直流电弧炉技术

直流电弧炉技术

德国MAN-GHH集团早在1984年，就开始Unarc型直流电弧炉的研究开发工作。但在其国内，由MAN-GHH集团提供的大型Unarc型直流电弧炉到目前为止仅有两台，它们分别是德国乔奇斯玛丽赫特钢厂的125t

电弧炉(1994年投产)和德国普瑞奥萨克钢公司佩尼钢厂的100t电弧炉(1995年投产)，而且都是代替原有转炉的。

(1)MAN-GHH集团直流电弧炉的特点：

MAN-GHH集团直流电弧炉的炉底电极特点是：根据炉子的不同容量，把100～250根触针埋入炉子中央部分的耐火材料里。在触针的下端进行强制空冷，以防耐火材料中的触针熔损。尽管耐火材料中与钢水接触部分的触针上部会熔化。由于触针反复熔化和凝固，不会有消耗。但是，耐火材料一旦减少，触针就会损耗。所以，在触针上装有热电偶，到设定温度就更换炉底电极。

(2)德国乔奇斯玛丽赫特钢厂125t直流电弧炉的设备与生产工艺

①125t直流电弧炉的设备

该直流电弧炉的炉壳直径7300mm，变压器功率130MVA，底电极强

制空冷，顶电极直径700 mm；以天然气为燃料的5只烧嘴分别布置在

炉门口、EBT出钢口上部和炉壁三个区域，天然气消耗量为400m3/h，氧耗为800m3/h。底电极为触针型(原为190根，1996年10月已改为244

根)。触针直径45mm，触针长度1590mm，触针露出小炉底25～35mm。炉下底电极顶出装置为6只液压缸，顶距3m，电炉配备EBT出钢系统。炉盖为全水冷结构，中心部位的小炉盖内径800mm，外径1300mm。炉

盖向出钢口旋转，最大旋转角为85°。炉子通过液压向出钢侧和炉门侧倾动。出钢侧最大倾角为25°，向炉门侧最大倾角为15°。炉壳上部贴

有17块水冷块。700电极有喷淋装置。电炉水冷系统采用闭循环，循

环水量为1900m3/h，进口水温27℃，出口水温35～40℃。

②125t直流电弧炉的冶炼工艺及其冶金效果

a.125t直流电弧炉的冶炼工艺

125t直流电弧炉的冶炼工艺主要围绕熔料、去磷和升温三大任务展开。

其冶炼工艺流程为：补炉→进料(第一料篮)→通电→氧气和天然气助燃→停电进料(第二料篮)→通电→氧气和天然气助燃→成分分析→测温→流渣→测温和成分分析→定氧→停电出钢(打开EBT出钢口)→塞EBT出钢口→补炉。

具体工艺操作要点为：

补炉：在中后期3～4炉补一次，补炉砂用量6kg/t；采用旋转补炉机喷补。另外，炉门口是补炉重点，基本上每炉都要补一次。

进第1次料：料重为总料重的60%～70%。料高用料篮压。同时，通过计算机画面作通电前的设备检查。

通电：用小电流和小电压起弧，然后用大电流和大电压。

氧燃烧嘴和喷枪助燃：开启5只氧燃烧嘴；同时通过喷枪吹氧切割炉门口的废钢。

进第2次料：料重为总料重的30%～40%。天然气和喷枪助燃10～20min，升高电极，旋出炉盖，进第2次料。也可根据水冷炉壁冷却水温度的提高值、功率输入和第2料篮中的料源情况确定进第2次料的时间。

脱磷和升温：电炉内炉料基本熔清后，可进行脱磷流渣操作。适当补加造渣材料、喷吹碳粉造泡沫渣，加速脱磷和升温，以使钢中磷达到要求，并且温度控制在1600℃左右。

出钢：一旦磷和其它元素含量达到要求，迅速升温到1650 ～1 680℃，并用测温定氧仪测定钢液温度和钢中氧活度。符合要求后，即可出钢。

b.125 t直流电弧炉的冶金效果

该直流电弧炉在1994年7月投产后第5天，即投入三班运行，1996年1～9月的产量总计为3.51万t；最高日产22炉，一般17～19炉。

该直流电弧炉投产至今已获得的冶金效果如表11所示。

表11 125 t直流电弧炉的冶金效果

*：1)出钢前10 min取样；对应的FeO含量：26%～34%。2)对应的［C］：

0.02%～0.07%。

3.6 过程计算机软件和冶金模型的开发［2］

德国克虏伯公司Siegen-Geiswtid钢厂针对特殊钢生产线的生产特点开发了电弧炉能量输入软件包、电弧炉电极控制软件包、钢包炉电极

调节软件包和浇铸控制软件包。

钢包炉电极调节软件包主要控制电极和钢液面之间的距离。长电弧可避免增碳，短电弧可防止炉衬的损耗。浇铸控制软件包可保证结晶器中液面高度的精确控制、自动开浇和尽早发现浇铸的异常。

另外，该厂还针对汽车用钢的特点，开发了合金化计算模型，内容包括计算合金加入量、确定加入所有材料后所需的出钢温度和各种钢水的液相线温度，计算炉渣碱度以及成品钢淬透性的范围及其调整等，如图6和图7所示。

图6 冶金模型的应用及其对淬透性分散范围的影响

图7 计算合金加入量对淬透性分散范围的影响

4 结论

(1)德国使用电弧炉的钢厂，无论生产特殊钢还是普钢，都采用炉外精炼和连铸设备。

(2)多功能喷枪、二次燃烧、铝制导电电极臂、单臂钢包炉等新技术

已得到实际应用，并取得明显技术和经济效果。

(3)直流电弧炉技术已相当成熟，实际操作指标已相当先进。

(4)过程计算机软件和相关冶金模型已在特殊钢生产中得到实质性

应用。

作者简介：虞明全(1962- ),男，工程师.

触针式电极,特点是在炉底耐火材料中垂直放入几百支低碳铜导体,称为“触针”,上端略高于炉底耐火材料,下端有螺纹,穿过炉底固定在导板上