朱荣电炉炼钢工艺1
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1、电炉炼钢工艺朱 荣1 电炉炼钢工艺的发展历程电炉炼钢工艺的发展历程 1905年第一台年第一台5吨工业炼钢电炉建成吨工业炼钢电炉建成 （德国人（德国人R.Linberg） 1936年德国制造了可炉盖旋转的炼钢电炉年德国制造了可炉盖旋转的炼钢电炉 1936年美国建成了当时最大的年美国建成了当时最大的100吨炼钢电炉吨炼钢电炉 1964年美国碳化物公司年美国碳化物公司(W.E.Schwabe)和西和西北钢铁线材公司北钢铁线材公司(C.GRobinson)提出电炉超高提出电炉超高功率概念功率概念(Ultra High Power简称简称UHP)，电炉，电炉工业开始走向辉煌。开始与转炉竞争。工业开始走向
2、辉煌。开始与转炉竞争。1990年后，电炉炼钢技术取得了重大进展。炼钢年后，电炉炼钢技术取得了重大进展。炼钢技术的进步主要进步集中在电炉炼钢领域。技术的进步主要进步集中在电炉炼钢领域。世界电炉生产迅速发展动力世界电炉生产迅速发展动力 社会废钢积累的增长，环境压力社会废钢积累的增长，环境压力。 低生产成本的经济刺激，廉价废钢及廉价电力。低生产成本的经济刺激，廉价废钢及廉价电力。 对提高劳动生产率的追求。采用废钢作原料的电对提高劳动生产率的追求。采用废钢作原料的电弧炉工艺，流程短，生产率高，全员劳动生产率弧炉工艺，流程短，生产率高，全员劳动生产率高达高达27004000 t /（人（人a），几乎是高
3、炉），几乎是高炉转转炉流程的炉流程的34倍。倍。 我国钢铁行业我国钢铁行业20102010年能耗构成的预测值，年能耗构成的预测值， 矿石矿石经高炉经高炉/ /转炉流程而成粗钢的单位能耗高于转炉流程而成粗钢的单位能耗高于600kgce/t600kgce/t，其中氧气转炉炼钢工序能耗仅为，其中氧气转炉炼钢工序能耗仅为10kgce/t10kgce/t，主要能耗是高炉和炼焦工序。，主要能耗是高炉和炼焦工序。 铁前系统烧结、炼焦和高炉炼铁是能耗大户，铁前系统烧结、炼焦和高炉炼铁是能耗大户，也是污染环境的大户。也是污染环境的大户。 相比之下，废钢经电炉熔炼所生产的粗钢吨钢相比之下，废钢经电炉熔炼所生产的粗
4、钢吨钢能耗仅为能耗仅为270kgce/t270kgce/t，而污染的产生及其治理更远，而污染的产生及其治理更远优于高炉优于高炉/ /转炉流程。转炉流程。 电炉炼钢的其它优势电炉炼钢的其它优势世界粗钢产量增长情况世界粗钢产量增长情况世界钢产量预测世界钢产量预测电弧炉技术的发展电弧炉技术的发展2 电炉炼钢主体设备介绍电炉炼钢主体设备介绍机械设备机械设备 炉壳、炉门、出钢槽或偏心炉底出钢、炉盖，炉壳、炉门、出钢槽或偏心炉底出钢、炉盖，分水冷和耐材分水冷和耐材 电极夹持器、电极升降装置电极夹持器、电极升降装置 炉盖提升旋转机构、炉体旋转或开出炉盖提升旋转机构、炉体旋转或开出 排烟除尘装置排烟除尘装置
5、炉顶加料装置炉顶加料装置电气设备电气设备 变压器变压器 电抗器电抗器 短网短网 隔离开关及高压断路器隔离开关及高压断路器 电极升降自动调节装置电极升降自动调节装置3 电炉炼钢的能量来源电炉炼钢的能量来源 电能电能 化学能。包括炉料带来的化学能。包括炉料带来的物理热及氧化带来的化学热、物理热及氧化带来的化学热、外来输入的燃料。外来输入的燃料。传统电炉总能量平衡总总能能量量630kWh/t=100%电电能能 4 41 10 0kWh/t(65%)烧烧嘴嘴 4 40 0kWh/t(6%)化化学学反反应应 1 18 80 0kWh/t(29%)废废气气 1 14 40 0kWh/t(22%)钢钢 3
