電爐冶煉工藝

1、電爐煉鋼工藝電爐煉鋼工藝朱朱 榮榮Electric Arc Furnace Steelmaking Process授課內容授課內容電爐煉鋼工藝的發(fā)展歷電爐煉鋼工藝的發(fā)展歷程程 電爐煉鋼的能量來源及電爐煉鋼的能量來源及熱平衡熱平衡電爐煉鋼原料及物料平電爐煉鋼原料及物料平衡衡電爐冶煉工藝電爐冶煉工藝電爐冶煉的主輔設備電爐冶煉的主輔設備電爐除塵及爐渣處理電爐除塵及爐渣處理電爐技術進步電爐技術進步1 1 電爐煉鋼工藝的發(fā)展歷程電爐煉鋼工藝的發(fā)展歷程 1905 1905年第一臺年第一臺5 5噸工業(yè)煉鋼電爐建成噸工業(yè)煉鋼電爐建成 （德國人（德國人R.LinbergR.Linberg） 19361936年德

2、國制造了可爐蓋旋轉的煉鋼電爐年德國制造了可爐蓋旋轉的煉鋼電爐 19361936年美國建成了當時最大的年美國建成了當時最大的100100噸煉鋼電爐噸煉鋼電爐 19641964年美國碳化物公司年美國碳化物公司(W.E.Schwabe)(W.E.Schwabe)和西北和西北鋼鐵線材公司鋼鐵線材公司(C.G.Robinson)(C.G.Robinson)提出電爐超高功率提出電爐超高功率概念概念(Ultra High Power(Ultra High Power簡稱簡稱UHP)UHP)，電爐工業(yè)開，電爐工業(yè)開始走向輝煌。開始與轉爐競爭。始走向輝煌。開始與轉爐競爭。 19901990年后，電爐煉鋼技術取得

3、了重大進展。煉年后，電爐煉鋼技術取得了重大進展。煉鋼技術的進步主要進步集中在電爐煉鋼領域。鋼技術的進步主要進步集中在電爐煉鋼領域。世界粗鋼產(chǎn)量增長情況世界粗鋼產(chǎn)量增長情況 礦石經(jīng)高爐礦石經(jīng)高爐/ /轉爐流程而成粗鋼的單位能耗高于轉爐流程而成粗鋼的單位能耗高于700kgce/t700kgce/t，隨氧氣轉爐煉鋼能耗僅為，隨氧氣轉爐煉鋼能耗僅為“零零”，但，但高爐和煉焦工序能耗高。同時也是污染環(huán)境的大高爐和煉焦工序能耗高。同時也是污染環(huán)境的大戶。戶。 相比之下，廢鋼經(jīng)電爐熔煉所生產(chǎn)的粗鋼噸鋼相比之下，廢鋼經(jīng)電爐熔煉所生產(chǎn)的粗鋼噸鋼能耗僅為能耗僅為270kgce/t270kgce/t，而污染的產(chǎn)生及

4、其治理更遠，而污染的產(chǎn)生及其治理更遠優(yōu)于高爐優(yōu)于高爐/ /轉爐流程。轉爐流程。采用廢鋼作原料的電爐煉鋼，流程短，生產(chǎn)率高，采用廢鋼作原料的電爐煉鋼，流程短，生產(chǎn)率高，全員勞動生產(chǎn)率高達全員勞動生產(chǎn)率高達4000 t /4000 t /（人（人a a），幾乎是），幾乎是高爐高爐/ /轉爐流程的轉爐流程的3-43-4倍。倍。社會大量廢鋼的積累，廢品的再循環(huán)利用。社會大量廢鋼的積累，廢品的再循環(huán)利用。 電爐煉鋼的優(yōu)勢電爐煉鋼的優(yōu)勢2 電爐煉鋼的能量來源及熱平衡電爐煉鋼的能量來源及熱平衡 電能。電能。 化學能。包括元素氧化及爐氣燃燒帶來化學能。包括元素氧化及爐氣燃燒帶來的化學熱、輸入燃料帶來的外來化學

5、熱。的化學熱、輸入燃料帶來的外來化學熱。 物理熱。鐵水或預熱廢鋼帶入的。物理熱。鐵水或預熱廢鋼帶入的。2.1 2.1 供電供電 電流從電廠沿架空高壓線輸入變電所的配電系統(tǒng)；電流從電廠沿架空高壓線輸入變電所的配電系統(tǒng)；再沿高壓電纜經(jīng)配電裝置輸入電爐變壓器。再沿高壓電纜經(jīng)配電裝置輸入電爐變壓器。 電爐變壓器將高壓電轉化成低壓電流通向石墨電電爐變壓器將高壓電轉化成低壓電流通向石墨電極，在電極與爐料之間產(chǎn)生電弧。極，在電極與爐料之間產(chǎn)生電弧。 分常規(guī)功率供電分常規(guī)功率供電(RP(RP，rule)rule)、高功率供電、高功率供電(HP)(HP)、超高功率供電，超高功率供電，700KVA/t700KVA

6、/t以上以上(Ultra High (Ultra High Power ,Power ,簡稱簡稱UHP)UHP)。電污染、噪音。電污染、噪音。直流供電：一根頂電極和一根底電極。直流供電：一根頂電極和一根底電極。 供電水平帶來的技術進步供電水平帶來的技術進步60年代-400kVA/tRP-EAFMC30MVA/特殊鋼,合金鋼冶煉周期:180min噸鋼電耗:630kwh/t電極消耗:6.5kg/t高電壓大電流短弧80年代-700kVA/t90年代800kVA/t70年代-500kVA/tUHP1-EAFLFCC(S)BR50MVA/30萬噸/棒線材UHP2-EAFLFCCR70MVA/50萬噸/扁

