電爐煉鋼工藝優(yōu)化

1、1電爐煉鋼工藝優(yōu)化電爐煉鋼工藝優(yōu)化摘要：要：針對國內(nèi)電弧爐煉鋼技術(shù)存在的問題，探討了電弧爐煉鋼強化工藝：改善爐料結(jié)構(gòu)，優(yōu)化冶煉工藝，開發(fā)環(huán)保技術(shù)。關鍵詞：關鍵詞：電爐；廢鋼；直接還原鐵；環(huán)保1前言由于電爐鋼的投資少，勞動生產(chǎn)率高，經(jīng)濟規(guī)模小且對環(huán)境的影響小，因此，近年來，電爐正在迅速發(fā)展，電爐鋼的增長遠遠高于氧氣轉(zhuǎn)爐鋼的增長。自20世紀90年代以來，國內(nèi)先后引進了30多座先進的超高功率電弧爐，但與世界先進水平相比，仍存在不足和差距，主要

2、表現(xiàn)在：（1）高水平的裝備，低水平運行。廢鋼預熱效率低，爐襯壽命低，偏心底出鋼自然開澆率低，連澆爐數(shù)低及鑄坯熱送比例低。（2）一條短流程生產(chǎn)線投產(chǎn)后形成一流的裝備，二流的工藝，三流的原料等被動局面。廢鋼爐料質(zhì)量差，裝料次數(shù)多、時間長；熔氧結(jié)合工藝效果差，跟不上超高功率電弧爐的節(jié)奏；泡沫渣操作不穩(wěn)定，發(fā)泡厚度低、維持時間短，難以實現(xiàn)長弧操作等。（3）配套技術(shù)不完善。如氧—燃燒嘴、機械手氧槍及二次燃燒等國外已成熟的技術(shù)，國內(nèi)大多數(shù)沒有采用，

3、少數(shù)采用的，效果不理想。（4）環(huán)境污染嚴重。大部分超高功率電弧爐有排煙除塵設備，但效果不理想，電爐噪音急待解決。電爐高溫煙氣浪費，廢渣的回收利用幾乎為空白及電網(wǎng)公害、用電質(zhì)量低下等。因此，有必要對電弧爐煉鋼工藝作進一步探討，以實現(xiàn)工藝效果的最佳化。2電弧爐煉鋼工藝優(yōu)化電弧爐煉鋼工藝優(yōu)化2.1優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)2.1.1廢鋼高溫預熱該項技術(shù)利用廢氣顯熱或燃燒熱將廢鋼預熱到較高溫度、然后以連續(xù)或半連續(xù)上料方式加入電爐。對于這種廢鋼高溫預熱技術(shù)，其

4、功能要求有：防止廢鋼在高溫預熱時粘○1結(jié)；提高預熱效率；預防廢氣中未燃CO的安全措施；預防二惡英及難聞氣體的措施；○2○3○4設備上要求裝爐廢鋼形狀的自由度增大；開發(fā)經(jīng)濟的、緊湊式、耐磨損設備?！?為此，應加大以下技術(shù)開發(fā)：挖掘吹氧潛力，控制廢氣溫度；向燃燒室添加廢鋼○1○2的技術(shù)和廢氣燃燒技術(shù)；CO防爆技術(shù)；廢氣處理技術(shù)；利用夾具、推桿等裝置，○3○4○5穩(wěn)定地完成各種形狀廢鋼上料操作；設備冷卻及耐火材料選擇?！?電爐煙氣含熱占其總支

5、出熱的17%~18%，應利用其預熱廢鋼降低電耗，近幾年國外開發(fā)出幾種利用煙氣余熱并外加一次能源的新型電爐：雙殼豎爐電爐（CSF）、單殼豎爐電爐（SSF）、連續(xù)弧豎爐電爐（CONTIARC）。這些新型電爐有如下特點：（1）使用雙或單爐殼，并在爐頂預熱廢鋼；（2）除利用煙氣余熱外，采用天然氣或油、煤、碳粉等和氧氣結(jié)合預熱廢鋼和冶煉，其中CONTIARC（90MVA）的煙氣余熱利用率最高，達90%；（3）電能消耗明顯降低，但如加上非電能的總能

