉的优点和缺点优点是： 1、无底双电极直流电炉与交流炉相比，简化炉膛设计。 2、将现有的多种炉形，如圆形、长方形交流炉可轻松改装为直流电炉。 3、电炉功率因数高。 4、与带底电极同容量设计相比，在给定功率下，电炉将以更低的总电流（大约一半）运行。这是由于在渣池上存在有两个串联的电弧和两个电弧附着区，他们的作用是增加炉衬的总电阻。 缺点是： 1、无底双电极直流电炉载流能力与单电极直流电炉相同，因为每一个电极都承载全炉电流。 2、无底双电极直流电炉由于电阻增加，电炉二次电压将在更高的电压下运行（大约是单电极直流电炉的 2 倍）不适合低电压大电流产品冶炼。 3、无底双电极直流电炉由于阳极和阴极同在炉顶，产生两个弧柱，其中阳极弧柱“拓扑”到阴极上去（拓扑是一个数学术语；它只考虑物体间的位置关系而不考虑它们的形状和大小）而**了这种炉的适用性，适合处理低电阻率的物料，如废钢和钛渣。形成的两个弧柱大小不等，造成反应区空腔不稳定，容易造成塌料。 4、无底电极双电极（四电极）直流电炉从直流电正极供给石墨阳极，经石墨阳极工作端→阳极弧柱→炉底→阴极弧柱→阴极工作端→电源负极，这一过程产生的电压降大约为25V-30V，串联电路中电流相等，那么阳极的功率大于阴极的功率，这也就形成了阳极反应区温度高于阴极反应区的温度，形成的两个弧柱大小不等，造成反应区空腔不稳定，容易造成塌料和熔池温度不均匀。 5、无底双电极直流电炉阳极和阴极电弧射流携带的电流方向相反，并会相互排斥，导致两个弧柱成外八字偏弧。 6、由于偶数电极热分布圆布置没有三电极合理，布置太近功率重叠较大，有价金属烧损较大，稍远容易形成冷区。 二、为什么无底双电极直流电炉不适合冶炼硅系产品（硅钙、硅铝、工业硅等） 1、硅系产品在冶炼过程中需要低电压大电流进行一段时间的闷烧，恰恰无底电极双电极（四电极）直流电炉的特性是高电压低电流，所以无底电极双电极直流电炉不适合无渣冶炼工艺技术。 2、由于无底双电极直流电炉两电极之间温度的差别，阴极温度低于阳极温度，在阴极部位存在的碳化硅需要更高的温度去分解碳化硅，而阴极温度低于阳极温度，容易在阴极反应区形成碳化硅堆积，造成炉底上涨。 3、由于无底电极直流电炉（偶数电极）在熔池中分布的电极极心圆形状不合理，形成多个冷区，延长了冶炼时间，造成冶炼电耗升高。 通过以上理论分析和应用实践，证明无底电极直流电炉（偶数电极）不适合硅系无渣冶炼工艺，如在硅系产品中应用还需要进行进一步探讨、研究和实践如何解决以上技术难题。

直流电炉 直流电炉是以直流电源为主要能源给炉子提供热源，一般情况下，炉顶只有一根阳极，与炉底阴极形成回路。其特点是电极消耗非常低，一般情况下低于1千克/吨钢，熔池稳定，由于只有一根电极与熔池形成电弧弧柱，对炉衬的辐射损坏程度低，耐材消耗相对较低，炉壁水冷板损坏量相对少。缺点是底电极比较复杂，有水冷式、导电炉底式及针状分布在炉底耐材中等几种形式，但寿命都比较短，维护费用高，造成冶炼成本较高。此外，整流设备投资相对较高，造成一次性投资较高。 直流电炉在电炉钢厂不是电炉炼钢的主流设备，我国在上世纪末也引进了几台直流电炉，运行效果与交流电炉相比，也是更加优异的。业内对底电极的研究近几年也有了新的进展，基本解决了底电极炉底寿命短的问题。其非常低的石墨电极消耗在冶炼成本方面表现出较大优势，预计在新一轮的电炉建设中也会看到直流电炉的投产。 交流电炉 三相交流电炉用于工业生产已有100多年的历史，其设备特点是使用三相交流电源，三相石墨电极与废钢接触时在巨大的电流作用下产生电弧，用电弧的高温来熔化废钢和冶炼钢水。相对于直流电炉来说，因为有三相电极，所以电极消耗比直流电炉要高，三相电极存在一个极心圆，距炉壁相对距离要近，耐材消耗相对较高，但炉底相对要更安全，寿命长。特别是在本世纪初，电炉炼钢技术取得了重大进展，在电能为主要能源的基础上引进辅助能源和化学能源，随着自动控制技术的发展，功率输入由普通功率上升为高功率和超高功率，消耗下降，生产率提高。在全废钢为原料的情况下，这种电炉的冶炼周期小于60分钟，电耗低于280千瓦时/吨钢，电极消耗小于1.2千克/吨钢，每个公称容量年产钢已超过1万吨（即公称容量100吨的电炉，年产钢突破100万吨），生产率大大提高，同时工艺的变化也派生出多种炉型。 常见的3类交流电炉  传统式电炉  传统式电炉是早期的主流电弧炉，废钢从炉顶加入，即旋开炉盖用天车料篮加入废钢，每炉钢需加料2次~3次甚至更多，电耗比较高，电极消耗高，熔化时噪声大，加料瞬间烟气量大，外溢非常明显，热量损失大，变压器配备容量大，对电网冲击也相对较大；一般采用炉盖除3个电极孔外的第四孔除尘，除尘效果相对较差，在粉尘噪声要求严格的地区，都采用厂房屋顶加大烟罩除尘或建隔离罩的方式，俗称狗窝（Doghouse），进行二次粉尘收集、噪声捕集。我国早期的电炉都属于传统式电炉。不过，该种电炉技术比较成熟，故障率低，应用广泛，原料适应性强，但主要技术经济指标表现一般。 连续加料(Consteel)电炉  连续加料式电炉是近几年新投产电炉中比较多的一种炉型，**大特点是冶炼过程中废钢连续加入，不开炉盖可以不停电，能量输入不间断，避免了巨大能量损失，烟尘不外溢，从炉内抽出的高温烟气从连续加料的隧道通过，也起到了对废钢进行预热的作用，吨钢电耗可降30千瓦时~100千瓦时，同时熔池比较平稳，降低了传统电炉在电极穿井期发出的巨大噪音和对电网的冲击，电极消耗吨钢下降0.1千克~0.3千克。此外，冶炼过程中熔池平稳，废钢预热温度一般不超过400℃，冶炼周期缩短，生产率提高，主要技术经济指标比传统电炉要优异，但一次性投资要比传统电炉高。国外主要是Tenova供货；国内中冶赛迪等电炉制造厂也在供货，而且做了改进，具有自主知识产权。此类炉型我们通称Consteel电炉，它的**大特点是连续加料。 废钢预热式电炉 废钢预热式电炉有多种形式。早期有双壳电炉，由两个靠在一起的炉体组成，共用一台变压器、二次短网、旋转导电横臂和电极；系统可以自由选择每个炉体进行冶炼，即从正在冶炼的一个炉体中抽出的高温炉气从第二个炉体通过，从而预热下一炉废钢。目前，这种炉型已不是废钢预热电炉的主流。

