煉鋼電弧爐的節(jié)電增產(chǎn)的有效措施?

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　　問(wèn)題：

　　煉鋼電弧爐的節(jié)電增產(chǎn)的有效措施?

　　答疑：

　　煉鋼電弧爐的用電單耗，在一定程度上反映了企業(yè)電爐煉鋼的工藝和管理水平，它與爐料質(zhì)量、布料情況、熔煉鋼種和熔煉工藝等都有著十分密切的關(guān)系。近年來(lái)，全國(guó)各地都突出加強(qiáng)了電爐煉鋼的節(jié)約用電工作，使電爐鋼單耗逐年下降。各地采取的主要節(jié)電措施，大致有如下幾點(diǎn):

　　(1)改進(jìn)煉鋼工藝、采用高功率煉鋼法。為了縮短冶煉時(shí)間，許多企業(yè)打破了老式電爐的“三期”煉鋼法。實(shí)行吹氧助熔、以氧代礦“熔氧合一”、沉淀脫氧、同爐渣洗等新的煉鋼工藝，使熔煉時(shí)間大大縮短，有效地降低了電爐鋼用電單耗。有的企業(yè)則采用提高單位裝人量(即噸爐料)的輸人功率，即采用高功率熔煉的辦法來(lái)加大熔化功率，縮短熔化時(shí)間，降低熔化期電能消耗。如柳州某工程機(jī)械廠采用吹氧助熔的辦法，在熔化期當(dāng)爐門(mén)口爐料發(fā)紅處于紅熱狀態(tài)(900℃ )，爐料熔化到50%~70%左右時(shí)，用壓力為(39.2~58.8) x104Pa的氧氣吹氧助熔。先吹熔爐門(mén)兩側(cè)的爐料，再吹熔爐坡附近的爐料，最后吹爐膛中間的未熔爐料。根據(jù)該廠經(jīng)驗(yàn)，吹氧助熔可以縮短熔化期20~30min，使噸鋼單耗下降80~100kWh/t。該廠1.5t電弧爐節(jié)電規(guī)定:當(dāng)爐內(nèi)有熔化小池，爐門(mén)附近爐料開(kāi)始發(fā)紅，即可開(kāi)始用壓力為(29.4~39.2) x 104 Pa的氧氣吹氧助熔;當(dāng)爐料熔化至60%~70%時(shí)，將吹氧壓力增大到(58.8~78.4) x 104Pa，直到熔化還原結(jié)束。另外，該廠在氧化期以吹氧脫碳代替分批加礦石脫碳，兩者相比也取得了顯著成效，使氧化期縮短10~20min，使鋼液升溫20℃左右，噸鋼節(jié)電50~70kWh。沈陽(yáng)某水泵廠采用同爐渣洗法工藝，在容量為1.5t的電弧爐上，進(jìn)行了300多爐的試驗(yàn)研究，取得了明顯的節(jié)電經(jīng)濟(jì)效果。經(jīng)過(guò)用傳統(tǒng)冶煉方法進(jìn)行60多爐的對(duì)比試驗(yàn)表明:采用同爐渣洗法噸鋼耗電由傳統(tǒng)法的768kW1h，降低到632kWh;冶煉時(shí)間比傳統(tǒng)冶煉方法縮短了27min，每噸鋼的冶煉時(shí)間平均減少9.7min，煉鋼效率提高22.8%;鋼水質(zhì)量穩(wěn)定、化學(xué)成分和機(jī)械性能均達(dá)到部標(biāo)準(zhǔn)要求;煉鋼成本由于電耗降低、冶煉時(shí)間縮短、爐子壽命延長(zhǎng).，盛鋼桶壽命延長(zhǎng)，比傳統(tǒng)法消耗減少10%左右。 江蘇揚(yáng)州某缸套廠，將原3t電弧爐的650kVA電爐變壓器，更改為1250kVA，采用高功率熔煉法，加大了熔化電流，使熔化期時(shí)間縮短了一半左右，使噸鋼耗電大幅度降低。某機(jī)車(chē)車(chē)輛廠，在8t電弧爐擴(kuò)大至13t容量時(shí)，為了不致造成功率等級(jí)水平下降。在仍然使用原3000kVA電爐變壓器的情況下，采用不投人電抗器、過(guò)載運(yùn)行的方式強(qiáng)化冶煉，也取得了很好的節(jié)電效果。為防止在熔化期由于電弧短路造成的電流沖擊影響，該廠采取用吊芯來(lái)加固變壓器線圈、增強(qiáng)抗電動(dòng)力。同時(shí)改善了電極控制系統(tǒng)，使電極提升速度加快，以減少短路次數(shù)的辦法來(lái)克服由于不投人電抗器運(yùn)行而造成的影響。