7、平材,管材UHP3-EAFLFCCCR100MVA/100萬噸/純凈鋼,熱帶冶煉周期:40min噸鋼電耗:230kwh/t電極消耗:1.1kg/t低電壓大電流更短弧高電壓小電流長弧更高電壓小電流更長弧燒嘴二次冶金水冷爐壁DRILF/EBT泡沫渣豎爐/用氧雙爐殼連續(xù)加料年代功率級別-400kVA/t流程變遷變壓器容量/產(chǎn)品技術指標進步相關/配套技術電氣運行供電技術的發(fā)展供電技術的發(fā)展直流電弧爐消除爐襯熱點問題，減少電極消耗，攪拌熔池消除偏??；減少對電網(wǎng)沖擊高阻抗電弧爐利用泡沫渣埋弧操作、提高變壓器水平，降低電極消耗提高功率因數(shù)，減輕對電網(wǎng)干擾無功功率靜止式動態(tài)補償消除或減弱電弧爐冶煉冶煉中電負荷

8、造成的電壓波動與諧波對電網(wǎng)的危害降低閃爍和諧波冶煉過程計算機自動化控制按冶金模型、熱模型進行最佳配料、電熱平衡、最佳控制功率等計算，實現(xiàn)控制、管理、決策合理電氣工作點動態(tài)選擇、保證合理供電制度執(zhí)行智能電弧爐利用人工智能，具有三相意識，也可進行電弧爐綜合控制解決電弧爐供電三相不平衡問題，減少對電網(wǎng)沖擊普通功率與超高功率電弧爐工作點普通功率與超高功率電弧爐工作點 供電時間確定供電時間確定C C 噸鋼電耗，噸鋼電耗，kWh/tkWh/tW W 鋼水總重，鋼水總重，t tP P 電爐變壓器容量，電爐變壓器容量，kV.AkV.A 變壓器利用率，變壓器利用率，T T0 0 非通電時間，非通電時間，minm

9、in 化學反應熱在電爐能量輸入中占化學反應熱在電爐能量輸入中占了相當大的比例，達到了相當大的比例，達到3030； 特別是電爐使用鐵水后，化學熱的比例達到特別是電爐使用鐵水后，化學熱的比例達到40% 40% 以上，這是現(xiàn)代電弧爐煉鋼工藝的一個特點；以上，這是現(xiàn)代電弧爐煉鋼工藝的一個特點；在變壓器確定后，是電爐提高生產(chǎn)節(jié)奏及節(jié)能降在變壓器確定后，是電爐提高生產(chǎn)節(jié)奏及節(jié)能降耗的重要耗的重要手段。手段。2.2 化學能化學能在吹氧條件下，熔池中在吹氧條件下，熔池中 各元素氧化各元素氧化1kg1kg時所產(chǎn)生的理論熱值時所產(chǎn)生的理論熱值反 應 熱元素產(chǎn) 物kJ/kgkwh/kg相對成本*（參考值）AlSiM

10、nFeCCAl2O3SiO2MnOFeOCOCO230.99532.1576.9924.7759.15932.7618.618.931.941.332.549.103.73.26.01.80.50.60.30.6 化學反應中各發(fā)熱元素的來源首先是爐料廢鋼和生鐵，還有是由碳槍噴入的碳粉或焦粉。對于普通鐵水，每吹入1m3的氧氣,所含各元素在 1600時反應理論發(fā)熱值約為4kwh。3.3 3.3 物理熱物理熱 主要是電爐加鐵水工藝的采用。主要是電爐加鐵水工藝的采用。 根據(jù)國內電爐的現(xiàn)狀，提升電爐與轉爐根據(jù)國內電爐的現(xiàn)狀，提升電爐與轉爐的競爭力，節(jié)電及提高冶煉節(jié)奏。的競爭力，節(jié)電及提高冶煉節(jié)奏。 電爐

11、鋼質量的要求。電爐鋼質量的要求。 廢鋼預熱到廢鋼預熱到600600度以上。度以上。電爐總能量電爐總能量( (熱熱) ) 平衡平衡（全廢鋼）（全廢鋼）總總能能量量630kWh/t=100%電電能能 4 41 10 0kWh/t(65%)燒燒嘴嘴 4 40 0kWh/t(6%)化化學學反反應應 1 18 80 0kWh/t(29%)廢廢氣氣 1 14 40 0kWh/t(22%)鋼鋼 3 38 80 0kWh/t(60%)損損失失 1 10 0kWh/t(2%)冷冷卻卻 5 50 0kWh/t(8%)渣渣 5 50 0kWh/t(8%)現(xiàn)代電爐總能量現(xiàn)代電爐總能量( (熱熱) )平衡平衡( (裝鐵

