直流电弧炉炼钢技术

第３期　废　钢　铁　ＩＲＯＮ＆　ＥＬ　ＳＣＩ　ＡＩ　＝＝：：—＝ｌ：●：—：＝＝＝一　手指竖炉式电弧炉炼钢技术评价　史美伦　段贵生　王新江　（安阳钢铁集团公司）　摘要分析了手指竖炉式电弧炉炼钢过程工艺技术特征，并与其它炉型进行了对比。基于安钢１００ｔ手指竖炉式电　弧炉热试情况。从废钢预热、辅助能源优化利用等方面进行了综合评价。　关键词　废钢预热　手指竖炉式电弧炉　工艺　始于本世纪初的电弧炉炼钢技术，７０年代以　来得到较快发展。为实现高产、优质、低耗之目　标，电弧炉设计及其配套技术日趋完善，新型电弧　炉不断开发和推广。特别是以降低电耗和总能耗　为目标的节能电弧炉技术得到较快发展，如双壳　炉（一电两炉）、连续炼钢炉（Ｃｏｎｓｔｅｅ１）、手指竖炉式　电弧炉、ＤＡＮＡＲＣ电弧炉、Ａｒｃｏｎ或Ｃｏｎａｙｃ（电转　炉）、Ｋｏｆｆａｒｃ电弧炉、Ｃｏｍｅｌｔ电弧炉等，均在各特定　条件下表现出其优越性。手指竖炉式电弧炉的开　发基于高温废气和辅助能源优化利用技术，设计　上克服了传统电炉操作的一些不利因素，在预热　废钢、炉内喷吹和二次燃烧等方面均具特色。　１废钢预热技术　废钢预热是电弧炉炼钢技术的发展方向之　一。随电弧炉用氧不断强化，产生大量高温烟气　使热损失增加，吨钢废气带走热量超过１５０ＫＷ・ｋ／　ｔ…。如何更有效的利用废气预热废钢成为一项　重要的节能措施。传统废钢预热工艺采用预热　炉、预热斗或料斗预热废钢，不仅需要专门的场　地、不能实现高温预热；同时释放有害气体、污染　环境，几乎未能再推广。　目前，较具竞争力的废钢预热方式主要有　Ｃｏｎｓｔｅｅｌ系统、双壳炉和手指竖炉式电弧炉三种炉　型。其技术特点对比如表１所示。　表１几类废钢预热技术特点　∞　５０　Ｃｏｎｓｔｅｅｌ连续炼钢炉是使废气和废钢在电炉　长烟道内逆向移动预热废钢，经预热的废钢和溶　剂连续加入熔池由钢水熔化而非由电弧直接熔　化，可实现定期出钢。Ｃｏｎｓｔｅｅｌ工艺的最大优点是　电极向已形成的熔池和泡沫渣供电，电弧稳定，大　大降低了因电压闪烁和谐波电流畸变对供电质量　的影响，比较适于电网能力较小的地区建设电　炉［２ｌ。　双壳炉废钢预热是使用两个炉体，其中一炉　进行冶炼时将其排出的废气送入另一个装满废钢　的炉体，一套供电系统在两个炉体间交替进行操　作。双壳炉的优势在于缩短了冶炼间隙供电系统　的停机时间，提高了供电系统的利用率。操作结　果表明ｌ３Ｊ，仅在废气入口处的废钢有明显的预热　效果，其它位置处的废钢预热效果不明显甚至没　有；总效果仅相当于１０ｋＷ・ｈ／ｔ的电能　未能达到　使全部废钢预热到９＿５０ｏＣ、吨钢电耗降低２５～　３０ｋＷ・ｈ／ｔ的设计值。　手指竖炉式电炉利用竖炉内废钢流与废气间　的连续逆向流动，回收废气及二次燃烧产生的热　・　１２　・

碱性电弧炉炼钢工艺流程

碱性电弧炉氧化法炼钢工艺过程主要包括原材料准备、补炉、配料及装料、熔化期、氧化期、还原期及出钢等7个阶段。

一、原材料准备

废钢是电弧炉炼钢的主要材料，废钢质量的好坏直接影响钢冶的质量、成本和生产率，因此，对废钢质量有如下几点要求。

1）废钢表面应清洁少锈，因废钢中沾有的泥沙等杂物会降低炉料的导电性能，延长熔化时间，还会影响氧化期去鳞效果及侵蚀炉衬。废钢锈蚀严重或沾有油污时还会降低钢和合金元素的收得率，并增加钢中的含氢量。

2)废钢中不得混有铅、锡、砷、锌和铜等有色金属。铅的密度大，熔点低，不溶于钢液，易沉积在炉底缝隙中造成漏钢事故；锡、砷和铜易引起钢的热脆。

3）废钢中不得混有密封容器，以及易燃、易爆物和有毒物，以保证安全生产。

4)废钢化学成分应明确，且需按成分分类存放，硫、磷含量不宜过高。 5)废钢外形尺寸不能过大(截面积不宜超过300mm×300mm，最大长度不宜超过350mm)。

二、补炉

一般情况下，每炼完一炉钢后，在装料前要进行补炉，其目的是修补炉底和被侵蚀的渣线及被破坏的部位，以维持正常的炉体形状，从而保证冶炼的正常进行和安全生产，补炉的要点如下：