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　　引進(jìn)先進(jìn)的電弧爐連續(xù)煉鋼裝備技術(shù)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)電、增產(chǎn)的目的：河南太行全利集團(tuán)在仔細(xì)研究世界各國(guó)先進(jìn)電爐煉鋼技術(shù)經(jīng)過(guò)近10年的研究積累,研制開(kāi)發(fā)符合中國(guó)特色的連續(xù)煉鋼技術(shù)裝備-DP廢鋼預(yù)熱電爐連續(xù)裝料裝置,該新型煉鋼裝備徹底改變了常規(guī)的電爐操作工藝。國(guó)產(chǎn)DP裝備利用電弧爐排出的高溫廢氣對(duì)送往爐中的爐料進(jìn)行連續(xù)預(yù)熱。國(guó)產(chǎn)DP裝備可以實(shí)現(xiàn)電爐側(cè)面連續(xù)加入爐料,同時(shí)在出鋼時(shí)，爐內(nèi)一般要保持1/3~1/2的留鋼量,出鋼后即刻連續(xù)送人爐料,繼續(xù)下一次的冶煉。電極不直接加熱爐料,國(guó)產(chǎn)DP連續(xù)輸送裝備其主要特點(diǎn)是連續(xù)加料、連續(xù)預(yù)熱和連續(xù)冶煉。它通過(guò)連續(xù)給料和預(yù)熱爐料節(jié)省了電能和化學(xué)能。電爐冶煉過(guò)程中熔池穩(wěn)定,電氣干擾小,車(chē)間內(nèi)噪音較低,工作環(huán)境大為改善。該裝備經(jīng)過(guò)2004年河南舞鋼90噸電爐首次工業(yè)實(shí)踐后歷經(jīng)近10年的發(fā)展和完善，又先后取得在河北冀南特鋼、湖北華鑫特鋼、蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司、越南DANA-Y鋼鐵公司、越南東南亞鋼鐵、印尼蘇門(mén)答臘鋼鐵集團(tuán)公司(Growth Steel Group)和世界頂尖的韓國(guó)浦項(xiàng)制鋼P(yáng)OSCO集團(tuán)公司等企業(yè)廣泛采用 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的工業(yè)實(shí)踐，DP系列裝備被確定具有以下工藝特點(diǎn)：在控制氣體同時(shí)連續(xù)地給電爐加入金屬原料(重和輕的廢鋼、生鐵、HBI等) 并對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱的過(guò)程。加入料是直接由廢鋼場(chǎng)地或軌道車(chē)裝入傳送帶的。之后廢鋼被連續(xù)并自動(dòng)地運(yùn)至電爐，同時(shí)在預(yù)熱傳送帶中由爐中的廢氣進(jìn)行預(yù)熱。一旦被預(yù)熱，廢鋼將被送入電爐，在其中廢鋼將由鋼液連續(xù)熔化。它允許連續(xù)的平熔池操作，這是其較傳統(tǒng)的爐直接用電弧化鋼的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。與其它電爐工藝相比，DP系列裝備工藝具有如下優(yōu)勢(shì)∶產(chǎn)量的增加15-30%、更少的電能消耗(噸鋼節(jié)電80-100度)、更少的電極消耗、更少的人員配置、更少的耐材及維護(hù)成本、粉塵處理量減少了20%~30%、更低的生產(chǎn)成本、對(duì)環(huán)境的影響的減少和噪聲的減少、電網(wǎng)紊亂減少、廢鋼收得率提高約2%。

