Transformador de forno de refino panela

O refino panela é uma etapa secundária de refino no processo siderúrgico, situada entre o forno de fusão primária e o lingotamento contínuo; seu objetivo principal é ajustar a composição, temperatura e pureza do aço fundido. O transformador do forno de refino panela fornece energia de aquecimento de arco elétrico para esta estação, e suas características de carga diferem significativamente daquelas dos fornos de arco de fusão.

A Yulan Transformer projeta e fabrica transformadores para fornos de refino panela como um ramo especializado de sua série de transformadores para fornos elétricos. Essas unidades cobrem uma faixa de capacidade de 1.000 kVA a 80.000 kVA, suportam tensões primárias de 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV e 110 kV e apresentam tensões secundárias e etapas de regulação de tensão adaptadas aos requisitos específicos do processo de refino.

Diferenças entre condições de refino e fornos de fusão

Os fornos panela processam aço fundido, com o arco elétrico queimando entre os eletrodos e o fundido; conseqüentemente, o forno não está sujeito aos violentos choques de curto-circuito causados ​​pelo colapso da sucata. Como resultado, o estresse mecânico nos enrolamentos é menor do que aquele experimentado pelos transformadores de fornos a arco de fusão, embora as operações de regulação de tensão ocorram com muito mais frequência. Durante o refino, a potência de entrada deve ser ajustada continuamente com base no tipo de aço e na temperatura alvo; o comutador de derivação em carga opera com muito mais frequência do que em transformadores de potência padrão – às vezes dezenas de vezes por dia.

As tensões secundárias são geralmente mais baixas do que as dos fornos de arco de fusão, normalmente variando de 90 V a 240 V, enquanto as correntes secundárias variam de vários milhares a dezenas de milhares de amperes, dependendo da capacidade. Devido à relativa estabilidade do arco, a impedância de curto-circuito pode ser ligeiramente inferior à dos fornos de fusão, embora ainda deva ser mantida dentro de uma faixa razoável para garantir a continuidade do arco e a segurança do equipamento. Os valores de impedância de projeto normalmente ficam entre 6% e 10%, com o valor exato determinado em conjunto pelo fabricante do forno e pelo projetista do sistema elétrico.

Gama dos principais parâmetros técnicos

Trecho dos dados do modelo representativo

Os dados a seguir são compilados a partir de registros de fábrica de produtos já fornecidos; apenas as especificações selecionadas são listadas para referência. As dimensões externas e o peso variam dependendo da configuração específica; as especificações finais estão sujeitas à documentação de fábrica.

Nota: A tensão primária pode ser projetada como 20 kV, 60 kV ou 110 kV de acordo com os requisitos do usuário; nesses casos, o nível de isolamento e as dimensões externas serão ajustados em conformidade.

Regulação de tensão e projeto de impedância

Os transformadores de forno de refino panela normalmente apresentam menos etapas de regulação de tensão do que os fornos de arco de fusão, já que o estágio de refino não requer a cobertura de toda a faixa de potência, desde o arco inicial até a fusão. As configurações comuns variam de 5 a 8 etapas; no entanto, alguns grandes fornos de refino que exigem um controle de tensão mais preciso podem utilizar de 13 a 19 etapas com mudança de derivação em carga. O comutador em carga selecionado deve ser adequado para operação frequente, com vida útil dos contatos e velocidades de chaveamento alinhadas com o ciclo de refino.

A seleção da impedância de curto-circuito deve equilibrar a estabilidade do arco com as limitações da corrente de curto-circuito do sistema. Como o arco em um forno panela é relativamente estável, a impedância pode ser ligeiramente menor que a de um forno a arco de fusão; entretanto, se a capacidade de curto-circuito da rede for insuficiente, poderá ser necessário um reator em série ou a impedância do transformador poderá precisar ser aumentada. Os valores-alvo são determinados através de cálculos do sistema elétrico durante a fase de projeto, e o fabricante atinge essas especificações através do arranjo dos enrolamentos e do controle do fluxo de fuga.

Conexões Secundárias e Recursos Estruturais

Dada a elevada corrente secundária, as conexões de saída utilizam múltiplos barramentos de cobre em paralelo, com placas terminais montadas na parede do tanque. Alguns modelos empregam um arranjo paralelo inverso em fase, fazendo com que as correntes nos barramentos adjacentes fluam em direções opostas, reduzindo assim os campos magnéticos externos e o aquecimento nos componentes estruturais. Internamente, condutores transpostos ou múltiplos condutores paralelos são usados ​​dentro dos enrolamentos para garantir distribuição uniforme de corrente em todas as ramificações.