6、38 80 0kWh/t(60%)损损失失 1 10 0kWh/t(2%)冷冷却却 5 50 0kWh/t(8%)渣渣 5 50 0kWh/t(8%)现代电炉总能量平衡(装铁水)3.1 供供 电电60年代-400kVA/tRP-EAFMC30MVA/特殊钢,合金钢冶炼周期:180min吨钢电耗:630kwh/t电极消耗:6.5kg/t高电压大电流短弧80年代-700kVA/t90年代800kVA/t70年代-500kVA/tUHP1-EAFLFCC(S)BR50MVA/30万吨/棒线材UHP2-EAFLFCCR70MVA/50万吨/扁平材,管材UHP3-EAFLFCCCR100MVA/100万
7、吨/纯净钢,热带冶炼周期:40min吨钢电耗:230kwh/t电极消耗:1.1kg/t低电压大电流更短弧高电压小电流长弧更高电压小电流更长弧烧嘴二次冶金水冷炉壁DRILF/EBT泡沫渣竖炉/用氧双炉壳连续加料年代功率级别-400kVA/t流程变迁变压器容量/产品技术指标进步相关/配套技术电气运行供电技术发展供电技术发展直流电弧炉消除炉衬热点问题，减少电极消耗，搅拌熔池消除偏弧；减少对电网冲击高阻抗电弧炉利用泡沫渣埋弧操作、提高变压器水平，降低电极消耗提高功率因数，减轻对电网干扰无功功率静止式动态补偿消除或减弱电弧炉冶炼冶炼中电负荷造成的电压波动与谐波对电网的危害降低闪烁和谐波冶炼过程计算机自动
8、化控制按冶金模型、热模型进行最佳配料、电热平衡、最佳控制功率等计算，实现控制、管理、决策合理电气工作点动态选择、保证合理供电制度执行智能电弧炉利用人工智能，具有三相意识，也可进行电弧炉综合控制解决电弧炉供电三相不平衡问题，减少对电网冲击普通功率与超高功率电弧炉工作点普通功率与超高功率电弧炉工作点 配电操作配电操作冶炼阶段根据工艺要求输入的功率是不相同的，冶炼阶段根据工艺要求输入的功率是不相同的，在各个阶段调节输入功率大小，电功率的调节在各个阶段调节输入功率大小，电功率的调节称为配电操作。称为配电操作。 配电操作分：送电、停电、调换电压、调节配电操作分：送电、停电、调换电压、调节电流及电气设备的
9、监护。电流及电气设备的监护。配电分手动及自动调节，好的配电制度对缩短配电分手动及自动调节，好的配电制度对缩短冶炼时间及降低电耗是非常重要的。冶炼时间及降低电耗是非常重要的。供电时间确定供电时间确定1.1.C C 吨钢电耗，吨钢电耗，kWh/tkWh/t2.2.W W 钢水总重，钢水总重，t t3.3.P P电炉变压器容量，电炉变压器容量，kV.AkV.A4.4.变压器利用率，变压器利用率，5.5.非通电时间，非通电时间，minmin3.2 供供 氧氧炉门人工吹氧炉门人工吹氧 从从1 1根氧管到根氧管到3 3根氧管；根氧管； 炉门吹氧机械手炉门吹氧机械手 强化供氧及安全生产；强化供氧及安全生产；
10、炉壁氧燃枪炉壁氧燃枪(可加二次燃烧可加二次燃烧) 辅助能量;EBT氧枪氧枪 解决偏心炉的冷区及成分均匀解决偏心炉的冷区及成分均匀；炉壁氧气碳粉喷吹模块炉壁氧气碳粉喷吹模块 可伸入式及固定式；可伸入式及固定式；炉壁及烟道的二次燃烧氧枪炉壁及烟道的二次燃烧氧枪 利用余热、能量极限利用利用余热、能量极限利用电炉供氧示意图电炉供氧示意图北京科大电炉炼钢用氧专利技术内容电炉炉门多功能吹氧装置电炉炉壁氧燃助熔及二次燃烧氧枪电炉炉壁及EBT氧枪电炉炉顶氧枪电炉炉壁氧气及碳粉喷吹模块（集束氧枪）电炉泡沫渣技术电炉用氧诊断电炉用氧模块化控制技术在吹氧条件下，熔池中 各元素氧化1kg时所产生的理论热值反 应 热元
11、素产 物kJ/kgkwh/kg相对成本*（参考值）AlSiMnFeCCAl2O3SiO2MnOFeOCOCO230.99532.1576.9924.7759.15932.7618.618.931.941.332.549.103.73.26.01.80.50.60.30.6 化学反应中各发热元素的来源首先是炉料废钢和生铁，还有是由碳枪喷入的碳粉或焦粉。对于普通铁水，每吹入1m3的氧气,所含各元素在 1600时反应理论发热值约为4kwh。 在电炉采用多种供氧方式以后，如何做到炉在电炉采用多种供氧方式以后，如何做到炉内均衡供氧是非常重要的。内均衡供氧是非常重要的。 目的：目的：1 1、控制吨钢耗氧；
