优化生产工艺 实现高效电炉炼钢

    在高功率电弧炉炼钢领域,最新研究成果首推海外某公司研制成功的“UltimateEAF(终极电弧炉)”。其特点包括用于单料斗加料的高外壳、超高功率供电、精炼复合燃烧器和强化工艺控制。

　　该公司凭借自己在电弧炉炼钢方面的专门技术和强大的设备制造能力,成功研究出了UltimateEAF。它很容易与该公司电弧炉炼钢方面的所有技术配合使用。新技术包括Simetal自动控制超高功率供电(高至1500kVA/t钢水)、能增强EAF(电弧炉)性能且具有精炼复合燃烧器RCB(RefiningCombinedBurner)技术的氧喷、一组设计数据和与炉子相关的操作改进数据、机械设备、动力提供、水冷部件、机器人系统和测量系统以及除尘设备。所有设备的数理逻辑能够非常仔细地检测识别错误并避开操作薄弱环节。所有设备和系统的容量能全量程调整以确定最佳生产工艺,从而实现生产最优化目标。

　　增加Ultimate炉子高度和增大炉子直径容易实现废钢单斗加入。配合废钢料斗自动预定位可节约进料时间约2分钟。炉内废钢可同时加热,因此熔化操作一旦开始便可加快废钢熔化速度,缩短熔化时间。较大容积的炉子可装入并冶炼各种比例的混合炉料,从100%的废钢到废钢DRI/HBI和铁水混合料。与普通炉子相比,Ultimate炉可输入高功率而不损坏耐火材料和水冷部件。具有很大熔池表面积的Ultimate炉,在化学熔化能力和快速而高效的精炼脱硫能力方面具有明显优势。

　　钢水温度自动测量、电炉主控室视频自动出钢控制、机器人炉渣检测等,使Ultimate炉的操作变得简单而容易。后序操作,如机器人钢水取样、出渣口和出钢口清扫则可大大降低操作危险性。

　　所有技术改进导致电弧炉总的热循环周期缩短,从而使较小炉子的生产率比得上较大炉子的生产率。例如,一座120吨Ultimate炉的生产能力比普通EAF高50%,其年产量与一座180吨的普通EAF相当。然而较小炉子能明显减少基础投资和起重机、钢包和附属设备的费用。此外，应用现代计算程序计算后发现,UltimateEAF的停电时间显著减少，而且生产效率稳定提高。

　　设计特点

　　UltimateEAF的设计特点是高端炉墙外壳采用可分式设计。上部炉壳分为水冷钢板区和铜滚板嵌镶区,下部炉壳采用耐火砖炉衬。水冷炉顶系自承重设计。炉顶提升系统采用单点支承,能快速而有效升降,有利废钢加入。采用三梭柱滚子导向系统控制电极,移动容易且可减少摆动。

　　RCB技术。UltimateEAF能够高性能操作,其关键原因之一是使用了RCB技术。RCB装置由煤气氧燃烧器、超声氧和碳喷射系统组成。将RCB装置安装在EAF水冷培渣区以上坚固的鼻形嘴内,可确保其不被废钢损坏或堵塞,从而长期、高效而稳定运行。RCB燃烧器可使用天然气、液化石油气和焦炉煤气。采用环形引燃火舌以防止燃烧器喷溅,同时降低堵塞敏感性。

　　使用RCB技术后,以下系统和工艺优势已成功实现：被防护火焰围绕的超声氧气流能保持层状,渣液或钢液也不产生喷溅;热燃烧煤气有足够时间穿透并预热废钢;由于装置的特殊设计,层状氧气流的角度和长度以及防护火焰的特点,氧气流喷入钢液熔池的效果远远高于其他系统;后燃烧反应减少了供电时间,节约了电能;多点全自动喷碳使整个炉内产生了可保护炉衬的泡沫渣,从而允许在废钢熔化期内进行长电弧操作;采用碳喷射完全控制炉渣氧化,降低了渣中氧化铁含量,从而提高了全金属收得率;未增加对置面炉墙或炉底耐火砖的磨损;超声氧枪多点布置促进熔池钢水强烈搅拌,有利钢液温度和成分均匀。

　　电气设备。为了给炉内输入最大电力,电能分配设计必须小心而严格。供给炉子的强大电力是通过一台电炉配电装置(由一个引入段和两个断路器段组成)实现的。一台120吨UltimateEAF变压器数据如下：额定功率为150MVA、第2段额定电压为740V～1350V、第3段额定电流为78kA。为稳定炉内电弧,将装有OTLC(OnLoadTapChang?鄄er)功率为55MVA的串联电抗器联接到变压器中间绕组,使电极控制系统既在最佳状态下运行又能稳定供电,且减少电极消耗。

　　自动化。1级：全球已有100多台EAF和钢包炉安装了1级自动控制系统,足以证明它的性能可靠。该系统由SiemeticS7和WinCC或选择件PCS7组成。控制EAF的其他自动化系统有数字电极管理系统SimeltAC和泡沫渣管理系统。

　　2级工艺最优化：使用该系统可以控制监视电炉生产过程从而实现生产工艺最优化,确保操作可靠性。通过先进技术(包含计划数据处理、生产控制、工艺设定值、工艺模型和数据跟踪)的应用,可提高炉子的生产效率,降低生产成本。若干EAF模型很好地帮助了操作者实现各道工序良好操作。实践证明,安装第2级工艺最优化系统使众多生产者获得了实惠。例如,缩短了10分钟冶炼时间,节约了5%的能源,降低了10%的消耗,同时提高了钢的质量。

　　运行成果

　　俄罗斯NSMMZ钢铁厂的120吨Ul?鄄timateEAF。提供给俄罗斯NSMMZ钢铁厂的一座120吨EAF配有多台RCB装置、氧气燃烧器和碳喷枪。变压器额定功率为120MVA。由于下游连铸机钢包六角转台容量的限制,工厂试生产的前9个月,炉产量降为90吨。正式投产后应用了Ultimate技术,例如废钢单斗进料(炉子容量的65%)、高功率输人(功率120MVA)等,每天产钢40炉。几个月后,工厂安装了具备Ultimate技术的所有设备,同时改进了钢包六角转台,炉产量达到120吨。

　　亚洲钢铁生产商的300吨UltimateEAF。提供给亚洲某钢厂的一座300吨EAF也配有数台RCB装置、燃烧喷射器和碳喷射器。该炉子使用的变压器系全球最大,额定功率为240MVA,第2段电压超过1600V。投产一个月后每天产钢17炉，投产4个月后每天产钢23炉,周产钢量达4.5万吨。实践证明，采用Ultimate技术,产钢量会直线上升。

　　依靠自己的技术(包括电极控制系统、电力供应系统、技术、泡沫渣管理器)，以及所有工程和EAF全套设备制造能力,海外某公司研制成功了一整套被称为UltimateEAF的新型通用电弧炉设备以满足生产者对高生产率、低成本、高安全性和高的操作稳定性的要求,并广泛用于碳钢、不锈钢和特殊钢的冶炼。