节能降耗技术在重机行业电弧炉冶金中的应用.pdf
《大型铸锻件》 HEAVY CASTING AND F0RGING No.4 July 2014 节能降耗技术在重机行业电弧炉 冶金中的应用 吕 岩 (中国第一重型机械股份公司,黑龙江161042) 摘要:介绍了近些年在电弧炉节能降耗方面上取得的新进展,以及各项技术、工艺、设备在重机行业电弧炉 冶金中的应用。 关键词:节能降耗;电弧炉;流程优化 中图分类号:$210.4 文献标志码:A The Application of Energy Saving&Consumption Reducing Technique to Electric Arc Furnace Smelting in Heavy Industry LV Yan Abstract:The latest development in the energy saving&consumption reducing of EAF smelting have been presen- ted in this paper,as well as the applications of techniques,technologies,and equipments to the EAF furnace smelting in the heavy industry. Key words:energy saving&consumption reducing;arc furnace:optimization in steelmaking process flow 电弧炉以其冶炼高效、原料适用性好、流程 短、能耗低、冶炼产品品种全、质量好的特性得到 广泛的应用。但在大规模应用的同时,随着全球 资源、能源的紧张和枯竭,以及各国环保意识的提 升,节能降耗技术引起冶金工作者的高度重视。 对于以铸锻件为主的重机行业,因其产品结构变 动大,多为单件小批量生产组织模式,造成各项经 济技术指标相应要高。以一重炼钢分厂为例,其 电弧炉吨钢能耗基本在(750—800)kWh/t,冶炼 周期150 min~180 min,而国内同类电弧炉一般 在(400~500)kWh/t,冶炼周期45 min一60 min, 存在较大的差距。 从20世纪70年代开始至今,电弧炉冶炼技 术得到了迅速、全面的发展,主要包括:电弧炉大 型化;高功率、超高功率供电系统;管式水冷炉壁 和水冷炉顶技术;废气预热废钢;偏心炉底出钢和 留钢、留渣操作;氧燃烧嘴强化冶炼;炉盖第四孑L 直接排烟与电弧炉周围密闭罩结合的一、二次烟 尘净化系统;炉盖第五孔自动化加料系统;炉内喷 吹煤粉助熔及泡沫渣长弧冶炼技术;电功率因数 静态、动态补偿技术;计算机过程控制与生产管理 以及直流电弧炉和竖式电弧炉等。可以说,每一 次电弧炉冶炼水平的提升、能耗的降低都与技术、 工艺、设备的革新、投人和使用有着密切的关系, 收稿日期:2O13—09—24 见图1 川。 本文主要是通过介绍国内电弧炉冶金企业在 节能降耗方面所采取的常用手段,使之能够对重 机行业电弧炉冶炼车间在节能增效上有所借鉴。 1改善原料结构 原料结构对于电弧炉冶炼能耗的构成有着直 接的影响。轻废钢打包、重废钢切割处理,以及通 过科学合理的布料结构,可有效改善冶炼过程中 电极的供电效率,并快速形成熔池、渣池,有利于 早期低温脱磷。一般电弧炉的原料结构主要有: 外购废钢铁、本厂返回废钢铁、海绵铁、生铁、合 金、渣钢、跑钢片等。另外还在料篮中加入部分的 冶金辅料如生石灰、石灰石、轻烧白云石、焦炭、碳 粉、电极块、氧化铁皮等。 1.1热加铁水 有条件的钢厂还可以在电弧炉的原料结构中 配部分铁水。电弧炉采用热装工艺后,铁水带人 大量的碳,熔化期、氧化期充分利用吹氧脱碳化料 升温,可提前结束熔化期,很快进人氧化期,脱碳 速度明显高于传统工艺,从而缩短冶炼时间。如 果熔清碳含量较高,可充分利用C-0反应热,停 电吹氧脱碳,使钢水温度迅速上升,节省冶炼电 耗。铁水带人大量的物理和化学热,使供电制度 发生变化,并最终影响到整个电弧炉炼钢工艺。 47 No.4 July 2014 《大型铸锻件》 HEAVY CASTING AND F0RGING E产率提 冶炼周期 缩短 小时产量 提升 输入能 量增加 襄 H H高温预热 吹碳粉r]高效回收广]阃皿 氧/燃烧 嘴助熔 CONSTEE连续装料系统 废钢预热H白烟、恶臭处理t-I,~燃烧嘴 双壳电炉 废气余热利用锅炉 超高功率化 _r-一电弧闪烁问题H直流电弧炉 炉体大型化H变 r_1竺壁 H堕 丝 厂 电极升降装置H电极集成控制系统 次导体电损失减少H二次导体改进 嚣 笼h__1熔化期、还原期分离H电炉熔化专用化 非通电时间 缩短 冶金质量改善H炉底出钢、挡渣H回磷、氧化去除 操作动作迅速化 油压装置强化 电极升降快速化 操作自动化、管理现代化 计划外停修时间缩短H过程管理强化 修补时间缩短卜 炉顶、炉盖水冷化H喷淋水冷方式 修补时间削除卜__{ 双壳电炉 图1 当代电弧炉的技术进步与生产率提高之间的关系 Figure 1 Relation between the technique advancement and productivity enhancement contemporary EAF proportion of molten steel 但从高炉-电弧炉全流程对比电弧炉短流程 炼钢模式,该模式下其能耗要高些,并且由于铁水 中[Si]、[Mn]、[P]、[S]较高,电弧炉冶炼过程中 渣量相对较大。一般产能较小的电弧炉冶金企业 很难完全消纳高炉生产出来的铁水,尤其是重机 行业尚不具备热加铁水的条件,一般都是以外购 48 铁水或者在原料结构中加大生铁比例来改善钢水 冶金质量。不同铁水比例下的电弧炉冶炼电耗见 图2。 1.2科学装料 合理的装料能够降低电弧炉冶炼电耗,同时 有利于冶炼过程的平稳、顺利进行。根据电弧炉 冶炼过程温度分布特点,炉料在炉内亦即筐内的 合理位置是: 底部装一些小料,用量为小料总量的一半,以 缓冲装料时对炉底的冲击,同时有利于冶炼初期 炉底熔池的形成。料筐下部中心装全部大料,此 处位于电弧高温区,有利于大料的熔化,还可防止 电极在冶炼过程中烧坏击穿炉底炉衬。大料之间 以小料填充,提高料篮的堆积密度,实现饱和装 料,减少装料次数。中型料装在大料的上面及四 周。最上面放上剩余的小料,以便送电后电极能