　　(2)加強(qiáng)爐料管理，采取飽和爐次、超裝爐料、正確合理配裝爐料等方法，減少各項(xiàng)熱損失。電弧爐煉鋼所用的原材料，大多為廢鋼鐵、返回鋼、生鐵、精鋼材、合金材料等以及脫氧劑、氧化劑、增碳劑、造渣材料，尤其是廢鋼鐵，有大小、輕薄、高碳、低碳、合金與碳鋼混雜在一起，使用保管時(shí)應(yīng)盡量分類(lèi)存放，不得混人泥砂雜物。爐料尺寸在條件允許的情況下，亦應(yīng)按大、中、小分別堆放、裝料時(shí)則宜合理搭配使用，以減少爐內(nèi)“搭棚”現(xiàn)象，加快爐料的熔化。裝料時(shí)，應(yīng)按照“上疏下密、中間高四周低、爐口無(wú)大料”原則，以達(dá)到“穿快”、保證爐料順利熔塌和熔化。底層裝生鐵，中間裝厚鋼料，四周裝輕薄料，上層裝鋼、鐵屑等，以保證爐溫均勻，加速熔化。為了相對(duì)減少每噸鋼的冶煉時(shí)間和渣量，減少爐體和水冷系統(tǒng)的蓄熱、散熱損失，每爐裝料時(shí)應(yīng)盡可能超裝，通常小容量電弧爐，超裝量可超過(guò)規(guī)定容量的40%~50%0

　　(3)根據(jù)冶煉工藝的不同要求、合理配電。在精煉過(guò)程中，應(yīng)掌握高溫氧化，中溫還原、低溫澆鑄的原則，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗，在熔化期，通電起弧的10min內(nèi)，宜用二級(jí)電壓供電，以穩(wěn)定電弧和減少弧光損壞爐蓋，待電弧穩(wěn)定后再用最大功率送電，以加速熔化。熔化后期，為保護(hù)爐墻、爐蓋不受損傷，可適當(dāng)減少輸人功率，直至氧化期的中后階段，由于氧化放熱反應(yīng)劇烈、放出大量化學(xué)反應(yīng)熱，鋼液升溫快，此時(shí)，可用小功率供電(中級(jí)電壓與電流)。在還原期加人稀薄渣料后則應(yīng)采用中級(jí)電壓和大電流，加人碳粉后，再輸人中等功率，待渣形成后，又輸人小功率。采用上述供配電辦法，可對(duì)降低電耗起到良好作用。

