电弧炉炼钢工艺技术与设备

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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1905年第一台5吨工业炼钢电炉建成（德国人R.Linberg）1936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100吨炼钢电炉1964年美国碳化物公司(W.E.Schwabe)和西北钢铁线材公司(C.G>Robinson)提出电炉超高功率概念(UltraHighPower简称UHP)，电炉工业开始走向辉煌。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

2、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弧炉工艺，流程短，生产率高，全员劳动生产率高达2700~4000t/（人·a），几乎是高炉—转炉流程的3~4倍。电炉炼钢的其它优势我国钢铁行业2010年能耗构成的预测值，矿石经高炉/转炉流程而成粗钢的单位能耗高于600kgce/t，其中氧气转炉炼钢工序能耗仅为10kgce/t，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，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能耗仅为270kgce/t，而污染的产生及其治理更远优于高炉/转炉流程。世界粗钢产量增长情况世

3、界钢产量预测电弧炉技术的发展2电炉炼钢主体设备介绍机械设备炉壳、炉门、出钢槽或偏心炉底出钢、炉盖，分水冷和耐材电极夹持器、电极升降装置炉盖提升旋转机构、炉体旋转或开出排烟除尘装置炉顶加料装置电气设备变压器电抗器短网隔离开关及高压断路器电极升降自动调节装置3电炉炼钢的能量来源电能化学能。包括炉料带来的物理热及氧化带来的化学热、外来输入的燃料。传统电炉总能量平衡电能410kWh/t(65%)烧嘴40kWh/t(6%)化学反应180kWh/t(29%)总能量630kWh/t=100%钢380kWh/t(60%)废气140kWh/t(22%)损失10kWh

4、/t(2%)冷却50kWh/t(8%)渣50kWh/t(8%)现代电炉总能量平衡(装铁水)3.1供电年代流程变迁技术指标进步相关/配电气运行功率级别变压器容量/产品套技术-400kVA/t冶炼周期:180min高电压60年代RP-EAFMC吨钢电耗:630kwh/t烧嘴大电流-400kVA/t30MVA/特殊钢,合金钢电极消耗:6.5kg/t短弧二次冶金低电压70年代UHP1-EAFLFCC(S)BR水冷炉壁大电流-500kVA/t50MVA/30万吨/棒线材DRI更短弧高电压80年代UHP2-EAFLFCCRLF/EBT小电流-70

5、0kVA/t70MVA/50万吨/扁平材,管材泡沫渣长弧冶炼周期:40min竖炉/用氧更高电压90年代UHP3-EAFLFCCCR吨钢电耗:230kwh/t双炉壳小电流>800kVA/t100MVA/100万吨/纯净钢,热带电极消耗:1.1kg/t连续加料更长弧供电技术发展直流电弧炉消除炉衬热点问题，减少电极消除偏弧；减少消耗，搅拌熔池对电网冲击高阻抗电弧利用泡沫渣埋弧操作、提高变提高功率因数，炉压器水平，降低电极消耗减轻对电网干扰无功功率静消除或减弱电弧炉冶炼冶炼中电降低闪烁和谐波止式动态补负荷造成的电压波动与谐波对电偿网的危害冶炼过程计按冶

6、金模型、热模型进行最佳合理电气工作点算机自动化配料、电热平衡、最佳控制功动态选择、保证控制率等计算，实现控制、管理、合理供电制度执决策行智能电弧炉利用人工智能，具有三相意识，解决电弧炉供电也可进行电弧炉综合控制三相不平衡问题，减少对电网冲击普通功率与超高功率电弧炉工作点配电操作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，电功率的调节称为配电操作。配电操作分：送电、停电、调换电压、调节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冶炼时间及降低电耗是非常重要的。供电时间确定1.C吨钢电耗，kWh/t2.W钢水

7、总重，t3.P电炉变压器容量，kV.A4.变压器利用率，5.非通电时间，min3.2供氧炉门人工吹氧从1根氧管到3根氧管；炉门吹氧机械手强化供氧及安全生产；炉壁氧燃枪(可加二次燃烧)辅助能量;EBT氧枪解决偏心炉的冷区及成分均匀；炉壁氧气碳粉喷吹模块可伸入式及固定式；炉壁及烟道的二次燃烧氧枪利用余热、能量极限利用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

8、各元素氧化1kg时所产生的理论热值反应热相对成本*元产物kJ/kgkwh/kg（参考值）素AlAl2O330.9958.6