煉鋼所採用的原料主要有兩種。一種是生鐵，一種是廢鋼。前者的原理是通過將經過開採、選礦、燒結等工序的鐵礦石與焦炭、石灰石等一併送入高爐冶煉成生鐵，然後再冶煉成鋼。這種工藝的流程長、能耗高；後者則是通過回收廢鋼或採用HDYJ金屬屑壓塊機將金屬鐵屑、鋼屑、鐵礦粉、磨床粉等材料壓塊後投爐，在電爐中冶煉成鋼，這種工藝能耗低。
基本介紹
- 中文名：直流電孤爐煉鋼
- 原料：生鐵 廢鋼
- 原理：開採、選礦、燒結等
- 行業分析：顯示出良好的發展勢頭
行業分析,生產弊端,生產優勢,概而總之,控制模型的套用,
行業分析
由於目前全世界鋼鐵積蓄量很大，已超過10O億噸，每年回收的廢鋼也達數億噸，因而採用電爐煉鋼不僅僅降低能耗，而且還促進了廢鋼的回收利用。
從目前情況來看，電爐鋼產量逐年增加。1994年全世界電爐鋼產量占鋼總產量的比例達32.5%，接近1975年的兩倍，顯示出良好的發展勢頭。
生產弊端
但電爐煉鋼也有明顯的不足之處，主要有：一是噸鋼耗電量較大，不利於節能降耗；二是要求電網容量大，不利於在一些電網容量較小的國家和地區推廣。主要原因是，在超高功率電爐上，熔化初期引起的閃爍對電網影響較大，因此，一般認為，當母線接點處的短路電容超過電爐變壓器的80倍以上時，電網電壓的穩定性好。這就要求有較大的電網容量。
生產優勢
80年代中期，國外開發出直流電弧爐煉鋼技術。該技術與交流電弧爐煉鋼技術相比，有以下優勢：
l）電極消耗降低50%以上；
2）噸鋼能耗降低5%～10%；
3）爐襯壽命延長30%以上；
4）熔池溫度均勻，出鋼溫度波動小；
5）噪音降低10分貝左右；
6）減少閃爍50%，對電網電壓干擾小，電網容量是使用交流電弧爐時的1/2，就能滿足要求。
從結構上看，直流電弧爐與交流電弧爐的主要不同之處，是增加了一套整流設備，將輸入的電源由交流變為直流；爐頂石墨電極由三根減少為一根，爐底增加了一個底電極。從投資效益上看，直流電弧爐基建投資雖然比交流電弧爐提高20%左右，但回收期大大縮短。如我國利用原交流電弧爐的舊設備改造成直流電弧爐，其所需費用約在半年左右的時間收回。
概而總之
綜上所述，直流電弧爐有著較多的優點，發展直流電弧爐煉鋼技術已成為共識。最近10年，全世界已有40多台50噸以上的直流電弧爐投入生產，其最大噸位為150噸。日本正在建設250噸直流電弧爐，力圖走在世界前列。我國自行設計與製造的30噸直流電弧爐已在成都、北京等地投入生產，所引進的100噸直流電弧爐也已在上海建成。預計到2000年，我國建成投產的大型直流電弧爐將達10多座。這將為發展現代煉鋼技術打下良好的基礎。
控制模型的套用
1 直流電弧爐最佳化控制模型
1.1 弧流最佳化控制模型
弧流控制模型是在常規PID控制的基礎上，增加了弧流預報和增益自適應功能，即依據所檢測到的弧流、弧壓信號及吹氧、噴碳量等參數，預報下一時刻的實際弧流。根據預報弧流確定下一時刻的PID控制參數值，以達到弧流實時動態控制、實現提高弧流穩定性的目的。考慮到實際中存在許多不能被檢測到的複雜因素以及冶煉不同階段的不同爐況特點，弧流預報模型中採用神經元網路技術，以求取得控制的最佳效果。
1.2 弧壓最佳化控制（電極升降控制）模型
弧壓即弧長由電極調節系統來保持恆定，通過閥放大器、比或伺服閥、液壓缸來實現。
系統採用的電極升降控制模型，根據冶煉爐況和冶煉的不同階段，調整 控制器增益，使得前期的動態特性和後期的調節精度得到兼顧。同時，要根據設定、輸出與檢測反饋信號之間的差值、時滯和時間變化率等中間變數的分析，確定執行機構、爐況、料況的影響，進行前饋，用以改善控制品質。
相對於弧流控制而言，弧壓（弧長）控制（電極升降系統）的回響時間要慢得多。而且在直流電爐的不同冶煉階段，影響弧壓（弧長）穩定的因素也不相同，所以在設計極升降系統，即弧壓、弧長控制時，需要依據冶煉所處的不同階段，動態調整控制參數，以求取得電極控制的最佳性能。
1.3 功率最佳化設定模型
功率最佳化設定模型可歸結為態地選擇合理的決策變數（弧壓和弧流），在滿足一定約束條件下，使得輸入至EAF內的功率滿足工藝要求。
對於直流電弧言，弧流由晶閘管的觸發角控制，其控制靈敏度很高，回響快；而弧壓（或弧長）是由電極升降系統控制的，其控制靈敏度低，回響慢。也就是說，弧流與弧壓是分別進行控制的，且各自可調整的範圍寬，不像交流電弧爐，其弧流與弧壓的調節是相互制約的，即存在所謂的功率圓的限制。
2 套用結果簡要分析
通過對最佳化控制模型的線上調試，收集模型投入前後的系統數據，並對數據分析處理，對模型投運實際效果做了對比與分析。
2.1 弧流統計數據對比與分析
2.2功率統計數據對比與分析
該模型可依據不同的冶煉階段及不同的冶煉特性動態設定弧流和弧壓，提高電能輸入的較率及提高熱效率，從而達到減少電能消耗、縮短通電時間等目的。由於影響功率設定的因素非常多，而且其中一些重要的因素很難進行定量化，因此功率最佳化模型的效果不如弧流控制最佳化模型的效果大。功率最佳化模型應綜合考慮以下因素：（1）視在功率小於變壓器許用容量；（2）工作弧流不超過變壓器的許用弧流；（3）電弧弧長控制；（4）較高的用電效率和熱效率；（5）冶煉鋼種；（6）泡沫渣、吹氧強度；（7）耐材指數；（8）冶煉工藝和生產節奏對出鋼溫度和冶煉時間的要求等等。
