Forno DC de Ferrovanádio: Equipamentos e Parâmetros Técnicos

1. Visão geral do equipamento

2. Composição completa do sistema de equipamentos

2.1 Fonte de alimentação e sistema de retificação (unidade de alimentação principal)

1. Unidade de distribuição de energia de alta tensão
   
   
   Gabinete de entrada de 10kV, interruptor de isolamento, disjuntor a vácuo, dispositivo de compensação de filtro de potência reativa SVG; suprime a oscilação da rede para apenas 50% ~ 70% da dos fornos AC.
2. Transformador retificador com mudança de tap em carga
   
   
   Capacidades principais: 1800kVA / 2500kVA / 3200kVA
   
   
   Lado primário: 10kV; saída CA secundária ajustável de 90 ~ 220 V com múltiplas posições de derivação
3. Retificador de ponte trifásico totalmente controlado
   
   
   Retificador tiristor de alta potência com refrigeração a água em circuito fechado; emite corrente contínua estável com comutação reversível de polaridade positiva/negativa; proteção multi-intertravamento integrada contra sobrecorrente, sobretensão, alta temperatura da água e vazamento de água.
4. Sistema Condutivo de Rede Curta

• Cátodo superior: braço transversal condutor refrigerado a água, sapata de contato de cobre, eletrodo de cátodo de grafite único
• Ânodo inferior do forno: placa de base condutora de cobre, suporte condutor resfriado a água, feixes de aço condutor inferior do forno
• Cabos flexíveis internos refrigerados a água de grande seção transversal com densidade de corrente ≤3A/mm² para minimizar a perda condutiva

2.2 Sistema do Corpo do Forno

1. Concha do Forno
   
   
   Invólucro cilíndrico de chapa de aço com camisas de água circulante de camada dupla na seção superior e resfriamento de água espessado na linha de escória para reduzir a erosão causada pela radiação de alta temperatura; equipado com sensores de medição de temperatura e detecção de vazamento de água.
2. Revestimento refratário alcalino especial para fundição de ferrovanádio

• Fundo do forno e piscina fundida: tijolo de magnésia fundida, tijolo de magnésia-carbono (suportando alta temperatura de redução de 1800 ~ 2100 ℃)
• Parede do forno da linha de escória: tijolo cromo-magnésia; placa de aço condutora colocada no fundo do forno como ânodo
• Tampa tubular do forno totalmente resfriada a água reservada com porta de alimentação, duto de gases de combustão e furo central para eletrodo

3. Mecanismo de inclinação do forno
   
   
   Inclinação bilateral totalmente hidráulica, ângulo de inclinação 0 ~ 110 °, velocidade de inclinação 0,5 ~ 2 ° / min; três modos de posicionamento: posição horizontal de fundição, posição de vazamento de escória e posição de vazamento de metal, com dispositivo de travamento mecânico.
4. Dispositivo de levantamento e rotação da tampa do forno
   
   
   Elevação hidráulica + estrutura rotativa; a tampa pode girar após o levantamento para remendar o forno, limpar a linha de escória e substituir o eletrodo.

2.3 Sistema de Elevação de Eletrodo Hidráulico

1. Unidade de elevação hidráulica de coluna única para ajuste vertical independente de eletrodo de grafite de cátodo único
2. Controle de circuito fechado duplo de válvula proporcional PLC (regulação de potência constante via tensão + corrente), comutável entre os modos manual e automático
3. Curso do eletrodo: 1200~1400mm; tempo de resposta de elevação ≤0,3s para estabilizar o arco submerso e evitar quebra do arco ou fratura do eletrodo

2.4 Sistema de resfriamento de água circulante

• Unidade de resfriamento de água pura fechada independente para retificador
• Água de resfriamento circulante industrial compartilhada para camisas de água do forno, tampa do forno, braços cruzados condutores, cabos resfriados a água e sapatas de cobre
• Temperatura da água de entrada ≤32°C, temperatura da água de saída ≤45°C, com alarmes de intertravamento para vazão, pressão e temperatura

2.5 Sistema de Controle Automático

1. Operação automática da curva de fundição (ajuste automático de potência para os estágios de abertura do arco, fusão, redução, refino e rosqueamento)
2. Gravação em tempo real e acumulação de tensão CC, corrente, potência e consumo de energia
3. Proteção de intertravamento e armazenamento de alarmes de falha para resfriamento de água, sistema hidráulico, inclinação e elevação de eletrodos
4. Armazenamento de parâmetros de processo, exportação de curvas históricas e estatísticas de saída

2.6 Sistemas Auxiliares de Apoio

1. Sistema de dosagem de matéria-prima: silos, correias transportadoras, balanças eletrônicas (precisão ±0,5%), máquinas misturadoras
2. Sistema de remoção de poeira de gás de combustão: chaminé resfriada a água + coletor de poeira de filtro de ar, eficiência de remoção de poeira ≥99,5%
3. Sistemas de fundição, resfriamento, britagem, peneiramento e reciclagem de escória

3. Principais parâmetros técnicos padrão por modelo de forno

3.1 Parâmetros de fonte de alimentação e retificação do núcleo

3.2 Parâmetros do Corpo do Forno Mecânico

3.3 Parâmetros Operacionais de Fundição (Produção de FeV40)

1. Faixa de temperatura

• Estágio de fusão e aquecimento: 1600 ~ 1700 ℃
• Estágio de reação de redução principal: 1800 ~ 2100 ℃ (redução aluminotérmica / silicotérmica de V₂O₅)
• Estágio de refino e desiliconização: 1650 ~ 1850 ℃

2. Ciclo de fundição por calor único
   
   
   Duração total: 70~90 min por bateria; estágio de redução 40 ~ 55 min, estágio de refino 10 ~ 20 min
3. Índice de consumo de energia
   
   
   Consumo abrangente de energia de fundição: 1200~1300 kWh/t FeV40; 5% ~ 8% de economia de energia em comparação com fornos AC
4. Controle de Materiais

• Controle de basicidade da escória: 1,3 ~ 1,7 (ajustado por cal)
• Teor de V₂O₅ em resíduos de escória magra ≤0,35%; taxa geral de recuperação de vanádio 97% ~ 98%

5. Consumo de eletrodo
   
   
   Consumo de eletrodo de grafite do forno DC: 0,8 ~ 1,1 kg / t de ferrovanádio; forno CA trifásico tradicional: 1,6~2,0kg/t, quase 50% de redução

4. Principais vantagens técnicas do forno de ferrovanádio DC

1. Calor de arco concentrado: O arco CC de eletrodo único irradia verticalmente para baixo até a poça de fusão, reduzindo a carga térmica na linha de escória da parede do forno; a vida útil do revestimento de magnésia aumentou em mais de 30% com remendos menos frequentes no forno.
2. Desempenho compatível com a rede: Corrente trifásica balanceada sem harmônicos de sequência negativa, exigindo compensação de potência reativa de menor capacidade e maior taxa de utilização do transformador.
3. Menor custo de produção: consumo de eletrodo reduzido pela metade, consumo de energia reduzido por tonelada de produto e diminuição do custo de manutenção do refratário.
4. Qualidade de fundição estável: Agitação eletromagnética uniforme na poça fundida para distribuição uniforme de vanádio e pequena flutuação da composição química do ferrovanádio.
5. Ambiente Operacional Melhorado: Baixo ruído sob arco submerso, menor transbordamento de gases de combustão e leve vibração do equipamento.