12、水裝鐵水30-40%)30-40%)3 3 電爐煉鋼的原料及耐材電爐煉鋼的原料及耐材 傳統(tǒng)的電弧爐煉鋼是全廢鋼工藝以冷廢鋼為主，傳統(tǒng)的電弧爐煉鋼是全廢鋼工藝以冷廢鋼為主，配加配加10103030左右的生鐵塊；左右的生鐵塊； 現(xiàn)代電弧爐煉鋼使用的其它原料還有：除冷生現(xiàn)代電弧爐煉鋼使用的其它原料還有：除冷生鐵外，直接還原鐵（鐵外，直接還原鐵（DRIDRI，HBIHBI）、熱鐵水、碳化）、熱鐵水、碳化鐵等；鐵等； 電弧爐煉鋼的原料構成對其工藝、裝備、指標電弧爐煉鋼的原料構成對其工藝、裝備、指標等有決定性影響；等有決定性影響； 不同原料結構下的生產(chǎn)過程是不可比的?；蛘哒f只有原不同原料結構下的生產(chǎn)過程是

13、不可比的?；蛘哒f只有原料結構相當?shù)那闆r下才是可比較的。料結構相當?shù)那闆r下才是可比較的。廢廢 鋼鋼 scrap scrap 電爐煉鋼廢鋼是基本原料，廢鋼原料需進行鑒別、電爐煉鋼廢鋼是基本原料，廢鋼原料需進行鑒別、分類管理和打包、剪切等處理。分類管理和打包、剪切等處理。 當前電爐煉鋼使用廢鋼原料的最大問題是金屬殘當前電爐煉鋼使用廢鋼原料的最大問題是金屬殘留元素，主要是殘留的留元素，主要是殘留的NiNi，CrCr，MoMo等合金元素和等合金元素和CuCu，SnSn，BiBi，SdSd，PbPb等有害元素。它們在電爐煉等有害元素。它們在電爐煉鋼過程中尚無有效方法去除，殘留在鋼材中造成鋼過程中尚無有效方

14、法去除，殘留在鋼材中造成種種危害，并在廢鋼循環(huán)再利用過程中不斷積累。種種危害，并在廢鋼循環(huán)再利用過程中不斷積累。目前采用的對策主要有：加強廢鋼管理；廢目前采用的對策主要有：加強廢鋼管理；廢鋼預加工；冶煉過程配加其他鐵源，稀釋殘留鋼預加工；冶煉過程配加其他鐵源，稀釋殘留元素的濃度。元素的濃度。 設備及人員安全問題。設備及人員安全問題。其它金屬料其它金屬料冷生鐵：配碳、稀釋殘留元素、渣量增加冷生鐵：配碳、稀釋殘留元素、渣量增加直接還原鐵：粒狀直接還原鐵（直接還原鐵：粒狀直接還原鐵（DRIDRI）和塊狀熱）和塊狀熱壓塊（壓塊（HBIHBI）鐵水：配加鐵水：配加1010的熱鐵水，帶入的物理熱約為的熱鐵

15、水，帶入的物理熱約為25kwh/t-steel25kwh/t-steel，化學熱約，化學熱約40-50kwh/t-steel40-50kwh/t-steel，鐵水熱裝工藝。鐵水熱裝工藝。碳化鐵碳化鐵(Fe(Fe3 3C)C)：技術問題，不能大量生產(chǎn)。：技術問題，不能大量生產(chǎn)。原料中殘余元素原料中殘余元素0 00.020.020.040.040.060.060.080.080.10.1CrCrNiNiCuCuPbPbSnSn廢鋼廢鋼鐵水鐵水直接還原鐵直接還原鐵 DRIDRI： CuCu、SnSn平均在平均在0.005%0.005%以下；以下； 鐵水：鐵水：02%02%、SnSn為為0.0050.

16、0050.01%0.01%； 廢鋼：廢鋼：CuCu平均含平均含量達量達0.35%0.35%以上，是以上，是鋼中殘余有害金屬鋼中殘余有害金屬元素的最主要來源。元素的最主要來源。石灰等材料的準備石灰等材料的準備造渣材料質量的優(yōu)劣直接影響煉鋼節(jié)奏；造渣材料質量的優(yōu)劣直接影響煉鋼節(jié)奏；帶入電爐的無用東西越少越好；帶入電爐的無用東西越少越好；根據(jù)經(jīng)驗：石灰應自給，質量穩(wěn)定，特別是南方根據(jù)經(jīng)驗：石灰應自給，質量穩(wěn)定，特別是南方的潮濕；的潮濕； 石灰的要求：石灰的要求：CaO90%CaO90%，活性度，活性度380ml380ml，生燒過，生燒過燒率燒率6%6%，塊度，塊度20-70mm20-70mm。白云石

17、及碳粉等的要求。白云石及碳粉等的要求。表4.23 噸鋼物料平衡收入支出項目質量kg項目質量kg廢鋼80063.87鋼水100079.84生鐵30023.95爐渣118.69.47石灰554.39爐氣(塵) 125.19.99白云石8.00.64 鐵損8.800.70電極0.3 0.024 螢石0.50.040 氧氣54.74.37 氮氣32.12.564 爐襯1.90.152 總計1252.5100.00總計1252.5100.00噸鋼物料平衡表噸鋼物料平衡表 （常規(guī)電爐）（常規(guī)電爐）耐火材料耐火材料對耐材的要求：對耐材的要求： 高耐火度、高荷重軟化溫度、良好的熱穩(wěn)定高耐火度、高荷重軟化溫度、

