炼钢电弧炉的节电增产的有效措施

作者:安全管理网  来源:安全管理网 点击:  评论:  更新日期:2017年05月22日

炼钢电弧炉的用电单耗,在一定程度上反映了企业电炉炼钢的工艺和管理水平,它与炉料质量、布料情况、熔炼钢种和熔炼工艺等都有着十分密切的关系。近年来,全国各地都突出加强了电炉炼钢的节约用电工作,使电炉钢单耗逐年下降。各地采取的主要节电措施,大致有如下几点:
        (1)改进炼钢工艺、采用高功率炼钢法。为了缩短冶炼时间,许多企业打破了老式电炉的“三期”炼钢法。实行吹氧助熔、以氧代矿“熔氧合一”、沉淀脱氧、同炉渣洗等新的炼钢工艺,使熔炼时间大大缩短,有效地降低了电炉钢用电单耗。有的企业则采用提高单位装人量(即吨炉料)的输人功率,即采用高功率熔炼的办法来加大熔化功率,缩短熔化时间,降低熔化期电能消耗。如柳州某工程机械厂采用吹氧助熔的办法,在熔化期当炉门口炉料发红处于红热状态(900℃  ),炉料熔化到50%~70%左右时,用压力为(39.2~58.8) x104Pa的氧气吹氧助熔。先吹熔炉门两侧的炉料,再吹熔炉坡附近的炉料,最后吹炉膛中间的未熔炉料。根据该厂经验,吹氧助熔可以缩短熔化期20~30min,使吨钢单耗下降80~100kWh/t。该厂1.5t电弧炉节电规定:当炉内有熔化小池,炉门附近炉料开始发红,即可开始用压力为(29.4~39.2) x 104 Pa的氧气吹氧助熔;当炉料熔化至60%~70%时,将吹氧压力增大到(58.8~78.4) x 104Pa,直到熔化还原结束。另外,该厂在氧化期以吹氧脱碳代替分批加矿石脱碳,两者相比也取得了显著成效,使氧化期缩短10~20min,使钢液升温20℃左右,吨钢节电50~70kWh。沈阳某水泵厂采用同炉渣洗法工艺,在容量为1.5t的电弧炉上,进行了300多炉的试验研究,取得了明显的节电经济效果。经过用传统冶炼方法进行60多炉的对比试验表明:采用同炉渣洗法吨钢耗电由传统法的768kW1h,降低到632kWh;冶炼时间比传统冶炼方法缩短了27min,每吨钢的冶炼时间平均减少9.7min,炼钢效率提高22.8%;钢水质量稳定、化学成分和机械性能均达到部标准要求;炼钢成本由于电耗降低、冶炼时间缩短、炉子寿命延长.,盛钢桶寿命延长,比传统法消耗减少10%左右。  江苏扬州某缸套厂,将原3t电弧炉的650kVA电炉变压器,更改为1250kVA,采用高功率熔炼法,加大了熔化电流,使熔化期时间缩短了一半左右,使吨钢耗电大幅度降低。某机车车辆厂,在8t电弧炉扩大至13t容量时,为了不致造成功率等级水平下降。在仍然使用原3000kVA电炉变压器的情况下,采用不投人电抗器、过载运行的方式强化冶炼,也取得了很好的节电效果。为防止在熔化期由于电弧短路造成的电流冲击影响,该厂采取用吊芯来加固变压器线圈、增强抗电动力。同时改善了电极控制系统,使电极提升速度加快,以减少短路次数的办法来克服由于不投人电抗器运行而造成的影响。
           引进先进的电弧炉连续炼钢装备技术进一步实现节电、增产的目的:河南太行全利集团在仔细研究世界各国先进电炉炼钢技术经过近10年的研究积累,研制开发符合中国特色的连续炼钢技术装备-DP废钢预热电炉连续装料装置,该新型炼钢装备彻底改变了常规的电炉操作工艺。国产DP装备利用电弧炉排出的高温废气对送往炉中的炉料进行连续预热。国产DP装备可以实现电炉侧面连续加入炉料,同时在出钢时,炉内一般要保持1/3~1/2的留钢量,出钢后即刻连续送人炉料,继续下一次的冶炼。电极不直接加热炉料,国产DP连续输送装备其主要特点是连续加料、连续预热和连续冶炼。它通过连续给料和预热炉料节省了电能和化学能。电炉冶炼过程中熔池稳定,电气干扰小,车间内噪音较低,工作环境大为改善。该装备经过2004年河南舞钢90吨电炉首次工业实践后历经近10年的发展和完善,又先后取得在河北冀南特钢、湖北华鑫特钢、芜湖新兴铸管有限责任公司、越南DANA-Y钢铁公司、越南东南亚钢铁、印尼苏门答腊钢铁集团公司(Growth Steel Group)和世界顶尖的韩国浦项制钢POSCO集团公司等企业广泛采用 经过长期的工业实践,DP系列装备被确定具有以下工艺特点:在控制气体同时连续地给电炉加入金属原料(重和轻的废钢、生铁、HBI等) 并对其进行预热的过程。加入料是直接由废钢场地或轨道车装入传送带的。之后废钢被连续并自动地运至电炉,同时在预热传送带中由炉中的废气进行预热。一旦被预热,废钢将被送入电炉,在其中废钢将由钢液连续熔化。它允许连续的平熔池操作,这是其较传统的炉直接用电弧化钢的一个关键优势。与其它电炉工艺相比,DP系列装备工艺具有如下优势∶产量的增加15-30%、更少的电能消耗(吨钢节电80-100度)、更少的电极消耗、更少的人员配置、更少的耐材及维护成本、粉尘处理量减少了20%~30%、更低的生产成本、对环境的影响的减少和噪声的减少、电网紊乱减少、废钢收得率提高约2%。
