受当前国内、国外经济形势的双重压力,钢铁行业竞争日趋激烈。为使企业在市场中占有一席之地,降本增效、提升产品质量已经成为每个钢铁企业的首要任务。钢包精炼炉作为炼钢设备的重要组成之一,无论在转炉长流程还是电炉短流程系统中都是不可或缺的承接与缓冲环节,起到承上启下的作用。东北特钢集团高合金棒线材公司40t钢包精炼炉原设计为:变压器容量6000kVA、钢包容积40t、单炉冶炼时间70min。后因生产需要,钢包容积扩容至50t,造成原硬件能力不足,冶炼时间长,精炼电耗达到215kWh/t,高出行业平均水平40kWh/t,给炼钢成本带来较大压力。炼钢关键环节设备的改造牵扯因素较多,需结合工艺、生产组织、场地、操作等,由于涉及专业较多增大了钢包精炼炉节电系统设计的难度。通过对精炼炉高电耗原因分析,确定按工艺温升要求对变压器进行增容,确定额定容量、从选材到工艺综合降低无功损耗(导磁材料、制作工艺、线圈形式、互感影响)、缩小变压器阻抗电压偏差、降低空载电流,在满足冶炼工艺要求的前提下,实现变压器无功损耗的降低,提高供电功率因数;短网设计方面考虑冶炼大电流导体的载流量、集肤效应和排布方式等问题,以降低三相直流电阻和三相不平衡为设计要点,最大程度降低三相互感,减少无功损耗;自动化控制系统设计优化控制策略,以分析、提取工况电流值、电压值等特征数据为依据,有针对性的采取控制。如塌料、液面轻微波动情况,使电极在燃弧有效距离内平稳调节,实现供电功率因数最高。在设计中对铁心高度、线圈形式、短网排布等方案反复计算比较,在满足国标检验合格的前提下,选择损耗最小、电能利用率最高、机械性能良好、改造投资最小的设计方案。最后通过MATLAB仿真,测试电极控制相关的电气、机械、液压配合响应情况,对比输出波形在响应时间、稳态时间、超调量方面的变化,提高短路电流的稳定控制水平,实现电能节约。最后项目进行施工、热负荷试车,在投产前冶炼电耗达到了课题设计目标。精炼炉冶炼电耗的降低,每年为企业节约电费468万元,耐材、电极等间接创效达210万元。