18、良好的熱穩(wěn)定性、抗渣性、高耐壓強度、低導熱性等。性、抗渣性、高耐壓強度、低導熱性等。 爐蓋：高鋁磚為主。爐蓋：高鋁磚為主。 爐壁：鎂碳磚為主。爐壁：鎂碳磚為主。 爐底：鎂沙打結。爐底：鎂沙打結。 4 4 電爐冶煉工藝電爐冶煉工藝n 傳統(tǒng)冶煉工藝傳統(tǒng)冶煉工藝( (三段工藝三段工藝) ) 熔化期、氧化期、還原期熔化期、氧化期、還原期n 現(xiàn)代冶煉工藝現(xiàn)代冶煉工藝( (二段工藝二段工藝) ) 熔化期、氧化期、加爐外精煉；熔化期、氧化期、加爐外精煉； 或稱熔氧脫磷期、脫碳升溫期或稱熔氧脫磷期、脫碳升溫期n 操作步驟：補爐、裝料（配料）、熔化期、操作步驟：補爐、裝料（配料）、熔化期、氧化期、精煉氧化期、精

19、煉( (或還原期或還原期) )、出鋼、出鋼4.1 4.1 補補 爐爐 電爐補爐工作量是很大的，補爐的重點是：電爐補爐工作量是很大的，補爐的重點是： 渣線渣線( (渣的浸蝕渣的浸蝕) )。 距電極近的地方距電極近的地方( (最容易跑鋼的地方最容易跑鋼的地方) )，電弧，電弧的輻射。的輻射。 爐門兩側。爐門兩側。 補爐方式：補爐用大鏟或噴槍。補爐方式：補爐用大鏟或噴槍。 電爐重點補爐區(qū)電爐重點補爐區(qū)耐火材料噴吹耐火材料噴吹鎂質材料。鎂質材料。噴槍的前部加高壓水。噴槍的前部加高壓水。2 23 3人操作。人操作。噴吹效果較好。噴吹效果較好。維修不及時或操作不維修不及時或操作不當易堵。當易堵。4.24.

20、2裝料裝料 ( (配料配料) )對廢鋼的要求對廢鋼的要求 （1 1）不允許有有色金屬。）不允許有有色金屬。（2 2）不允許有封閉器皿、易爆炸物。）不允許有封閉器皿、易爆炸物。（3 3）入爐的鋼鐵料塊度要合適，不能太大。）入爐的鋼鐵料塊度要合適，不能太大。裝料量要求裝料量要求 二次進料：第二次進料：第1 1次，次，6060；第；第2 2次，次，4040； 三次進料：第三次進料：第1 1次，次，4040；第；第2 2、3 3次，次，3030； 四次進料：第四次進料：第1 1、2 2次，次，3030；第；第3 3、4 4次，次，2020。配碳的重要性配碳的重要性 重要性：重要性：廢鋼鐵氧化、氧化期去

21、氣廢鋼鐵氧化、氧化期去氣(N(N、H)H)、去夾雜；去夾雜； 最低配最低配C C計算：計算： 配配C C量量%=0.50%(%=0.50%(熔化期損失熔化期損失)+0.2-0.3%()+0.2-0.3%(氧氧化需要化需要)+)+氧化終了碳含量。氧化終了碳含量。裝料原則：裝料原則： 大、中、小料配合；大、中、小料配合； 重料在下、輕料在上；重料在下、輕料在上； 大塊在中、輕料在邊大塊在中、輕料在邊。4.3 4.3 廢鋼熔化階段操作廢鋼熔化階段操作 熔化期是電爐工藝中能源消耗熔化期是電爐工藝中能源消耗 的的70708080，冶煉時間的，冶煉時間的50-80%50-80% 電爐的節(jié)能降耗主要在熔化期

22、。電爐的節(jié)能降耗主要在熔化期。 廢鋼熔化過程：從中心向四周、廢鋼熔化過程：從中心向四周、從熱區(qū)向冷區(qū)從熱區(qū)向冷區(qū)、從下向上。從下向上。 熔化期操作原則：合理供電、合適吹氧、提前熔化期操作原則：合理供電、合適吹氧、提前造渣。造渣。 吹氧方式：自耗式：可切割、可吹渣鋼界面；吹氧方式：自耗式：可切割、可吹渣鋼界面； 水冷式：只能吹渣鋼界面。水冷式：只能吹渣鋼界面。配電操作配電操作冶煉階段根據(jù)工藝要求輸入的功率是不相同的，冶煉階段根據(jù)工藝要求輸入的功率是不相同的，在各個階段調節(jié)輸入功率大小，電功率的調節(jié)在各個階段調節(jié)輸入功率大小，電功率的調節(jié)稱為配電操作。稱為配電操作。 配電操作分：送電、停電、調換電

23、壓、調節(jié)配電操作分：送電、停電、調換電壓、調節(jié)電流及電氣設備的監(jiān)護。電流及電氣設備的監(jiān)護。配電分手動及自動調節(jié)，好的配電制度對縮短配電分手動及自動調節(jié)，好的配電制度對縮短冶煉時間及降低電耗是非常重要的。冶煉時間及降低電耗是非常重要的。優(yōu)化的供電曲線優(yōu)化的供電曲線0510152025303540455004812162024288m in4m in3m in5m in2m in5m in2m in5m in2m in19/618/621/615/518/621/615/518/615/5( 精煉 ) ( 二 次 料 )( 加鐵 水) ( 一 次 料 )供 電 時 間 m in 電壓級 別/電流