6、耗，與一般UHP電爐相差并不太多，其主要意義在于使用一次能源代替電能，提高能源利用率；（4）CONTIARC密封性較好，熱效率較高，性能優(yōu)于其它兩種。SSF雖占地較小，但其橢圓形爐殼的爐內(nèi)壁熱負荷不夠均勻，會影響變壓器功率的發(fā)揮，且出鋼口在爐內(nèi)維3素收得率。降低鋼中[H]及[N]含量；用DRI煉優(yōu)質(zhì)合金鋼熱變形能力良好，適合于作○4○5深沖鋼板；用煤基回轉(zhuǎn)窯法生產(chǎn)DRI可不經(jīng)冷卻筒直接熱裝電爐，可提高電爐生產(chǎn)率與○6降低噸鋼電耗。在我國

7、，煤炭資源豐富，而石油及天然氣供需不平衡，因此，發(fā)展煤基直接還原鐵更適合我國資源條件。煤基直接還原流程成熟的工藝是德國的SLRN法、英國的DRC法、法國的Codir法等。國內(nèi)本鋼南芬礦、遼陽棉花堡礦、山東金嶺礦、太鋼尖山礦、陜西大南溝礦、安徽霍邱礦及海南礦均符合DRI要求，有一定資源條件。目前遼寧喀左縣、吉林樺甸、河南登封、魯中礦山公司等地正在推廣回轉(zhuǎn)窯直接還原技術(shù)。天津大無縫鋼管廠引進英國Davy公司關鍵技術(shù)及設備，興建了年產(chǎn)30萬t

8、DRI的兩條φ5m80m回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線。直接還原鐵技術(shù)發(fā)展動向：1）熱壓鐵塊（HBI）。經(jīng)還原工藝生產(chǎn)的直接還原鐵在高溫狀態(tài)下壓縮成形好，成為高體積密度的型塊，且具有高的導電率和熱傳導率。高密度意味著可促進熔化和減少氧化所造成的鐵損。而且熱壓鐵塊在煉鋼操作中具有降低鋼中殘余元素和硫含量的稀釋效果。近幾年來，全世界所生產(chǎn)的直接還原鐵中熱壓鐵塊的比例在逐年增加。2）碳化鐵（Fe3C）。碳化鐵是以鐵精礦粉為原料，用合成煤氣（用部分轉(zhuǎn)化的天然氣合

9、成）在流態(tài)化床中反應生成的產(chǎn)品，反應式為：3Fe2O3＋5H2＋2CH4=2Fe3C＋9H2O碳化鐵具有不自燃、流動性好的特點，它含磷、硫低，碳含量高，冶金性能好，其成本低于海綿鐵和熱壓鐵塊，是一種理想的煉鋼原料。我國的海南、新疆、四川等地有較大的天然氣和鐵礦貯量，尤其是國外優(yōu)質(zhì)鐵礦的大量進口，這些為我國生產(chǎn)碳化鐵提供了客觀的資源條件。電爐鋼廠可采用直接還原鐵＋生鐵＋廢鋼的爐料結(jié)構(gòu)，根據(jù)鋼質(zhì)量要求和直接還原鐵的價格，考慮合適的配加量以滿

10、足冶煉優(yōu)質(zhì)鋼的要求和解決廢鋼不足問題。采用30%~40%的熱鐵水＋廢鋼的爐料結(jié)構(gòu)，有利于提高電爐鋼的質(zhì)量和降低電耗及成本，這也是一種解決廢鋼短缺的合理對策。2.2優(yōu)化冶煉工藝單元工序的技術(shù)進步在于順應系統(tǒng)總體優(yōu)化的要求，電爐煉鋼是電爐鋼廠的上流工序，是全廠生產(chǎn)順利流暢的前提。優(yōu)化電爐冶煉工藝的指導思想是以保證質(zhì)量為基礎，以提高生產(chǎn)率為目標，在實現(xiàn)電爐冶煉—連鑄匹配的同時使各項消耗和成本大幅度降低。近年來先進電爐鋼廠采取的技術(shù)措施如圖1所

11、示。(1)電弧爐的功能分化現(xiàn)代電弧爐冶煉工藝，改變了傳統(tǒng)的“老三期”一統(tǒng)到底的落后工藝路線，變成廢鋼預熱（SPH）—超高功率電弧爐（UHP）—二次精煉（SR）配合連鑄或連軋，形成高效節(jié)能的“短流程”優(yōu)化流程，見圖2。其中把熔化期的一部分任務分出去，采用廢鋼預熱，再把還原期的任務移到爐外，采用熔氧期合并的快速冶煉工藝。（2）強化用氧為降低電耗采用氧燃燒嘴和氧碳噴吹強化冶煉，這兩項措施可使UHP電爐冶煉周期縮短到1h左右，并可分別降低電耗3