直流电弧炉：独根电极冶炼技术及设备布置

炼钢直流电弧炉结构的主要特点是仅存在一根石墨电极和相应的炉底电极。因此，电弧炉的炉体结构如电极夹持器、电极横臂、立柱、电极升降设备只有一套，从而简化了炉体结构。此外，由于增添了炉底电极及其冷却和控制系统，因此电流不存在集肤效应和邻近效应，使电流在石墨和导电体截面中的分布均匀化。全部电流都要通过炉顶中心的单电极，所以应该使用电流密度大的石墨电极。

直流电弧炉技术在大型高功率或超高功率电弧炉中广泛应用。直流电弧炉的比功率多数在700～1000kW/t；变压器的工作容量比额定容量约高20%，具有较大的超载能力。在设备上，直流电弧炉与超高功率交流电弧炉具有许多相同之处，如废钢预热、氧-燃烧嘴、水冷氧枪、水冷炉壁及炉盖、偏心底出钢等功能。其不同之处主要在于单电极加底阳极的直流电弧发生装置。

直流电弧炉电源将高压交流电经变压、整流后转变成稳定的200～500V直流电，在炉底电极和石墨电极之间的金属炉料上产生电弧进行冶炼，直流电弧炉设备布置和基本回路分别见图2-25和图2-26。电源与炉子单相短网连接形成主电路直流供电系统，通过电流控制回路进行调节。与三相交流电弧炉短网相比，单相短网不存在集肤效应和临近效应，在其上的电损较小，且周边不需要采取非磁性材料。单相石墨电极接在短网末端，可用一根相同容量的交流电弧炉电极来供电，由于没有集肤效应，电极电流密度比交流电弧炉高得多。在炉子底部设有底阳极，直流炼钢电弧炉关键的技术之一是炉底电极。按炉底电极结构特点可大致分为：法国的CLECIM（集团）公司开发的钢棒式水冷底电极，德国的GHH（集团）公司开发的触针式风冷底电极，奥地利的DVAI公司开发的触片式底电极以及瑞士的ABB（集团）公司开发的导电炉底式风冷底电极。表2-6从安全性、导电性、砌筑与维修、炉底寿命及成本等方面，对这四种形式炉底电极进行综合比较与评价。

图2-25 直流电弧炉设备示意图

1—整流变压器 2—整流器 3—直流电抗器 4—水冷电缆 5—石墨电极 6—炉底电极

图2-26 直流电弧炉基本回路(www.xing528.com)

1—炉子整流变压器 2—整流器 3—石墨电极 4—电弧 5—熔池 6—炉底电极 7—直流电抗器

表2-6 不同形式炉底电极的综合比较与评价

（续）

上海的宝山钢铁公司、上海五钢及上海浦东钢铁公司分别从CLECIM公司引进150t、从GHH公司引进100t及从ABB公司引进100t×2座直流电弧炉，其炉底电极的形式均不相同。