24、級 別 V/A 4.4 4.4 電爐氧化期操作電爐氧化期操作 氧化期的任務：氧化期的任務： 繼續(xù)脫繼續(xù)脫P P、脫、脫C C 去氣去氣(N(N、H)H)、去夾雜、去夾雜 鋼液升溫鋼液升溫電爐熔氧期操作：電爐熔氧期操作： 熔化廢鋼與氧化期脫碳結合，提前造渣脫磷。熔化廢鋼與氧化期脫碳結合，提前造渣脫磷。元素氧化方式元素氧化方式鐵礦石氧化：鐵礦石氧化： 吸熱、有利于脫磷、增加金屬量吸熱、有利于脫磷、增加金屬量 FeO+C=Fe+COFeO+C=Fe+CO吹氧氣氧化：吹氧氣氧化： 放熱、對脫磷不利、但可部分脫硫，渣放熱、對脫磷不利、但可部分脫硫，渣中氧化鐵增加。中氧化鐵增加。 加礦石已很少采用加礦石已

25、很少采用氧化期操作氧化期操作熔清、取樣分析熔清、取樣分析( (全分析全分析) )、加石灰、吹氧化渣、加石灰、吹氧化渣、流渣脫流渣脫P P、加石灰、測溫、加石灰、測溫, ,視鋼中含碳量吹氧脫碳；視鋼中含碳量吹氧脫碳；看看P P：取樣分析、看渣子的顏色（黑亮：取樣分析、看渣子的顏色（黑亮P P高、灰黑高、灰黑P P低）、低）、看渣子的泡沫化；看渣子的泡沫化；看看C C ：取樣分析、看火花、砂輪對比、副槍；：取樣分析、看火花、砂輪對比、副槍；看溫度：藍白亮、淺藍、深藍、淺紅、深紅看溫度：藍白亮、淺藍、深藍、淺紅、深紅；取樣全分析、測溫，靜沸騰等待出鋼取樣全分析、測溫，靜沸騰等待出鋼；傳統(tǒng)工藝：扒除氧

26、化渣，為還原期造渣做準備。傳統(tǒng)工藝：扒除氧化渣，為還原期造渣做準備。 氧化期的造渣氧化期的造渣氧化期的造渣要根據(jù)脫磷及脫碳的要求、氧化期的造渣要根據(jù)脫磷及脫碳的要求、具有合適的爐渣成分及流動性具有合適的爐渣成分及流動性 渣中渣中FeOFeO含量一般控制在含量一般控制在10102020，堿，堿度控制在度控制在2.5-3.02.5-3.0，總渣量在，總渣量在3 38 8。磷的控制磷的控制 dephosphorization3 3個關鍵因素：爐渣氧化性、石灰含量、溫度。個關鍵因素：爐渣氧化性、石灰含量、溫度。 HealyHealy經(jīng)驗式：經(jīng)驗式： lg(%P)/%P=22350/T-16.0+0.0

27、8%(CaO)+2.5l lg(%P)/%P=22350/T-16.0+0.08%(CaO)+2.5l %(TFeO)%(TFeO)常規(guī)工藝常規(guī)工藝%P0.030%P0.030以下以下脫磷的主要工藝：脫磷的主要工藝： 強化吹氧提高初渣氧化性強化吹氧提高初渣氧化性 提前造高堿度渣提前造高堿度渣 流渣造新渣流渣造新渣 噴粉技術的應用噴粉技術的應用氧化期噴粉脫磷氧化期噴粉脫磷 碳的控制碳的控制 DecarbonizationDecarbonization作用：減少金屬燒損、作用：減少金屬燒損、降低熔池溫度、促進降低熔池溫度、促進鋼渣反應、促進脫磷、鋼渣反應、促進脫磷、促進泡沫渣形成、去促進泡沫渣形成

28、、去氣去夾雜。氣去夾雜。溫度控制溫度控制T出鋼出鋼=t1+t過程過程 t加熱加熱 t澆鑄澆鑄 t1 液相線溫度液相線溫度t過程過程 過程降溫過程降溫 t加熱加熱 鋼包溫度補償鋼包溫度補償 t澆鑄澆鑄 澆鑄降溫澆鑄降溫氧化終點特別情況處理氧化終點特別情況處理（1 1）碳高）碳高磷磷低，溫度低，吹氧；溫度高，低功率低，溫度低，吹氧；溫度高，低功率操作；操作；（2 2）碳高）碳高磷磷高，先脫高，先脫P P后脫后脫C(C(可加部分礦石可加部分礦石) )；（3 3）碳低）碳低磷磷高，溫度合適，造高，溫度合適，造FeOFeO渣；溫度高渣；溫度高(加加礦石礦石)，停電；，停電； (4) (4) 低低磷磷低溫

29、，性碳低，加大電功率低溫，性碳低，加大電功率, ,造泡沫渣；造泡沫渣；碳高，吹氧，一般功率。碳高，吹氧，一般功率。 4.5 冶煉過程造泡沫渣冶煉過程造泡沫渣 Foaming SlagFoaming Slag泡沫渣是指在不增大渣量的情況下，使爐渣呈泡沫渣是指在不增大渣量的情況下，使爐渣呈很厚的泡沫狀很厚的泡沫狀泡沫渣的作用泡沫渣的作用采用長弧泡沫渣操作可以增加電爐輸入功率，采用長弧泡沫渣操作可以增加電爐輸入功率，提高功率因數(shù)及熱效率；提高功率因數(shù)及熱效率；降低電爐冶煉電耗，縮短了冶煉時間；降低電爐冶煉電耗，縮短了冶煉時間；減少了電弧熱輻射對爐壁及爐蓋的熱損失；減少了電弧熱輻射對爐壁及爐蓋的熱損失

