電爐自動煉鋼的內涵可以分為兩個層次:第一層次,代替入(手)進行吹氧、供電及加料操作,同時進行冶煉終點的自動判定,將這一層次仍稱為自動煉鋼;第二層次,代替入(腦)進行冶煉過程的優化,如功率曲線優化、供電優化、吹氧優化等,將這一層次稱為智能煉鋼。因此,某些智能化的電參數調節和控制系統,如NAC公司的IAF、AMIGE公司的SmartARC.SIEMENS公司的SimeltNEC等,絕不是智能煉鋼的全部。目前,電弧爐自動(智能)煉鋼技術還較大程度地落后于轉爐煉鋼,這與前者系統更開放、主原料更多樣、能量輸入更復雜以及過程周期更長的特點有關。
電爐煉鋼控制模型分為靜態模型和動態模型。
靜態模型是基于熱平衡及物料平衡的理論計算,或以前爐次數據的統計分析結果來建立一些模型,并經由模型來獲得一套靜態的冶煉進程曲線。實際冶煉過程總是處于不斷的變化中,特別是當代先進電弧爐在能量輸入、主原料結構等方面均更趨于復雜化,但又對節能降耗、準確判定冶煉終點等提出更高的要求,因此靜態模型顯然是難以勝任的。動態模型是基于簡單的反饋控制而建立的模型。過程動態控制系統包括冶金數據庫、**系統、智能化控制模型等,對冶煉全進程進行預報和優化。
在電弧爐生產中,煉鋼工藝過程與轉爐有很多相同之處,而主要的不同之處在于電**控制。輸送到電弧爐中的功率數值與電弧長度有關;當電爐變壓器二次電壓一定時,則與電弧等效電阻有關。
當電爐在工作過程中,特別是在爐料培化期,電弧放電間隙經常變化,離開正常工作狀態的各種俯差(從電**同金屬短路直至斷弧的偏差)不斷地發生。電弧放電長度的變化必然導致輸入功率的變化,從而破壞了工藝規范。因此,對電弧爐工作的根本要求是在**佳用電規范下保持規定的電弧長度。 欲保持電弧長度不變,可借助于連續調節每一電**下弧隙長度的方法來達到。也就是說,調節電弧爐功率的**普遍方法是采取通過移動電**位置來改變電弧長度的方法。
由于在爐料熔化期,電氣制度**不平衡,時常有沖擊電流及短路現象發生。在這種情況下,如果采取手動調節,則操作者難以勝任;此外,如果一并考慮電**數目(三相爐內有三根電**)和大型爐子的電**重量等問題,則手動調節更加困難。因此,電弧爐必須配備電**升降自動調節器。 電弧爐調節器的調節條件及調節任務頗為復雜。在熔化冷料時,長度為數毫米的電弧在不太大的范圍內就產生數兆瓦的功率。此時,電弧溫度達數千度,被熔金屬在電**下面迅速而劇烈地熔化、蒸發、飛濺,并且電弧移到附近的金屬塊上。因此,電弧長度、電弧電流及功率不斷地發生變化。 當電流小于額定值時,輸入爐內的電能減少,熔化時間拖長,電能及電**消耗量均增大;而當電流非常大時,即使是數秒鐘也能使線路損耗大大增加,導致輸入爐內電能減少及設備的各項指標降低。此時,電弧長度非常
短,特別是當電**與赤熱或液態金屬接觸時,實際上會產生使金屬遭受增碳的危險,這種現象在冶煉各種合金時是不允許發生的。可見,在電弧爐內維持**佳的用電規范是一項特別艱巨的任務,熔煉出的鋼材質量及設備利用率的高低均與此有關。
每相電**都配有單獨的自動調節器。調節器的主要部分包括控制電**升降的原動機以及調節器本體。調節器是一種對電爐內電氣制度變化非常敏感的儀器,它根據爐子電氣信號控制電**升降。