         (2)加强炉料管理,采取饱和炉次、超装炉料、正确合理配装炉料等方法,减少各项热损失。电弧炉炼钢所用的原材料,大多为废钢铁、返回钢、生铁、精钢材、合金材料等以及脱氧剂、氧化剂、增碳剂、造渣材料,尤其是废钢铁,有大小、轻薄、高碳、低碳、合金与碳钢混杂在一起,使用保管时应尽量分类存放,不得混人泥砂杂物。炉料尺寸在条件允许的情况下,亦应按大、中、小分别堆放、装料时则宜合理搭配使用,以减少炉内“搭棚”现象,加快炉料的熔化。装料时,应按照“上疏下密、中间高四周低、炉口无大料”原则,以达到“穿快”、保证炉料顺利熔塌和熔化。底层装生铁,中间装厚钢料,四周装轻薄料,上层装钢、铁屑等,以保证炉温均匀,加速熔化。为了相对减少每吨钢的冶炼时间和渣量,减少炉体和水冷系统的蓄热、散热损失,每炉装料时应尽可能超装,通常小容量电弧炉,超装量可超过规定容量的40%~50%0
         (3)根据冶炼工艺的不同要求、合理配电。在精炼过程中,应掌握高温氧化,中温还原、低温浇铸的原则,以实现优质、低耗,在熔化期,通电起弧的10min内,宜用二级电压供电,以稳定电弧和减少弧光损坏炉盖,待电弧稳定后再用最大功率送电,以加速熔化。熔化后期,为保护炉墙、炉盖不受损伤,可适当减少输人功率,直至氧化期的中后阶段,由于氧化放热反应剧烈、放出大量化学反应热,钢液升温快,此时,可用小功率供电(中级电压与电流)。在还原期加人稀薄渣料后则应采用中级电压和大电流,加人碳粉后,再输人中等功率,待渣形成后,又输人小功率。采用上述供配电办法,可对降低电耗起到良好作用。
        (4)进行节电技术改造,降低用电设备损耗。某厂对31炼钢电弧炉短网硬排布置,由水平布置改为三角形布置,使A, B, C三相电抗基本相等,避免了出现过热点,减少了涡流损失,缩短了熔化时间。同时,该厂还将短网导线改为水冷电缆,降低了温度,减少了电热损失。其次,调整三相电极的布置。使其向炉子中心有40的倾斜,从而使电极熔化点温度集中,易形成熔池,加快熔化速度。也可采取改换电极夹头、降低夹头涡流损耗。有的企业原用电极夹头为铁夹头,涡流损耗大,经改换为铜夹头后,不但延长了夹头使用寿命,且使吨钢电耗下降约15kWh。为保持最佳电弧功率,使电极能快速准确地跟踪电弧状态的瞬间变化,调节电极位置以调节电极的弧隙长度,有的企业将电弧炉的电极驱动操纵装置,由转差电机改为可控硅小惯量电机驱动,从而使输人功率波动限制在最小范围内,降低了电能消耗。如大连某起重机厂,改用品闸管小惯量电机驱动装置后,使吨钢电耗下降2530kW h。有的企业则采用微机控制的品闸管-双绕组异步电动机调节系统改造原滑差电机电极驱动装置。使吨钢电耗由原730kVTh,降为638kW h,且使吨钢电极消耗减少0.9~1 kg。另外,对老式变压器进行更新,降低变压器损耗。一般老式变压器损耗高达8%~10%,而且输出档数少,难于制定合理的供电曲线,当更换为节能型电炉变压器后,损耗可降低4%~5%,在容量不变的情况下,可相应增加输人功率,使冶炼时间缩短,达到降低电耗的效果。为减少短网及变压器出线各连接部位的接触压降,还可在各连接接头处采用DG1型导电膏涂敷,以减少接头处功率损失。如福州某砂轮厂,在1000kVA电炉变压器二次侧接头处,变压器出线导电排对铜排、铜排与铜排、铜排与母线等处,涂敷导电膏后,电流为6000A时,平均接触压降仅为涂前的11.5%;三相的接头共可减少435.7W功率损耗,且接触压降稳定,铜排处温度达120℃以上,导电膏也无流失情况。此外,采用新型耐火材料延长炉子寿命,在渣线部位炉体改用镁碳砖砌筑,从而降低砌炉成本和电能消耗。在操作上,推行炉前化学成分快速分析、加快钢水测温、严格控制出炉钢水温度、快速装料等,也都是行之有效的降耗节电措施。
        (5)采用磁镜直流电弧炉代替交流电弧炉。电弧炉采用直流供电,具有电弧稳定,短网压降小,磁路涡流损耗小,电弧的热交换效率高,对电网无频繁的工作短路电流冲击等优点。它与常规的三相交流电弧炉炼钢相比,可使冶炼熔化期缩短60%,电耗减少22%,且使脱磷脱硫速度加快。太原某重型机器厂于1985年将一台拟报废的电弧炉改装为磁镜直流电弧炉,至今已炼出优质钢6万多吨,吨钢电耗显著下降,以往该厂历史纪录单炉最佳电耗在509kW h/t以上,现在单炉电耗大多在400~500kWh/t之间,最低单耗曾达315.76kWh/ t。改造前该炉年平均单耗为679kWh/ t,改后降为年平均584.6kWh/t。且冶炼速度加快,由过去每日最多炼4炉钢增加到每日炼7炉钢,使用合格电极的月份吨钢耗电极也比改造前下降10%~17%,砌炉用镁砂平均吨钢消耗比改造前减少8%,功率因数由0.85上升到0.92,且三相电流平衡、电弧稳定,噪声显著降低。(河南太行全利重工李勇搜索编辑)
                                                              
       

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