30、；1.1.泡沫渣有利于爐內化學反應，特別有利于脫泡沫渣有利于爐內化學反應，特別有利于脫P P、C C及去氣（及去氣（N N、H H）泡沫渣對電能輸入的影響泡沫渣對電能輸入的影響影響泡沫渣的因素影響泡沫渣的因素吹氧量吹氧量熔池含碳量熔池含碳量爐渣的物理性能爐渣的物理性能(粘度、表面張力粘度、表面張力)爐渣的化學性能爐渣的化學性能(FeO、堿度、堿度)熔池溫度熔池溫度渣量渣量對爐渣泡沫渣高度的影響對爐渣泡沫渣高度的影響泡沫渣工藝泡沫渣工藝1、設備要求、設備要求 性能穩(wěn)定及易操作的噴粉設備性能穩(wěn)定及易操作的噴粉設備 碳粉噴吹量、粒度及噴粉速度控制碳粉噴吹量、粒度及噴粉速度控制 穩(wěn)定干燥的噴吹氣源及定

31、期的設備檢查穩(wěn)定干燥的噴吹氣源及定期的設備檢查泡沫渣技術泡沫渣技術2、造泡沫渣的新思路、造泡沫渣的新思路-解決噴吹區(qū)域解決噴吹區(qū)域 爐門區(qū)及爐后區(qū)域同時噴碳，全熔池區(qū)域泡沫爐門區(qū)及爐后區(qū)域同時噴碳，全熔池區(qū)域泡沫化及全程泡沫渣冶煉?；叭膛菽睙?。3、熱裝鐵水后的泡沫渣、熱裝鐵水后的泡沫渣 有豐富的碳源，噴碳任務減輕，但噴碳粉有豐富的碳源，噴碳任務減輕，但噴碳粉在冶煉前期及后期作用是很大的。在冶煉前期及后期作用是很大的。 鐵水熱裝的終渣鐵水熱裝的終渣FeO高達高達30。 4.6 電爐還原期電爐還原期還原期是轉爐煉鋼沒有的，現(xiàn)在電爐不采用。還原期是轉爐煉鋼沒有的，現(xiàn)在電爐不采用。 還原期的主

32、要任務是：還原期的主要任務是： 1 1 去除鋼液中的氧去除鋼液中的氧 2 2 去除鋼液中的硫去除鋼液中的硫 3 3 調整鋼液的溫度，成份到規(guī)定成分；調整鋼液的溫度，成份到規(guī)定成分； 4 4 合金化合金化 這四點是相互聯(lián)系及同時進行的。脫這四點是相互聯(lián)系及同時進行的。脫O O與與脫脫S S的關系，合金化與脫的關系，合金化與脫O O、S S，脫，脫O O、S S時加入時加入的合金的合金MnMn，就是成品需要的合金。，就是成品需要的合金。進入還原或采用爐外精煉的條件是無渣出鋼。進入還原或采用爐外精煉的條件是無渣出鋼。無渣出鋼無渣出鋼殘余氧化渣的危害：殘余氧化渣的危害： 降低脫硫脫氧能力；降低脫硫脫氧

33、能力； 降低合金收得率；降低鋼包攪拌強度；降低合金收得率；降低鋼包攪拌強度； 降低包襯壽命。降低包襯壽命。偏心爐底出鋼徹底解決了這一問題。傳統(tǒng)偏心爐底出鋼徹底解決了這一問題。傳統(tǒng)電爐需扒渣。電爐需扒渣。5 5 電爐煉鋼電爐煉鋼 主體設備介紹主體設備介紹 電氣設備電氣設備 機械設備機械設備 輔助設備輔助設備 5.1 電氣設備電氣設備 變壓器變壓器 電抗器電抗器 短網(wǎng)短網(wǎng) 隔離開關及隔離開關及 高壓斷路器高壓斷路器 電極升降電極升降 自動調節(jié)裝置自動調節(jié)裝置變壓器變壓器電爐變壓器是電爐的主要設備，其主要作用是降電爐變壓器是電爐的主要設備，其主要作用是降低輸入電壓，產(chǎn)生大電流，供給電爐。低輸入電壓，

34、產(chǎn)生大電流，供給電爐。電爐變壓器與一般電力變壓器相比較，具有以下電爐變壓器與一般電力變壓器相比較，具有以下特點：特點： 過載能力大；過載能力大； 有較高的機械強度，抗沖擊電流有較高的機械強度，抗沖擊電流 和短路電流所引起的機械應力。和短路電流所引起的機械應力。 二次側電壓可以調節(jié)；二次側電壓可以調節(jié)； 變壓比大，二次側電流大。變壓比大，二次側電流大。電抗器電抗器由鐵芯和線圈組成。由鐵芯和線圈組成。作用是：電路中感抗作用是：電路中感抗增加，穩(wěn)定電弧電流增加，穩(wěn)定電弧電流和限制短路電流。和限制短路電流。 主要是熔化期坍料主要是熔化期坍料及廢鋼和電極短路等。及廢鋼和電極短路等。短網(wǎng)短網(wǎng)是指變壓器低壓