1)出钢后立即检查炉衬，需填补炉底时，应先将炉底残渣全部扒出，然后进行填补。补炉的原则是高温、快补、薄补，维护炉膛原状。

2)补炉料要提前半个小时混合均匀，补炉后放下电极烘烤30min，若补镁砂量较大，应酌情延长烘烤时间。

三、配料及装料

配料是电炉炼钢工艺中不可缺少的组成部分，配料是否合理关系到炼钢工能否按照工艺要求正常地进行冶炼操作。合理的配料能缩短冶炼时间。配料时应注意以下几点：一是必须正确地进行配料计算和准确地称量炉料装入量；二是炉料的大小要按比例搭配，以达到好装、快速熔化的目的；三是各类炉料应根据钢液的质量要求和冶炼方法搭配使用；四是配料成分必须符合工艺要求。

装料前应先在炉底铺上一层石灰，其重量约为炉料重量的2％，以便提前造好熔化渣，有利于早期去磷，减少钢液吸气和加速升温。 装料时应将小料的一半放入底部，小料的上部、炉子中心区放入全部大料、低碳废钢和难熔炉料，大料之间放入小料，中型料装在大料的上面及四周，大料的最上面放入小料。凡在配料中使用的电极块应砸成50～lOOmm，装在炉料下层，且要紧实，装好的炉料为半球形，二次加料不使用大块料及湿料。

1 4 电弧炉炼钢工艺设备

4.2.2 电弧炉的电气设备

4.2.2.1高压供电部分

国家规定对地电压大于500V即为高电压，线电压大于250KV为超高压。目前我国的高电压等级主要有1000V、6000V、10KV、35KV、110KV、220KV、500KV等，炼钢厂高压供电采用国外电压等级标准，即33KV。

高压供电系统是由若干个高压设备组成的，能够完成某种供电功能的系统。电弧炉的高压供电系统是一种特色特殊的供电系统，它的特点是低电压、高电流，电弧炉的高压供电系统实际上是为电弧炉冶炼提供一套满足冶炼要求的，可以调整和控制的可靠的电源。高压供电系统原理见图4.19。

图4.19 电弧炉高压系统系统简图

电弧炉电弧炉高压供电设备主要有以下设备组成：

1）来电显示器 2 来电显示器用于直观显示电弧炉上一级变电站（220KV总降压站）33KV高压电送电、停电情况。

当总降33KV高压送电至炼钢厂后，来电显示器发出红色闪烁信号；停电后红色闪烁信号熄灭。在进线隔离开关断开后，用于初步判断总降至炼钢厂的高压电是否已送电或停电。

2）高压隔离开关

高压隔离开关的作用是与真空断路器配合使用，保证停电工作的可靠性。在线路上某一点检修工作时，在电源侧必须要有明显的断开点，这就是高压隔离开关的主要作用。另外，隔离开关常用作电压互感器、避雷器、配电所用变压器及计量柜等低负荷设备的通、断开关使用。

隔离开关的特点是没有灭弧装置，严禁通、断大负荷运行的线路，否则将产生剧烈的电弧光，极易烧毁隔离开关，对人身安全和设备安全将会产生相当大的威胁。

3）高压接地开关

当高压电气设备停电检修时，高压接地开关作为保证人员人身安全和设备安全的重要接地装置，代替封挂临时接地线。

在高压配电装置中进行电气作业时，为了工作和检修的安全，必须执行停电、验电、装设临时接地线、悬挂标示牌和装设临时遮拦四项安全技术措施，其中装设临时接地线的操作比较繁琐。

转炉炼钢关键技术

集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

4.3.2 炼钢关键技术

4.3.2.1 转炉炼钢关键技术

——2006～2010年推广和开发的技术

● 转炉少渣、溅渣相结合的冶炼技术

主要是铁水三脱，脱磷转炉操作后，脱碳转炉渣量将减少到50kg/t以下时，仍进行溅渣护炉的技术。包括新条件下炉渣改质技术、喷枪结构优化技术、与喷补结合技术、全留渣技术等。

● 转炉内熔融还原合金化冶炼技术

脱磷炉加锰矿，脱碳炉加铬矿等矿物直接还原合金化低成本冶炼技术。

● 转炉长寿复吹技术

改进底吹透气元件结构小材质，优化工艺，100％复吹，高炉龄技术。

● 转炉冶炼特钢技术

在优化炉料质量基础上，实现过程、终点和精炼精确控制的转炉一精炼结合冶炼各类中高合金钢的高效优质生产技术，其中转炉不锈钢冶炼系统技术为开发重点。

● 转炉全方位信息检测与控制技术

包括转炉钢水成分温度连续直接测定(如激光或红外光导测定、直接测定传感器等)与转炉闭环控制技术；转炉冶炼过程与终点智能精确控制技术(含终点静态、副枪和炉气分析动态控制)；转炉声纳化渣检测技术；转炉下渣检测与控制技术

● 转炉高强度供氧技术

供氧强度≥5 m3／，供氧时间≤10min的系统工艺、装备技术。氧枪头结构优化与长寿是技术的关键，也要配合优化炉型。

● 转炉煤气、蒸气大回收量技术

实现煤气回收≤100m3/t,蒸汽回收≥100kg/t，蒸汽完全满足钢厂各种需求(包括RH、VD的蒸汽)有余，供应其他厂。

● 转炉干法除尘技术

自主开发高效、易控、低成本的干法除尘技术

● 转炉低排放控制技术

主要是水零排放、烟气全除尘(消灭无组织排放)、无渣与渣尘基本上全利用等系统技术。