Forno ad arco a doppio elettrodo a corrente continua con le principali tecnologie e brevetti mondiali

Struttura di base e principio di funzionamento

• Componenti fondamentali: due elettrodi di grafite (cathode + anode), alimentazione a corrente continua (rettivazione del tiristore), corpo del forno (coperchio/parete del forno raffreddato ad acqua, rivestimento refrattari), meccanismo di sollevamento degli elettrodi,e anodo inferiore opzionale (per alcune configurazioni).
• Principio di funzionamento: la corrente continua scorre dall'elettrodo dell'anodo attraverso il bagno di fusione all'elettrodo del catodo, formando due archi (uno tra ogni elettrodo e il bagno).Evitare la complessa progettazione di anodi di fondo DC EAF monoelettrodo ed è facile da retrofitting da forni AC.
• Caratteristiche dell'arco: gli archi sono stabili e concentrati, con un angolo di deflessione di 15°/30° verso la vasca; la forza elettromagnetica fa ruotare l'arco intorno al centro (diverse volte al secondo),garantire un riscaldamento uniforme.

Parametri tecnici chiave (intervalli tipici)

Principali vantaggi rispetto ai forni tradizionali

1. Stabilità dell'arco e riscaldamento uniforme: Nessun lampeggiamento dell'arco; l'agitazione elettromagnetica del bagno elimina i punti caldi, riducendo l'erosione del rivestimento del 20%/30%.
2. Basso consumo di energia ed elettrodi: il consumo di energia è inferiore del 5% al 10% rispetto all'EAF CA; il consumo di elettrodi è ridotto del ~ 50% rispetto all'EAF CA (livello di EAF CC a singolo elettrodo).
3. Raggiungibile alla griglia: piccole fluttuazioni di tensione e variazioni di potenza reattiva; il reattore a corrente continua sopprime la corrente d'ingresso, adatto alle aree con reti deboli.
4. Trasformazione flessibile: non è necessario utilizzare anodi di fondo complessi; i recipienti di forno a corrente alternata esistenti possono essere convertiti a basso costo in forno a corrente alternata DE-DC.
5. Low Noise: Il rumore di fusione è di ~ 87 dB (15 dB inferiore a quello dell'EAF CA), con componenti principalmente ad alta frequenza che sono facili da isolare.

Scenari di applicazione

1. Fusione speciale dell'acciaio: acciaio da cuscinetto, acciaio inossidabile a basse emissioni di carbonio, acciaio resistente al calore; elevato tasso di recupero delle leghe (≥96% per Ni/Cr/Mo).
2. Metallurgia non ferrosa: fusione del magnesio (forno ad arco immerso in corrente continua), fusione di leghe di rame/nickel; funzionamento stabile e granelli di cristallo di grandi dimensioni.
3. Riciclaggio dei metalli: rottami di acciaio, residui di fusione e recupero di metalli rari; forte adattabilità alle materie prime.
4. Trattamento dei metalli refrattari: Fusione di leghe di tungsteno/molibdeno (con riscaldamento a plasma ausiliario).

Nota di configurazione e di funzionamento tipici

• Configurazione dell'elettrodo: due elettrodi superiori (cathode + anode) sono standard; alcuni grandi forni aggiungono 2 ̊4 anodi inferiori raffreddati ad acqua per bilanciare la distribuzione della corrente.
• Sistema di alimentazione: raddrizzatore tiristorico + reattore CC; la lunghezza dell'arco è regolata automaticamente dal meccanismo di sollevamento dell'elettrodo per stabilizzare l'alimentazione.
• Sistema di raffreddamento: portata totale dell'acqua di 10 500 m3/h, pressione dell'acqua di 0,3 0,6 MPa e conducibilità ≤ 50 μS/cm per evitare il surriscaldamento dell'elettrodo.
• Controllo dell'atmosfera: sigillatura argon/azoto opzionale per ridurre l'ossidazione e migliorare il recupero delle leghe.

Confronto con altri tipi di forno

Tendenze di sviluppo

1. Potenza ultra elevata: i forni di grandi dimensioni (ad es. 420 t) adottano configurazioni a doppio catodo + anodo a più fondali per migliorare la densità di potenza.
2. Tecnologia a risparmio energetico: In combinazione con la combustione a combustibile ossigeno e il recupero del calore di scarto, il consumo di energia è ridotto del 10%/15%.
3. Controllo intelligente: sistemi di controllo della lunghezza dell'arco e della temperatura basati sull'IA per ottimizzare i cicli di fusione.
4. Protezione dell'ambiente: Eliminazione delle polveri ad alta efficienza (concentrazione di emissioni ≤ 10 mg/m3) e funzionamento a basse emissioni di NOx.

Riassunto