35、側的引是指變壓器低壓側的引出線至電極這一段出線至電極這一段傳導傳導低壓大電流低壓大電流的導體。的導體。由銅排、軟電纜由銅排、軟電纜（銅辮（銅辮子）子） 、爐頂水冷銅管組、爐頂水冷銅管組成。成。為了減少短網(wǎng)的電阻和為了減少短網(wǎng)的電阻和感抗，要盡量縮短短網(wǎng)感抗，要盡量縮短短網(wǎng)長度。長度。 隔離開關及高壓斷路器隔離開關及高壓斷路器隔離開關用于高壓電的切隔離開關用于高壓電的切斷，隔離開關只能在無負斷，隔離開關只能在無負載時使用。否則跳總閘，載時使用。否則跳總閘，出安全事故。出安全事故。高壓斷路器是高壓電路在高壓斷路器是高壓電路在負載時接通或分斷，并作負載時接通或分斷，并作為保護開關在電氣設備發(fā)為保護開

36、關在電氣設備發(fā)生故障時切斷高壓電路。生故障時切斷高壓電路。有油開關、空氣開關及真有油開關、空氣開關及真空開關?？臻_關。5.2 機械設備機械設備 爐殼、爐門、水冷爐壁、爐蓋，出鋼槽爐殼、爐門、水冷爐壁、爐蓋，出鋼槽或偏心爐底出鋼?；蚱臓t底出鋼。 電極夾持器、電極升降裝置電極夾持器、電極升降裝置 爐蓋提升旋轉機構、爐體旋轉或開出爐蓋提升旋轉機構、爐體旋轉或開出 爐頂加料裝置爐頂加料裝置電極夾持器電極夾持器 夾持電極的裝置；夾持電極的裝置；氣動控制；氣動控制；需減小接觸電阻；需減小接觸電阻；銅鋼復合水冷。銅鋼復合水冷。 爐頂加料裝置爐頂加料裝置加石灰、白云石，合加石灰、白云石，合金等金等簡易的加料

37、系統(tǒng)；簡易的加料系統(tǒng)；全自動加料系統(tǒng)；全自動加料系統(tǒng)； 自動系統(tǒng)國內普遍自動系統(tǒng)國內普遍問題較多。問題較多。爐門人工吹氧爐門人工吹氧 從從1 1根氧管到根氧管到3 3根氧管；根氧管；爐門吹氧機械手爐門吹氧機械手 強化供氧及安全生產(chǎn)；強化供氧及安全生產(chǎn)；爐壁氧燃槍爐壁氧燃槍( (可加二次燃燒可加二次燃燒) ) 輔助能量輔助能量; ;爐壁氧槍爐壁氧槍 可伸入式及固定式；可伸入式及固定式；EBTEBT氧槍氧槍 解決偏心爐的冷區(qū)及成分均勻；解決偏心爐的冷區(qū)及成分均勻；爐壁及煙道爐壁及煙道 的二次燃燒氧槍的二次燃燒氧槍 利用余熱、能量極限利用；利用余熱、能量極限利用；5.3 輔助供氧及燃燒設備輔助供氧及

38、燃燒設備電爐供氧示意圖（普通電爐）電爐供氧示意圖（普通電爐）應用轉爐氧槍的結構及設計原理；應用轉爐氧槍的結構及設計原理；超音速的氧氣射流，穿入熔池對熔池攪拌及脫碳；超音速的氧氣射流，穿入熔池對熔池攪拌及脫碳；廢鋼熔化形式主要是廢鋼落入熔池；廢鋼熔化形式主要是廢鋼落入熔池；在熔池表面一定距離噴吹；在熔池表面一定距離噴吹；具有二次燃燒的功能；具有二次燃燒的功能；存在問題：用氧安全，進料時氧槍點火困難，爐存在問題：用氧安全，進料時氧槍點火困難，爐內死角內死角。 1985年在巴登鋼鐵公司開始應用；最早的爐門機械吹氧裝置；同時具有噴吹石灰及噴吹碳粉造泡沫渣的功能。與水冷氧槍比 優(yōu)點：操作安全系數(shù)大，噴吹

39、角度大，可直接切割廢鋼。 缺點：吹氧管成本高，設備投資高。問題的提出問題的提出 1 1、提高電爐的輸入功率，特別是中小型電爐，、提高電爐的輸入功率，特別是中小型電爐，縮短冶煉時間，解決電爐連鑄問題；縮短冶煉時間，解決電爐連鑄問題；2 2 、解決電爐的冷區(qū)問題，特別是大中型電爐，、解決電爐的冷區(qū)問題，特別是大中型電爐，對鐵水煉鋼也不例外，起二次燃燒作用；對鐵水煉鋼也不例外，起二次燃燒作用； 燃料助熔燃料助熔 電爐爐壁氧燃（油、煤、燃氣）電爐爐壁氧燃（油、煤、燃氣）助助 熔及二次燃燒氧槍熔及二次燃燒氧槍 爐壁氧燃（油、煤、燃氣）助熔效果爐壁氧燃（油、煤、燃氣）助熔效果提高電爐的比功率輸入，提高生產(chǎn)

40、速率；提高電爐的比功率輸入，提高生產(chǎn)速率；利用爐壁模塊化控制噴射純氧，實現(xiàn)爐氣二次利用爐壁模塊化控制噴射純氧，實現(xiàn)爐氣二次燃燒。燃燒。熔化時間縮短熔化時間縮短101030min30min；降低冶煉電耗降低冶煉電耗4040100kwh/t100kwh/t；噸鋼降低成本噸鋼降低成本10103030元左右；元左右；金屬收得率提高金屬收得率提高1-21-2；噴嘴壽命大于噴嘴壽命大于10001000爐。爐。爐壁氧槍爐壁氧槍作用：最主要是熔化廢鋼，后來發(fā)現(xiàn)可以脫碳精煉、作用：最主要是熔化廢鋼，后來發(fā)現(xiàn)可以脫碳精煉、二次燃燒；二次燃燒；如果從效果看：伸縮式效果好；如果從效果看：伸縮式效果好；伸縮式的優(yōu)點及存

