Consteel电弧炉炼钢工艺节能降耗特点分析

,-../ 工艺在节约能耗的同时，并没有以牺牲环境资源
为代价。它是一种综合效益非常好的炼钢工艺。 除以上谈到的节能工艺特点外， )*+,-../ 工 艺 还 通过以下途径达到了节能的效果。 （ 一般在 ! @ !） )*+,-../ 电 弧 炉 的 冶 炼 周 期 很 短 ， 以内。这种短流程的特点： !减小了冶炼时间内的热损 失， 提高了热效率， 节约了能耗； 精炼炉、 连 "对电弧炉、 铸机配合实现多炉连浇极为有利， 减小了多炉连浇调度 的难度， 提高了连铸机的工作效率， 减小了整个炼钢环 节中的能量消耗。 （ 减少了 0） )*+,-../ 工艺减少了耐火材料的损耗，
*
前
言
V*W9X
的特点进行全面分析， 为这种冶炼工艺在我国的推广应 用奠定一定的理论基础。 。 由于该工 5+ 年代末以来，
低能耗， 对环境 !"#$%&&’ 炼钢工艺是一种高效率， 污染小的电弧炉炼钢工艺 艺的许多优点，该项炼钢技术在国内外得到快速发展。 出钢时大量留钢形成熔 该工艺的冶炼情况如图 * 所示。 池， 经过预热的废钢连续不断地从运输料道进入炉内的 熔池熔化， 变压器开始工作， 电极送电， 同时炉前自动水 冷碳氧枪将碳粉和氧气喷入炉内， 造泡沫渣， 并进行埋 连续加料， 全程埋弧 弧操作。 !"#$%&&’ 工艺废钢预热、 造泡沫渣操作等工作特点， 大大优越于传统工艺， 这使 它显著地提高了冶炼效率， 并同时降低了电能与化学能 综合能耗指标非常先进。 *++Y 废钢原料的电 的消耗 V1X， ・ 若用氧量达每吨钢 9, 耗一般为每吨钢 91+W95+ OZ E， 电耗更可降到每吨钢 91+ OZ ・ 我国西 N9 时， EV1X。例如， 宁钢厂首家引进的 8+ %!"#$%&&’ 交流电弧炉， 与同厂普 通电弧炉相比电能消耗由每吨钢 1)9 OZ ・ E 大幅度降 低为每吨钢 90, OZ ・ 除节能高效的特点外， E 。 !"#$%&&’
面直接对节能降耗做出了贡献： 由于连续加料操作， 无需频繁停炉和开启炉盖， （ *） 减少了热量向空气中的耗散损失。 沿密闭输料道被预热后的废钢， 由连接小车从电弧
,9
工
艺
《 工业加热》 !""# 年第 $ 期 率因数实现的。 由于电流小， 相应的短网尺寸及软电缆、 汇流排尺寸、 电极直径都可以减少， 变压器的容量可以 比同等生产能力的传统电弧炉小 02%3#4%&0(。 经对美国 和欧洲 )*+,-../ 电弧炉的研究表明， 可以节约电耗的 连续均匀地加入炉内的固体炉料 !4%以上&$(。另一方面， 熔化、 冶炼所需的能量与电 能 收 入 保 持 平 衡 &!(， 熔池温 度始终稳定在最适宜化学反应进行的范围内。 这种平熔 池状态， 无顶装料时的塌料现象与电极的机械折断， 无 电弧波动。由图 0 可见， )*+,-../ 电炉的瞬时负载比顶 装料的炉子平稳很多， 图 0 5 比图 0 6 的“ 毛刺” 现象 严重， 图 0 6 )*+,-../ 工艺的电器运行条件好， 并且降 低了电耗。
科技大学， "DDD?
<">
I R KMM.AS?
S(&1)’& MT’-7%(0 U7’6 ’6( #$%&’(()
花
皑， 吴培珍 ? 在电弧炉中连续炼 钢 作 业 的 康 斯 迪 工 艺 <I>?
./$2(&& =G’(/ ;6/(( V(-/& $G M8(/-’7$% <I>?B/$% -%0 @’(() W-5(/H"DD!X*Y3*Q:*P? <*> <!>
2#
工
艺
《 工业加热》 !""# 年第 $ 期 率， 冶炼人员也相应减少， 全面降低了炼钢成本。
废气中的炉尘，降低了电极的消耗，提高了金属收得
图!
#$%&’(() 工艺废钢预热示意图
,)-’ ./$012’&3 4-5$/%’6-7 &’/78 97)):;6-7)-%0 <=>?@$1’6 A-&’ =&7- B/$% C @’(() B%&’7’1’( "DDE F$/(- #$%G(/: (%2(<#>?@($1)H 5$/(-H "DDE? <+> 汤 俊 平 ?#$%&’(() 连 续 炼 钢 电 弧 炉 技 术 的 应 用 <I>? 特 殊 钢 ，
马 登 德 ? 西 宁 特 钢 Z$’ #$%&’(() 交 流 电 弧 炉 <I>? 特 殊 钢 ， （ ： *JJJ ， !） !E:!N?
工业加热， ： *JJ* （ !） +!:+E?
<D>
马 登 德 ? #$%&’(() 电 弧 炉 预 热 装 置 的 二 次 燃 烧 技 术 <I>? 特 ： 殊钢， *JJJ （ P） Q+:QQ?
