精炼炉水冷电缆技术改造

摘要

老式精炼炉水冷电缆的样式和安装方式存在较大缺陷，故障率高、维修困难，亟需进行技术改造。老式水冷电缆为束状结构，由八根通径为62 mm 的水冷电缆缠绕在水冷管上，呈麻花状排列，占用体积大，水冷效果不理想。

本次改造在变压器端采用铜排水冷电缆接头连接座，并通过螺栓螺帽紧固；在电极横臂端采用铜排水冷电缆接头连接座与电缆横臂T型托架贴合连接，同样采用螺栓螺帽紧固，并配套绝缘板、绝缘套管及绝缘垫片进行绝缘处理。

改造后实现了电缆拆卸方便、结构紧凑、水冷效果显著提升，整体方案经济实用，具有良好的推广价值。

关键词

水冷电缆；水冷效果；占用体积；拆卸方便；经济实惠

一、 引言

水冷电缆是冶金设备中常用的大截面挠性电流载体，主要由外部橡胶绝缘套管、软体导线、橡胶芯管、差速弹簧、不锈钢卡箍、黄铜端接头、防护环及热防护结构等部件组成。

由于水冷电缆属于挠性电流载体，在选型时需根据软体导线截面积大小，综合考虑几何平均半径和最小曲率半径。几何平均半径是水冷电缆截面中软体导线层的平均半径；最小曲率半径则是水冷电缆在受外力弯曲时所允许的极限曲率半径。

水冷电缆主要作为电弧炉变压器短网与电极夹持器横臂之间的挠性连接件，用于向电极横臂输送大电流。可根据变压器容量选择合适的电缆尺寸、导线截面积、载流量、额定电压、冷却水流量、冷却水压力、最小曲率半径及长度等技术参数。

二、 精炼炉老式水冷电缆介绍

精炼炉主要用于完成钢水脱气、成分调整、温度调节及夹杂物去除等工艺功能。其工作原理包括：

• 脱气：采用真空与吹氩工艺；

• 成分调整：采用吹氩搅拌、加合金及炉渣调控；

• 温度控制：通过化学升温、电弧加热或感应加热实现；

• 去夹杂：利用钢水吹氩搅拌上浮及夹杂物变性工艺。

老式钢包精炼炉多建于上世纪八十年代，其水冷电缆样式和安装方式存在明显缺陷，故障率高、维修困难。

原水冷电缆为束状结构，由八根通径62 mm的水冷电缆缠绕在中间水冷管上，整体呈麻花状排列，占用体积大。每根水冷电缆由铜软体导线、橡胶芯管、黄铜端接头、不锈钢卡箍及外部橡胶绝缘套管组成。

变压器短网连接端采用水冷圆盘结构，水冷圆盘由一根空心水冷金属管及外圈八个水冷电缆插口组成。水冷金属管外部连接橡胶水冷管，八根水冷电缆缠绕其外，其端接头插入水冷圆盘插口内，整体形成麻花状电缆束。

另一端以相同方式连接至电极横臂，实现短网与电极横臂之间的柔性连接，并为电极横臂提供电流和冷却水。

三、 水冷电缆改造的意义

老式水冷电缆束在实际运行中存在诸多弊端：

1. 结构庞大，占用空间大，水冷效果不理想；

2. 每个电极横臂需配置两根电缆束，一台精炼炉共需6根电缆束，即48根水冷电缆；

3. 中心水冷胶管及外部水冷电缆均为橡胶材质，易老化、疲劳、开裂，导致漏水；

4. 漏水会严重影响冷却效果，缩短电缆和电极横臂使用寿命，甚至引发热停工；

5. 结构复杂，检修工作量大，耗费大量人力和时间。

因此，对精炼炉水冷电缆进行技术改造具有十分重要的现实意义。

四、 精炼炉水冷电缆技术改造方案

针对老式水冷电缆束使用和维护不便的问题，对其进行技术改造。

改造流程如下：

1. 根据变压器功率及精炼炉运行所需电流、电压参数进行新式水冷电缆选型；

2. 根据变压器与电极横臂间距及电极升降高度，确定几何平均半径和最小曲率半径；

3. 改造变压器与电极横臂端的连接方式：

4. 变压器端采用铜排水冷电缆接头连接座，螺栓螺帽紧固；

5. 电极横臂端采用铜排水冷电缆接头连接座与T型托架贴合连接，螺栓紧固；

6. 螺栓螺母采用绝缘板、绝缘套管及绝缘垫片进行绝缘处理；

7. 安装6根新式水冷电缆连接变压器与电极横臂。

五、 技术改造后的效果

新式水冷电缆采用一体化结构，由以下部分组成：

• 中心冷却水管

• 周围导电铜线

• 外层橡胶管

• 屏蔽层、隔热层及金属外护套

整体呈圆筒形多层套装结构，端部采用板式平面连接方式。

电缆外层为密封绝缘弹性橡胶软管，内部为导电软铜线，两者之间形成循环冷却水通道，有效消除电缆自身发热。根据当地水质和水压情况定制冷却水流孔直径，进一步优化冷却效果。

在水压波动大、超负荷运行工况下，冷却效果尤为理想。电缆电流密度可达约4A/mm²，比传统裸软电缆提高一倍以上。

改造后显著提升了电缆及电极横臂冷却性能，减少维修更换时间，降低设备维修费用，有效缩短热停工时间。

六、 采用新式水冷电缆的优势

老式精炼炉建于上世纪六七十年代，设计水平相对落后。其水冷系统由48根水冷电缆组成，备件消耗量大，维修繁琐，对生产造成较大影响。

改造后的主要优势包括：

1. 由原有电缆束结构改为通用单根水冷电缆，两端采用带螺栓孔的铜头块，安装高效便捷；

2. 取消水冷圆盘结构，改为铜头块与变压器端、电极横臂端接头直接贴合连接，拆装方便；

3. 维修省时省力，显著降低维护成本。

   
   

七、 改造后的实际效益

老式水冷电缆由于橡胶老化及运行摩擦，极易发生漏水现象。在冶金高温环境下，水遇高温易汽化，存在严重安全隐患。

改造后有效杜绝了漏水风险，显著提高了设备运行安全性，避免因设备故障造成的生产事故，为企业减少不必要损失。

同时，新式水冷电缆维护成本低、检修周期短，有效减少热停工时间，为企业带来可观的经济效益。

八、 结束语

改造前老式水冷电缆采用八根通径62 mm电缆缠绕水冷管的束状结构，体积大、散热差、故障率高、维护困难。

改造后采用通用单根水冷电缆结构，两端采用铜头块直接与变压器端及电极横臂端贴合连接，螺栓紧固并配套绝缘系统，拆装方便、冷却效果显著提升。

该技术改造有效减少设备故障率和热停工时间，为企业实现降本增效发挥了积极作用。

参考文献

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