電爐冶煉工藝.ppt

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1、電爐煉鋼工藝朱榮ElectricArcFurnaceSteelmakingProcess授課內(nèi)容電爐煉鋼工藝的發(fā)展歷程電爐煉鋼的能量來(lái)源及熱平衡電爐煉鋼原料及物料平衡電爐冶煉工藝電爐冶煉的主輔設(shè)備電爐除塵及爐渣處理電爐技術(shù)進(jìn)步1電爐煉鋼工藝的發(fā)展歷程1905年第一臺(tái)5噸工業(yè)煉鋼電爐建成（德國(guó)人R.Linberg）1936年德國(guó)制造了可爐蓋旋轉(zhuǎn)的煉鋼電爐1936年美國(guó)建成了當(dāng)時(shí)最大的100噸煉鋼電爐1964年美國(guó)碳化物公司(W.E.Schwabe)和西北鋼鐵線材公司(C.G.Robinson)提出電爐超高功率概念(UltraHighPo

2、wer簡(jiǎn)稱UHP)，電爐工業(yè)開(kāi)始走向輝煌。開(kāi)始與轉(zhuǎn)爐競(jìng)爭(zhēng)。1990年后，電爐煉鋼技術(shù)取得了重大進(jìn)展。煉鋼技術(shù)的進(jìn)步主要進(jìn)步集中在電爐煉鋼領(lǐng)域。世界粗鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)情況礦石經(jīng)高爐/轉(zhuǎn)爐流程而成粗鋼的單位能耗高于700kgce/t，隨氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼能耗僅為“零”，但高爐和煉焦工序能耗高。同時(shí)也是污染環(huán)境的大戶。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270kgce/t，而污染的產(chǎn)生及其治理更遠(yuǎn)優(yōu)于高爐/轉(zhuǎn)爐流程。采用廢鋼作原料的電爐煉鋼，流程短，生產(chǎn)率高，全員勞動(dòng)生產(chǎn)率高達(dá)4000t/（人·a），幾乎是高爐/轉(zhuǎn)爐流程的3-4倍。社會(huì)大量

3、廢鋼的積累，廢品的再循環(huán)利用。電爐煉鋼的優(yōu)勢(shì)2電爐煉鋼的能量來(lái)源及熱平衡電能。化學(xué)能。包括元素氧化及爐氣燃燒帶來(lái)的化學(xué)熱、輸入燃料帶來(lái)的外來(lái)化學(xué)熱。物理熱。鐵水或預(yù)熱廢鋼帶入的。2.1供電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。電爐變壓器將高壓電轉(zhuǎn)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。分常規(guī)功率供電(RP，rule)、高功率供電(HP)、超高功率供電，700KVA/t以上(UltraHighPower,簡(jiǎn)稱UHP)。電污染、噪音。直流供電：一根頂電極和一根底電極。供電水平帶來(lái)的技

4、術(shù)進(jìn)步供電技術(shù)的發(fā)展直流電弧爐消除爐襯熱點(diǎn)問(wèn)題，減少電極消耗，攪拌熔池消除偏??；減少對(duì)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(duì)電網(wǎng)干擾無(wú)功功率靜止式動(dòng)態(tài)補(bǔ)償消除或減弱電弧爐冶煉冶煉中電負(fù)荷造成的電壓波動(dòng)與諧波對(duì)電網(wǎng)的危害降低閃爍和諧波冶煉過(guò)程計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制按冶金模型、熱模型進(jìn)行最佳配料、電熱平衡、最佳控制功率等計(jì)算，實(shí)現(xiàn)控制、管理、決策合理電氣工作點(diǎn)動(dòng)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(shí)，也可進(jìn)行電弧爐綜合控制解決電弧爐供電三相不平衡問(wèn)題，減少對(duì)電網(wǎng)沖擊普通

5、功率與超高功率電弧爐工作點(diǎn)供電時(shí)間確定C噸鋼電耗，kWh/tW鋼水總重，tP電爐變壓器容量，kV.AΨ變壓器利用率，T0非通電時(shí)間，min化學(xué)反應(yīng)熱在電爐能量輸入中占了相當(dāng)大的比例，達(dá)到30％；特別是電爐使用鐵水后，化學(xué)熱的比例達(dá)到40%以上，這是現(xiàn)代電弧爐煉鋼工藝的一個(gè)特點(diǎn)；在變壓器確定后，是電爐提高生產(chǎn)節(jié)奏及節(jié)能降耗的重要手段。2.2化學(xué)能在吹氧條件下，熔池中各元素氧化1kg時(shí)所產(chǎn)生的理論熱值3.3物理熱主要是電爐加鐵水工藝的采用。根據(jù)國(guó)內(nèi)電爐的現(xiàn)狀，提升電爐與轉(zhuǎn)爐的競(jìng)爭(zhēng)力，節(jié)電及提高冶煉節(jié)奏。電爐鋼質(zhì)量的要求。廢鋼預(yù)熱到600度

6、以上。電爐總能量(熱)平衡（全廢鋼）現(xiàn)代電爐總能量(熱)平衡(裝鐵水30-40%)3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，配加10－30％左右的生鐵塊；現(xiàn)代電弧爐煉鋼使用的其它原料還有：除冷生鐵外，直接還原鐵（DRI，HBI）、熱鐵水、碳化鐵等；電弧爐煉鋼的原料構(gòu)成對(duì)其工藝、裝備、指標(biāo)等有決定性影響；不同原料結(jié)構(gòu)下的生產(chǎn)過(guò)程是不可比的?；蛘哒f(shuō)只有原料結(jié)構(gòu)相當(dāng)?shù)那闆r下才是可比較的。廢鋼scrap電爐煉鋼廢鋼是基本原料，廢鋼原料需進(jìn)行鑒別、分類(lèi)管理和打包、剪切等處理。當(dāng)前電爐煉鋼使用廢鋼原料的最大問(wèn)題是金屬殘留元素

7、，主要是殘留的Ni，Cr，Mo等合金元素和Cu，Sn，Bi，Sd，Pb等有害元素。它們?cè)陔姞t煉鋼過(guò)程中尚無(wú)有效方法去除，殘留在鋼材中造成種種危害，并在廢鋼循環(huán)再利用過(guò)程中不斷積累。目前采用的對(duì)策主要有：①加強(qiáng)廢鋼管理；②廢鋼預(yù)加工；③冶煉過(guò)程配加其他鐵源，稀釋殘留元素的濃度。設(shè)備及人員安全問(wèn)題。其它金屬料冷生鐵：配碳、稀釋殘留元素、渣量增加直接還原鐵：粒狀直接還原鐵（DRI）和塊狀熱壓塊（HBI）鐵水：配加10％的熱鐵水，帶入的物理熱約為25kwh/t-steel，化學(xué)熱約40-50kwh/t-steel，鐵水熱裝工藝。碳化鐵(Fe3

8、C)：技術(shù)問(wèn)題，不能大量生產(chǎn)。原料中殘余元素?DRI：Cu、Sn平均在0.005%以下；?鐵水：02%、Sn為0.005－0.01%；?廢鋼：Cu平均含量達(dá)0.35%以上，是鋼中殘余有害金屬元素的最主要來(lái)源。石灰等材料的