&’(
负载稳定而减少电能损失。 使造高效泡沫渣、 埋弧操 )*+,-../ 工艺大量留钢， 作从冶炼一开始就实现。这种操作有效地减少了电弧 对耐火材料的损坏， 因而 )*+,-../ 电弧炉的变压器在 整 个 冶 炼 周 期 内 始 终 运 行 在 最 大 弧 功 率 范 围 内 &1(。 并 且， 这种最大弧功率是通过高电压， 低电流和较高的功
工艺还是一种污染轻、 电器运行条件好、 产品质量好、 与 后序连铸工艺匹配良好的炼钢工艺 。由于自身的这些
V1X
优越性， 这种工艺已成为今后节能电弧炉发展的主要方 对这种冶炼技术节能降耗 向 。本文从工艺角度出发，
V0X
收稿日期： 0++97+17+* ；修回日期： 0++97+,7+, 基金项目： 西 安 建 筑 科 技 大 学 0++0W0++9 年 度 青 年 基 金 资 助 项 目（ 6<+1+00 ） 作者简介： 李 ， 女， 讲师， 从 事 !"#$%&&’ 工 艺 的 应 用 进（ */8/7 ） 条件研究 2
炉炉壁孔加入熔池， 加料时无需开启炉盖。同时， 炉内 始终有熔池存在， 加料熔化、 冶炼的过程可持续进行， 不必频繁停炉。因而这种工艺中没有传统工艺经敞开 的加料口及停炉时炉子砌体向周围的辐射热损失。根 据数学模型计算，传统顶装料时这部分热损失可达
!"#$% 。而 )*+,-../ 工艺则可避免。 连续加料使熔池温度恒定、 电弧平稳、 电路中 （ 0）
):! ";0<);!
以上反应使炉内产生大量的 ); 气体， 其中一小部 分在炉内燃烧， 其余大部分随废气进入预热装置中， 并 在其中发生 ); 的二次燃烧， 放出大量的热。这部分潜 热以及废气所带的大量显热，被用来共同预热水平输 料道上与废气逆向而行的废钢。 )*+,-../ 预热情况如 图 $ 所示， 由于炉内的废气负 压 &9(， 而自行达到预热器 中， 废气温度较低时， 其中的 ); 气体由辅助的煤气烧
工
艺
《 工业加热》 !"&#$%&&’ 电弧炉炼钢工艺节能降耗特点分析
李 进
（ 西安建筑科技大学 冶金学院 ( 陕西 西安 )*++,, ） 摘要： !"#$%&&’ 炼钢工艺是一种节能效果明显的电弧炉炼钢新工艺， 为了促进这种工艺在我国的发展、 以及为该工艺的研发、 实施提 综 供可靠的理论依据， 从工艺特点出发， 对该工艺节能降耗的特点进行了全面分析。分析结果表明， !"#$%&&’ 工艺是一种综合能耗低、 合效益好的炼钢工艺。同时指明了该工艺获得全面节能降耗效果的核心工艺条件。 关键词：电弧炉； !"#$%&&’ 炼钢工艺；节能 中图分类号： -./01213 -4)1521* 文献标识码： 6 文章编号： *++07*89/ （ 0++9 ） +17++,97+9
参考文献：
<Q> <P> <E> <N>
冶金 K L @MK4? 提 取 冶 金 速 率 过 程 <9>? 郑 蒂 基 译 ? 北 京 ： 工业出版社， "DN+? 西安冶金建筑 学 院 钢 铁 教 研 室 ? 炼 钢 设 计 参 考 资 料 <9>? 西 安： 西安冶金建筑学院， "DN"? 李 进 ? 连续加料电弧炉炼钢数学模型 <O>? 西安： 西安建筑
料， 而是用来加热熔池， 整个冶炼周期内进行富氧喷碳 造高效泡沫渣及长电弧埋弧操作。这种工艺特点， 明显 提高了电弧的利用率， 使其达到 74%37!%&0(。因而提高 了电能的利用效率， 降低了电耗。 独特的废钢预热工艺是 )*+,-../ 工艺的另一十分 重要的特点。 )*+,-../ 工艺采用高效水冷自动碳氧枪 8 向炉内大量喷碳吹氧， 在熔池中发生如下反应&9(：
:; <=# >.&%?’’@AB=C?’ D#B=#&&A=#B $CE""’ "F G=H?# I#=J2 "F 62 K-2 ， G=’ ?# )*++,, ， !E=#?L M -E& !"#$%&&’ $%&&’N?O=#B PA"C&Q@A& =$ ? #&R &#&ABS7$?J=#B $%&&’N?O=#B N&%E"Q2 ;# "AQ&A %" Q&J&’"P $@CE ? #&R $%&&’N?O=#B PA"C&Q@A& =# !E=#? ?#Q %" $@PP’S ? C"#C&A&% %E&"A&%=C?’ T?$&N&#% F"A %E& Q&J&’"PN&#%(?’’ %E& &#&ABS7$?J=#B %&CE#"’"B=&$ "F %E=$ N&%E"Q ?A& C"NPA&E&#$=J&’S ?#?’SU&Q2 ’"R &#&ABS C"$% ?#Q T&#&F=C=?’ A&$@’%2 $=Q&$2 M &’&C%A=C ?AC F@A#?C&3 C"#$%&&’ $%&&’N?O=#B PA"C&Q@A&3 &#&ABS7$?J=#B ;% =$ P"=#%&Q %E?% !"#$%&&’ =$ ? $%&&’N?O=#B PA"C&Q@A& "F T"%E -E& O&S %&CE#"’"BS RE=CE &#$@A&$ ?’’ %E& &#&ABS7$?J=#B F&?%@A&$ =$ P"=#%&Q "@% T&7