Transformateur de four électrique pour le raffinage

Les fours de raffinage, y compris les stations de raffinage en poche et les unités de dégazage sous vide, fonctionnent en aval de la fusion primaire. Le transformateur du four électrique pour le raffinage qui alimente l'arc de raffinage doit fournir des étapes de puissance précises plutôt que d'absorber de violents chocs de court-circuit. Yulan Transformer construit des transformateurs de four électrique pour des fonctions de raffinage de 1 000 kVA à 80 000 kVA, avec des tensions primaires de 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV ou 110 kV. Les séquences de tension secondaire et de prises sont développées à partir de la courbe de puissance d'affinage et des données de réseau court fournies par l'aciérie.

Profil opérationnel

Les arcs de raffinage sont plus courts et plus stables que les arcs de fusion. Les électrodes sont généralement immergées dans les scories et les oscillations de courant sont plus petites. Cela réduit les contraintes mécaniques sur les enroulements, mais augmente la sollicitation du changeur de prises. Des ajustements de puissance sont effectués fréquemment pour contrôler la température et la récupération de l'alliage, de sorte que le changeur de prises en charge peut fonctionner des dizaines de fois par jour. Le transformateur doit également tolérer des cycles thermiques répétés car les chaleurs sont traitées les unes après les autres.

Une autre différence réside dans l’interaction avec le réseau court. La distance entre les bornes secondaires du transformateur et les électrodes introduit une impédance qui réduit la tension d'arc effective. La conception du transformateur doit tenir compte de cette chute de tension, sinon la puissance de raffinage ne sera pas à la hauteur de l'objectif.

Fabrication et vérification

Yulan Transformer produit des transformateurs de four depuis 1999, avec des unités de four de raffinage fonctionnant dans plusieurs aciéries. L'usine est équipée d'une capacité de levage de 80 tonnes, d'un système de séchage sous vide en phase vapeur de kérosène de 400 kW, d'un système de test par impulsion de 1 200 kV et d'un transformateur de test de fréquence industrielle sans décharge partielle de 400 kV. Chaque unité est soumise à des tests de résistance CC d'enroulement, de rapport de tension, de résistance d'isolement, de tenue à la fréquence industrielle, de surtension induite, de perte à vide, de perte de charge, d'impédance de court-circuit et de fonctionnement du changeur de prises en charge avant expédition. Les enregistrements de tests sont archivés par numéro de série et peuvent être retracés jusqu'aux lots de matériaux et aux enregistrements de bobinage. L'entreprise est certifiée ISO 9001 :2015, ISO 14001 et ISO 45001.

Gamme de spécifications

Configurations typiques par taille de poche

Le tableau ci-dessous est compilé à partir de projets antérieurs et est destiné à servir de guide général. Les paramètres finaux sont confirmés dans l'accord technique.

Notes de conception

Chute de tension sur réseau court

La tension secondaire du transformateur du four électrique pour le raffinage doit être réglée suffisamment haut pour compenser la chute du câble et du jeu de barres entre le transformateur et les électrodes. Le client doit fournir l'impédance et la longueur du réseau court afin que la conception de l'enroulement puisse être ajustée en conséquence.

Sélection du changeur de prises

Le devoir de raffinage nécessite des changements de robinet fréquents. Les changeurs de prises de transformateur de puissance standard peuvent ne pas atteindre la durée de vie de contact prévue. Les changeurs de prises en charge de type sous vide ou les unités spécifiquement conçues pour fonctionner dans un four sont préférables. Un système de filtrage d'huile séparé pour le compartiment du changeur de prises est également recommandé.

Construction du bobinage

Les courants secondaires sont élevés, c'est pourquoi des conducteurs transposés ou plusieurs branches parallèles sont utilisés. Les transpositions finales maintiennent la distribution actuelle uniforme. Les câbles sont constitués de barres de cuivre disposées pour une connexion parallèle inverse de même phase lorsque cela est possible, réduisant ainsi les champs magnétiques externes et l'échauffement structurel.

Cyclisme thermique

Le fonctionnement par lots provoque un chauffage et un refroidissement répétés. La structure de serrage utilise des tirants précontraints et des plaques de pression à ressort pour maintenir la pression d'enroulement sans endommager l'isolation. L'augmentation de la température de l'huile supérieure est vérifiée dans des conditions continues de pleine charge, et non dans des hypothèses de surcharge de courte durée.

Harmoniques et puissance réactive

L'arc d'affinage produit des courants harmoniques et un facteur de puissance retardé, généralement compris entre 0,75 et 0,85. Les sections transversales des conducteurs et le blindage incluent une marge pour les pertes harmoniques. La compensation de puissance réactive est gérée au niveau du système.

Foire aux questions

Un transformateur de four de raffinage peut-il être utilisé pour la fusion primaire ?

Ce n'est pas recommandé. Les transformateurs des fours de fusion sont conçus pour une impédance plus élevée et des forces de court-circuit plus sévères. Un transformateur de raffinage peut ne pas survivre aux fréquents quasi-courts-circuits liés à la fonte des ferrailles. Le sens inverse, en utilisant un transformateur de fusion pour le raffinage, est parfois possible, mais la plage de prise et les pas de tension peuvent ne pas correspondre au processus de raffinage.

Comment la plage de tension secondaire est-elle déterminée ?

Le constructeur du four fournit la courbe de tension en fonction de la taille de la poche de coulée, du diamètre de l'électrode et de la qualité de l'acier. Le concepteur du transformateur convertit cela en virages et en positions de prise. La modification de la tension secondaire après l'approbation de la conception nécessite de retravailler l'enroulement.

Le refroidissement par eau est-il nécessaire pour les transformateurs des fours de raffinage ?

En dessous d'environ 8 000 kVA, le refroidissement par air est généralement suffisant. Au-dessus de cette valeur, ou lorsque l'espace est limité, le refroidissement par eau réduit la taille du refroidisseur mais nécessite plus d'entretien. La pression de l'huile doit toujours dépasser la pression de l'eau pour empêcher l'eau de pénétrer.

Combien de positions de prise sont adaptées ?

Pour l'acier au carbone ordinaire, 5 à 8 tarauds suffisent. Les aciers alliés et inoxydables nécessitent souvent 11 à 15 tarauds pour un contrôle plus fin de la température. Un plus grand nombre de robinets augmente le coût du changeur de prises et ajoute des points de défaillance potentiels, le nombre doit donc correspondre aux exigences du processus.

Quelles conditions du site affectent l’installation ?

Les zones de raffinage ont une température ambiante et une poussière élevées. Le transformateur doit être placé dans un endroit bien ventilé, à l'abri des éclaboussures de scories. Les installations extérieures nécessitent des boîtes à bornes et des armoires de commande résistantes aux intempéries. Une température ambiante élevée réduit la capacité de refroidissement, la puissance du refroidisseur doit donc être ajustée en conséquence.