    无底电极（双电极、四电极、六电极）直流矿热炉有待解决的技术瓶颈问题 1、直流电弧热工特性，阳极端温度5000—6000℃，阴极端温度2400—3000℃， 2、阳极效应造成正电极消耗过快、怎样建立合理的电极焙烧制度。 3、如何解决正负极冶炼反应区空腔的大小不对等问题，增加反应区空腔的稳定性，解决矿热炉冶炼中周期性塌料。 4、如何合理解决弧光偏弧和电极布置极心圆存在的冷区。 5、用电极极性互换技术来平衡熔池温度差别，无形降低了电炉的热效率，延长了冶炼时间，怎样缩短冶炼时间降低冶炼电耗。 6、怎样解决过高的阳极弧光温度造成的金属烧损及回收率降低问题。

        如果追溯电弧炉的起源，距今已有一百多年。开始阶段主要是以直流电弧炉为主，但是由于受到当时加工制造水平和电源能力的约束，电弧炉的发展和普及受到了**，只是在小型和实验型电弧炉上得以应用。1899年三相交流电弧炉问世后，相应的配套技术迅速发展，电弧炉炼钢得以广泛普及。至今为止，三相交流电弧炉仍然占据着电弧炉炼钢的主导地位。         但是，由于交流供电本身固有的缺陷，如电弧稳定性差，电网电压闪变，三相负荷不均衡等问题，一直没有找到根本的解决办法。并且，随着大型高功率电弧炉的发展，这一问题显得尤为突出。为了保护  电网的安全，提高电网的供电质量，人们不得不花费大量的财力和精力，采用（无功）功率补偿的方式，来缓解上述问题。          20世纪70年代以后，随着大功率直流电源设备制造技术能力的加强，特别是随着大功率晶闸管整流应用技术的进步和普及，为直流电弧炉技术的研究和发展提供了有利条件。同时，由于电弧炉炼钢工艺和相应配套技术的迅猛发展（如偏心底出钢技术、强供氧冶炼技术、泡沫渣冶炼技术等电冶金工艺及装备技术的日趋成熟），也使直流电弧炉炼钢的优势和特点得到了充分的体现。20世纪80年代以后，采用直流电弧技术的炼钢炉越来越多。仅十来年的时间，世界各地就新上或改造了50t以上的大型直流电弧炉七十多座。          我国直流电弧炉技术发展较晚，20世纪90年代初期开始起步，先是以试验型电弧炉和中小型交流电弧炉改造为主。其目的主要是研究分析和为以后大中型直流电弧炉的上马提供技术数据和决策依据，如上钢五厂试验车间的3t电炉改造、首特一炼的I5t电炉改造、重钢三炼的10t电炉改造等。作者本人曾经参与了上述直流炉技术的研发和改造工作。改造后的技术统计数据确实令人兴奋，增强了企业决策层进行大型直流电弧炉建设的信心和决心。此后，我国先后又建设投产了多座大中型直流电弧炉，如成都无缝钢管公司的30t、首钢特钢公司的40t、上钢三厂的100t、兰州钢厂的70t、上钢五厂的100t、宝钢公司的150t、大冶特钢的70t、长城特钢的100t和苏兴特钢的100t等直流电弧炉。但是，由于受到当时设计制造能力问题的**，50t以上的大型直流电弧炉基本都为国外公司制造。         从目前总体的发展形势来看，三相交流电弧炉和宜流电弧炉各有利弊，旗鼓相当。直流电弧炉需要注意的问题是：偏弧现象的治理和底阳极技术的选择与完善，以及如何降低设备的维护成本。而交流电弧炉急需解决的主要问题是：如何能够降低生产消耗指标和有效并且低成本地完成供电系统的谐波治理。预计交流电弧炉与直流电弧炉齐头发展的形势还会持续很长一段时间。电弧炉工程的决策者在“交流”和“直流”两者之间如何选择？这需要在明确企业自身条件、特点和工程目标以及实际要求的基础上，对交流电弧炉和直流电弧炉的特点有一个清晰**的了解，通过仔细分析对比，权衡利弊之后再做出选择。