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实验电炉的技术发展

 在19世纪,科学家和学者们研究和发现了电热现象的基本规律,为高温电炉炼钢的发展奠定了理论基础。其中,1802年,彼得罗夫发现了电弧的应用方法,指出可以利用电能来熔炼矿石提取金属。安培提出了分子电流的假设理论。1827年,欧姆揭示了导电定律。1831年,法拉第揭示了电磁感应现象。1834年,德国物理学家楞次归纳出了电磁感应的基本定律。1841年,焦耳根据自己的实验提出了可以把电能转换成热能的定量规律。他们的研究为高温电炉的发展奠定了基础。1896年,艾奇逊发明了石墨化炉,这是工业高温电炉的先例。1899年,赫劳特发明了电弧炉。1927年,英国的高温电炉公司首先研制生产了中频感应炉。1964年,施维博实验成功了超高功率高温电炉。1982年,第一座直流高温电炉在联邦德国投产。
    
    随着工业化的进程和发展,传统的平炉和转炉的生产特点决定了对于一些高温合金、特殊钢的冶炼上具有局限性,这就促进了实验电炉的应用和推广。80年代末到90年代,随着工业产生的循环废钢的积累,产生了大量的废钢,这些废钢在转炉和平炉的生产中,只能够消耗掉1/3左右,其余的用来炼铁得不偿失,同时作为一种不可降解的工业垃圾,高温电炉炼钢的应用缓解了这种矛盾,也使得高温电炉成为了对环境友好型的工业化生产方法,使得高温电炉的推广和应用得到了青睐和普及。同时,为了适应航天工业和核工业的发展需求,各种真空高温电炉和特种高温电炉得以产生。
 
    现代高温电炉炼钢主要指超高功率高温电炉炼钢。超高功率高温电炉的概念是由美国联合碳化物公司的施维博(w.E.Sehwabe)与西北钢线材公司的罗宾逊(C.G.Robinson)提出的。美国首先在135t管式电炉上进行了提高变压器功率、增加导线截面等的改造,结果取得了意想不到的结果,冶炼周期、电耗和全员生产率有了显著的进步,从而揭开了现代高温电炉炼钢的新篇章。国际钢铁协会IISI(International Iron and Steel Institute)1981年在巴西会议上提出了电弧炉额定功率水平的具体分类方法,按照每吨钢占有的变压器额定容量来划分高功率,超高功率的界限。额定功率(Rated Power)在400~700kV·A/t之间为高功率高温电炉,大于700kV·A/t为超高功率。随后德国、奥地利、英国、意大利、瑞典和丹麦纷纷开始发展超高功率高温电炉,不再建设普通功率的电弧炉,并且在建设设计中积累了大量的经验和技术,同时也产生了许多研究和制造高温电炉短流程工艺设备的著名公司和制造商,如德马克、福克斯、奥钢联、达涅利、康卡斯特等公司。由于技术的不断进步和积累,新工艺的应用,现代高温电炉的发展已经达到了一个崭新的水平,冶炼的钢种范围也日益广泛,尤其是在新铁料(如碳化铁、冷生铁、热装铁水、Corex铁水、直接还原铁)应用以后,以及各种先进精炼手段装备的保证下,几乎所有的长流程转炉冶炼的钢种,高温电炉也能够生产。

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