41、在的主要問題是：伸縮式的優(yōu)點及存在的主要問題是： 氧槍不使用時縮回，故受到保護；氧槍不使用時縮回，故受到保護； 噴槍深入爐內太長，噴槍頭結渣鋼，噴槍抽不回去。噴槍深入爐內太長，噴槍頭結渣鋼，噴槍抽不回去。 韶鋼韶鋼 consteelconsteel電爐使用伸縮式。電爐使用伸縮式。固定式燒嘴的優(yōu)點及存在的主要問題是：固定式燒嘴的優(yōu)點及存在的主要問題是： 技術簡單，使用方便，維修費用低；技術簡單，使用方便，維修費用低； 但脫碳速度受到一定限制。但脫碳速度受到一定限制。EBT EBT 氧槍氧槍 EBTEBT區(qū)是區(qū)是UHPUHPEAFEAF的冷區(qū)之一，該槍促進此區(qū)的冷區(qū)之一，該槍促進此區(qū)的廢鋼熔化，并

42、在出現(xiàn)熔池后，提高的廢鋼熔化，并在出現(xiàn)熔池后，提高EBTEBT區(qū)的熔區(qū)的熔池溫度，均勻熔池成分，實現(xiàn)池溫度，均勻熔池成分，實現(xiàn)COCO的再燃燒，采用的再燃燒，采用后冶煉時間可縮短后冶煉時間可縮短5 5分鐘。分鐘。 實際應用中，采用實際應用中，采用EBTEBT氧槍完全解決了氧槍完全解決了EBTEBT區(qū)區(qū)域的廢鋼在出鋼時還未熔化及偏心區(qū)溫度低造成域的廢鋼在出鋼時還未熔化及偏心區(qū)溫度低造成的出鋼口打不開等問題；的出鋼口打不開等問題； 出鋼時出鋼時EBTEBT區(qū)域的溫度及成分與爐門口區(qū)域溫區(qū)域的溫度及成分與爐門口區(qū)域溫度及成分相差無幾。度及成分相差無幾。電爐底吹系統(tǒng)電爐底吹系統(tǒng) 氣源使用氬氣或氮氣，壓

43、力氣源使用氬氣或氮氣，壓力1.01.01.6Mpa1.6Mpa，流量，流量Qmax=300Nl/minQmax=300Nl/min，氣體干燥。，氣體干燥。 吹氣量隨著熔化期、氧化期吹氣量隨著熔化期、氧化期而變化，流量范圍而變化，流量范圍10-10-300Nl/min300Nl/min；透氣磚壽命在；透氣磚壽命在400400500500爐爐/ /塊（進口磚）。塊（進口磚）。 系統(tǒng)可檢測透氣磚壽命，可系統(tǒng)可檢測透氣磚壽命，可采用手動和自動兩種工作方式采用手動和自動兩種工作方式。6 6 電爐除塵及爐渣處理電爐除塵及爐渣處理 電爐的煙塵以氧化期最大。設計按氧化期考慮。電爐的煙塵以氧化期最大。設計按氧化

44、期考慮。 電爐排出的電爐排出的COCO氣體只有氣體只有5 5。煙氣量大于轉爐。煙氣量大于轉爐。 電爐的煙氣不回收。電爐的煙氣不回收。 電爐密閉罩電爐密閉罩 第四孔排煙。第四孔排煙。 屋頂排煙。屋頂排煙。 爐渣主要是鋪路及部分回用。爐渣主要是鋪路及部分回用。7 電弧爐技術進步電弧爐技術進步 7.1 7.1電爐煙氣熱量利用技術電爐煙氣熱量利用技術 豎式電爐豎式電爐 雙殼電爐雙殼電爐 consteel 電爐電爐豎爐電弧爐豎爐電弧爐 豎爐電弧爐是豎爐電弧爐是Fuchs System Fuchs System 在在19921992年推出年推出的。它有一個廢鋼預熱系統(tǒng)，豎爐電弧爐可以的。它有一個廢鋼預熱系統(tǒng)，豎爐電弧爐可以是單豎爐或雙豎爐，也可以是直流的或交流的。是單豎爐或雙豎爐，也可以是直流的或交流的。 它用廢氣（它用廢氣（10001000以上）的潛熱和化學熱，以上）的潛熱和化學熱，加上在豎爐底部的氧燃燒嘴預熱裝在水冷豎爐內加上在豎爐底部的氧燃燒嘴預熱裝在水冷豎爐內的廢鋼料柱。與普通的爐子比較，其氧的廢鋼料柱。與普通的爐子比較，其氧燃燒嘴燃燒嘴的熱效更高。豎爐里至少可裝全爐廢鋼的的熱效更高。豎爐里至少可裝全爐廢鋼的40%40%，剩，剩下的廢鋼在開始熔化前直接加入爐內。下的廢鋼在開始熔化前直接加入爐內。雙殼電弧爐雙殼電弧爐 雙殼爐內有兩個