Transformateur de four de raffinage

Le four d'affinage sert de station de traitement secondaire dans le processus de fabrication de l'acier au four à arc électrique (EAF), chargé d'élever la température de l'acier en fusion, d'affiner sa composition chimique et d'éliminer les inclusions. Comparés aux transformateurs utilisés pour les EAF de fusion primaire, les transformateurs des fours de raffinage associés subissent des surtensions de court-circuit moins fréquentes mais nécessitent une plus grande précision dans la régulation de tension et une plus grande fréquence de fonctionnement. Yulan Transformer fabrique des transformateurs pour fours de raffinage d'une capacité allant de 1 000 kVA à 80 000 kVA ; les tensions primaires peuvent être configurées pour 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV ou 110 kV, tandis que les tensions secondaires et les réglages des prises sont personnalisés en fonction des courbes de processus de raffinage spécifiques.

Différences opérationnelles et priorités de conception

Stabilité de l'arc : L'arc du four de raffinage est relativement court et immergé sous la couche de scories ; les fluctuations du courant sont inférieures à celles des fours de fusion, ce qui entraîne des contraintes mécaniques relativement modérées sur les enroulements.

Fréquence de régulation de tension : les ajustements de puissance sont fréquents pendant la phase de raffinage, le changeur de prises en charge fonctionnant potentiellement des dizaines de fois par jour ; par conséquent, la durée de vie des contacts et la fiabilité de commutation sont des considérations clés lors de la sélection.

Plage de tension secondaire : généralement entre 120 V et 280 V — inférieure à celle des fours de fusion mais supérieure à celle des fours à carbure de calcium — en fonction de la capacité de la poche de coulée et du diamètre de l'électrode.

Sélection d'impédance : doit équilibrer la limitation du courant de court-circuit et la chute de tension dans les jeux de barres du réseau court ; les valeurs standards vont de 6% à 10%, nécessitant un calcul coordonné avec les paramètres de réseau court du four.

Méthode de refroidissement : Pour les capacités supérieures à 8 000 kVA, la densité de perte augmente, nécessitant une circulation forcée de l’huile avec refroidissement par air ou par eau. Plage de paramètres techniques

Paramètre d'article

Référence de configuration typique

Les données ci-dessous sont regroupées à partir de plusieurs projets actuellement en cours et ne représentent pas un seul modèle spécifique. Les paramètres finaux sont soumis à l'accord technique et à la documentation d'usine.

Fabrication et vérification

Yulan Transformer fabrique des transformateurs pour fours électriques depuis 1999 et fournit des transformateurs pour fours de raffinage à de nombreuses aciéries à travers la Chine. Les capacités de production comprennent une capacité de levage de 80 tonnes, un système de séchage sous vide en phase vapeur de kérosène de 400 kW, un équipement de test par impulsions de 1 200 kV et un transformateur de test à fréquence industrielle sans décharge partielle de 400 kV. Avant de quitter l'usine, chaque unité est soumise à une série complète de tests, notamment la résistance CC des enroulements, le rapport de tension, la résistance d'isolement, la tension de tenue à fréquence industrielle, la tension de tenue induite, la perte à vide, la perte de charge, l'impédance de court-circuit et les tests de cycle de fonctionnement du changeur de prises en charge (OLTC). Les données de test sont archivées par numéro de série, garantissant une traçabilité complète jusqu'aux lots de matières premières et aux enregistrements de processus. L'entreprise est certifiée ISO 9001 :2015, ISO 14001 et ISO 45001.

Détails de conception

Compensation des chutes de tension sur les réseaux courts

La longueur et la disposition du réseau court (reliant les bornes secondaires du transformateur aux électrodes) affectent la tension réelle à l'intérieur du four. La chute de tension sur le réseau court doit être prise en compte lors de la conception de la tension secondaire ; sinon, la puissance de raffinage sera insuffisante. Les utilisateurs doivent fournir des données sur l'impédance et la longueur du réseau court pour les calculs d'enroulement.