　　(4)進(jìn)行節(jié)電技術(shù)改造，降低用電設(shè)備損耗。某廠對(duì)31煉鋼電弧爐短網(wǎng)硬排布置，由水平布置改為三角形布置，使A, B, C三相電抗基本相等，避免了出現(xiàn)過(guò)熱點(diǎn)，減少了渦流損失，縮短了熔化時(shí)間。同時(shí)，該廠還將短網(wǎng)導(dǎo)線改為水冷電纜，降低了溫度，減少了電熱損失。其次，調(diào)整三相電極的布置。使其向爐子中心有40的傾斜，從而使電極熔化點(diǎn)溫度集中，易形成熔池，加快熔化速度。也可采取改換電極夾頭、降低夾頭渦流損耗。有的企業(yè)原用電極夾頭為鐵夾頭，渦流損耗大，經(jīng)改換為銅夾頭后，不但延長(zhǎng)了夾頭使用壽命，且使噸鋼電耗下降約15kWh。為保持最佳電弧功率，使電極能快速準(zhǔn)確地跟蹤電弧狀態(tài)的瞬間變化，調(diào)節(jié)電極位置以調(diào)節(jié)電極的弧隙長(zhǎng)度，有的企業(yè)將電弧爐的電極驅(qū)動(dòng)操縱裝置，由轉(zhuǎn)差電機(jī)改為可控硅小慣量電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從而使輸人功率波動(dòng)限制在最小范圍內(nèi)，降低了電能消耗。如大連某起重機(jī)廠，改用品閘管小慣量電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置后，使噸鋼電耗下降2530kW h。有的企業(yè)則采用微機(jī)控制的品閘管-雙繞組異步電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造原滑差電機(jī)電極驅(qū)動(dòng)裝置。使噸鋼電耗由原730kVTh,降為638kW h，且使噸鋼電極消耗減少0.9~1 kg。另外，對(duì)老式變壓器進(jìn)行更新，降低變壓器損耗。一般老式變壓器損耗高達(dá)8%~10%，而且輸出檔數(shù)少，難于制定合理的供電曲線，當(dāng)更換為節(jié)能型電爐變壓器后，損耗可降低4%~5%，在容量不變的情況下，可相應(yīng)增加輸人功率，使冶煉時(shí)間縮短，達(dá)到降低電耗的效果。為減少短網(wǎng)及變壓器出線各連接部位的接觸壓降，還可在各連接接頭處采用DG1型導(dǎo)電膏涂敷，以減少接頭處功率損失。如福州某砂輪廠，在1000kVA電爐變壓器二次側(cè)接頭處，變壓器出線導(dǎo)電排對(duì)銅排、銅排與銅排、銅排與母線等處，涂敷導(dǎo)電膏后，電流為6000A時(shí)，平均接觸壓降僅為涂前的11.5%;三相的接頭共可減少435.7W功率損耗，且接觸壓降穩(wěn)定，銅排處溫度達(dá)120℃以上，導(dǎo)電膏也無(wú)流失情況。此外，采用新型耐火材料延長(zhǎng)爐子壽命，在渣線部位爐體改用鎂碳磚砌筑，從而降低砌爐成本和電能消耗。在操作上，推行爐前化學(xué)成分快速分析、加快鋼水測(cè)溫、嚴(yán)格控制出爐鋼水溫度、快速裝料等，也都是行之有效的降耗節(jié)電措施。

　　(5)采用磁鏡直流電弧爐代替交流電弧爐。電弧爐采用直流供電，具有電弧穩(wěn)定，短網(wǎng)壓降小，磁路渦流損耗小，電弧的熱交換效率高，對(duì)電網(wǎng)無(wú)頻繁的工作短路電流沖擊等優(yōu)點(diǎn)。它與常規(guī)的三相交流電弧爐煉鋼相比，可使冶煉熔化期縮短60%，電耗減少22%，且使脫磷脫硫速度加快。太原某重型機(jī)器廠于1985年將一臺(tái)擬報(bào)廢的電弧爐改裝為磁鏡直流電弧爐，至今已煉出優(yōu)質(zhì)鋼6萬(wàn)多噸，噸鋼電耗顯著下降，以往該廠歷史紀(jì)錄單爐最佳電耗在509kW h/t以上，現(xiàn)在單爐電耗大多在400~500kWh/t之間，最低單耗曾達(dá)315.76kWh/ t。改造前該爐年平均單耗為679kWh/ t，改后降為年平均584.6kWh/t。且冶煉速度加快，由過(guò)去每日最多煉4爐鋼增加到每日煉7爐鋼，使用合格電極的月份噸鋼耗電極也比改造前下降10%~17%，砌爐用鎂砂平均噸鋼消耗比改造前減少8%，功率因數(shù)由0.85上升到0.92，且三相電流平衡、電弧穩(wěn)定，噪聲顯著降低。

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