O tanque apresenta estrutura tipo sino ou tipo tampa, dependendo da capacidade e dos requisitos de manutenção. Grandes unidades são equipadas com painéis radiadores ou sistemas de refrigeração por circulação forçada de óleo. A parte ativa passa por secagem em sistema de vácuo de vapor de querosene para remover completamente a umidade e os gases dos componentes de isolamento.

Verificação de qualidade

Antes de sair da fábrica, cada unidade passa por medições de resistência CC do enrolamento, relação de tensão, resistência de isolamento, tensão suportável de frequência industrial, tensão suportável induzida, perda sem carga, perda de carga e impedância de curto-circuito. O comutador em carga passa por um teste de ciclo operacional completo. Para unidades classificadas em 35 kV e acima, são realizados testes adicionais de impulso de raio e medições de descarga parcial. A empresa possui certificações ISO 9001:2015, ISO 14001 e ISO 45001, e os dados de teste são arquivados por número de série.

Perguntas e respostas sobre seleção

P: Os transformadores de forno panela e os transformadores de forno elétrico a arco (EAF) podem ser usados ​​de forma intercambiável?

Embora partilhem os mesmos princípios estruturais, as suas prioridades de concepção diferem. Os transformadores EAF fundidos devem suportar choques de curto-circuito mais severos; portanto, eles normalmente apresentam impedância mais alta e uma faixa de regulação de tensão mais ampla. Os transformadores de forno panela operam com um arco mais estável, permitindo uma impedância ligeiramente mais baixa e menos etapas de regulação de tensão. Se um usuário precisar de capacidade de dupla finalidade no curto prazo, parâmetros como impedância, faixa de regulação de tensão e resistência mecânica deverão ser verificados novamente; a substituição direta não é viável. 

P: É melhor escolher 5 etapas de regulação de tensão ou 8?

Depende dos tipos de aço que estão sendo refinados e das curvas do processo. O refino do aço carbono comum exige menos da regulação de tensão, portanto, 5 etapas geralmente são suficientes. O refino de aço-liga ou aço inoxidável requer um controle de potência mais preciso, sendo preferível 8 ou mais etapas. Aumentar o número de etapas aumenta o custo do comutador e o tamanho do tanque do transformador, mas melhora a precisão do controle de temperatura.

P: Como é determinada a faixa de tensão secundária?

É especificado pelo fabricante do forno com base na capacidade da panela, no diâmetro do eletrodo e no processo de refino. O projetista do transformador então traduz essa faixa de tensão secundária em contagens de voltas de enrolamento e posições de tap específicas. Os usuários deverão fornecer a curva de tensão completa durante a fase inicial do projeto; modificações feitas posteriormente exigiriam um redesenho dos enrolamentos.

P: Como o método de resfriamento deve ser selecionado?

Para capacidades abaixo de 5.000 kVA, o resfriamento natural do óleo ou do ar geralmente é suficiente. Acima de 10.000 kVA, a densidade de perda aumenta, portanto é recomendada a circulação forçada de óleo com resfriamento a ar ou a água. Os sistemas de refrigeração a água requerem mais manutenção; especificamente, a pressão do óleo deve ser mantida sempre mais alta do que a pressão da água para evitar vazamento de água no óleo.

P: Um transformador de forno panela requer um reator em série?

Depende da capacidade de curto-circuito da rede elétrica e do processo de refino. A maioria dos transformadores de forno panela são projetados com impedância já definida dentro de uma faixa apropriada, eliminando a necessidade de um reator adicional. No entanto, se a rede local for fraca ou vários fornos operarem em paralelo na usina siderúrgica, um reator poderá ser instalado para limitar a corrente de curto-circuito e estabilizar o arco. Capacidades de engenharia

A Yulan Transformer fabrica transformadores para fornos elétricos desde 1999, com transformadores para fornos de refino panela fornecidos em volume para inúmeras siderúrgicas nacionais. Nossas instalações de produção possuem uma capacidade de elevação de 80 toneladas, um sistema de secagem a vácuo em fase de vapor de querosene de 400 kW, equipamento de teste de impulso de 1.200 kV e um transformador de teste de frequência de potência sem descarga parcial de 400 kV; esses recursos nos permitem atender aos requisitos de fabricação e testes de aceitação de fábrica para transformadores de forno panela classificados em 110 kV e abaixo.

Para projetos com capacidades que variam de 1.000 kVA a 80.000 kVA e tensões primárias entre 6 kV e 110 kV, nosso departamento técnico pode desenvolver soluções de projeto baseadas em diagramas unifilares fornecidos pelo cliente e refinando parâmetros de processo, fornecendo desenhos gerais, cálculos de perdas e cronogramas de regulação de tensão. Entre em contato com o departamento técnico do Yulan Transformer para obter informações detalhadas.