Sélection du changeur de robinet

Les fours de raffinage nécessitent des ajustements de tension fréquents ; les changeurs de prises de transformateur de puissance standard peuvent ne pas répondre aux exigences de durée de vie. Des changeurs de prises en charge sous vide ou des types de commutation à grande vitesse spécialement conçus pour les transformateurs de fours électriques sont recommandés, ainsi qu'un système de filtration d'huile indépendant.

Structure d'enroulement

En raison des courants secondaires élevés, des conducteurs transposés ou plusieurs conducteurs parallèles sont utilisés, avec transposition aux extrémités pour assurer l'équilibre des courants. Des barres omnibus en cuivre sont utilisées pour les sorties dans une configuration « parallèle inverse en phase » afin de minimiser les champs magnétiques externes et l'échauffement des composants structurels.

Accumulation de chaleur et isolation

Les fours de raffinage fonctionnent par lots, soumettant le transformateur à un chauffage et un refroidissement cycliques. La structure de serrage doit incorporer une force de serrage prédéfinie pour empêcher le desserrage de l'isolant pendant le cycle thermique. L'augmentation de la température de l'huile supérieure est vérifiée sur la base de conditions de fonctionnement continu à pleine charge ; une conception basée sur une surcharge à court terme n’est pas recommandée.

Harmoniques et puissance réactive

La nature non linéaire de l’arc du four d’affinage génère des harmoniques, alors que le facteur de puissance est relativement faible (0,75 à 0,85). Les conceptions de transformateurs intègrent des marges pour les harmoniques concernant les sections des conducteurs et le blindage, tandis que la compensation de la puissance réactive est gérée côté système.

Questions courantes

Q : Un transformateur de four de raffinage peut-il être utilisé de manière interchangeable avec un transformateur de four à arc de fusion ?

Ce n'est pas recommandé. Les transformateurs des fours de fusion présentent une impédance plus élevée, une plage de régulation de tension plus large et des exigences de résistance mécanique plus rigoureuses. Si un transformateur de four de raffinage est utilisé pour la fusion, il peut être endommagé par des chocs fréquents de court-circuit. À l’inverse, bien que l’utilisation d’un transformateur de four de fusion pour le raffinage soit réalisable, des disparités dans la précision de la régulation de tension et le nombre d’étapes de prise peuvent rendre le contrôle de la puissance difficile.

Q : Comment la plage de tension secondaire est-elle déterminée ?

Le fabricant du four fournit une courbe de tension basée sur les dimensions de la poche de coulée, le diamètre de l'électrode et les nuances d'acier à affiner. Le concepteur du transformateur traduit ensuite cela en nombre de tours et en positions de prises spécifiques. Modifier ultérieurement la tension secondaire nécessiterait une refonte des enroulements ; par conséquent, la confirmation des paramètres au cours de la phase initiale est cruciale.

Q : Un système de refroidissement par eau est-il nécessaire pour les transformateurs des fours de raffinage ?

Pour les capacités inférieures à 8 000 kVA, le refroidissement par air est généralement suffisant. Au-dessus de cette capacité ou lorsque l'espace d'installation est limité, le refroidissement par eau peut réduire la taille du radiateur, bien qu'il implique des besoins de maintenance plus élevés. Le système de refroidissement par eau doit garantir que la pression de l’huile reste supérieure à la pression de l’eau.

Q : Quel est le nombre approprié d’étapes de régulation de tension pour un transformateur de four de raffinage ?

Cinq à huit étapes suffisent pour affiner l'acier au carbone ordinaire, tandis que 11 à 15 étapes sont sélectionnées pour l'acier allié ou l'acier inoxydable lorsqu'un contrôle précis de la température est requis. Un nombre excessif d'étapes augmente le coût et le nombre de points de défaillance potentiels du changeur de prises. Il faut donc trouver un équilibre en fonction des exigences du processus.

Q : Comment l'environnement d'installation affecte-t-il le transformateur ?

La zone du four de raffinage est caractérisée par des niveaux de poussière élevés et des températures élevées ; le transformateur doit être situé dans un endroit bien ventilé et protégé du contact direct avec les scories d'acier volantes. Les installations extérieures nécessitent des boîtes à bornes et des armoires de commande avec des indices de protection plus élevés, et l'impact des températures ambiantes élevées sur l'efficacité du refroidissement doit être pris en compte.