浅谈电弧炉炼钢.doc

1、浅谈电弧炉炼钢。摘要：本文主要讲述了电弧炉炼钢以及电弧炉炼钢法的简要步骤以及操作的流程，简要的写出了电弧炉炼钢的工作条件和电弧炉炼钢法的优劣点，电弧炉炼钢法的基本操作，工作条件。关键词：冶金；电弧炉；工作条件；基本操作；简介电弧炉炼钢法：电炉炼钢法主要利用电弧热，在电弧作用区，温度高达 4000。冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还原期，在炉内不仅能造成氧化气氛，还能造成还原气氛，因此脱磷、脱硫的效率很高。以废钢为原料的电炉炼钢，比之高炉转炉法基建投资少，同时由于直接还原的发展，为电炉提供金属化球团代替大部分废钢，因此就大大地推动了电炉炼钢。世界上现有较大型的电炉约 1400 座，目前电炉正在向

2、大型、超高功率以及电子计算机自动控制等方面发展，最大电炉容量为 400t。国外 150t 以上的电炉几乎都用于冶炼普通钢，许多国家电炉钢产量的 6080%均为低碳钢。我国由于电力和废钢不足，目前主要用于冶炼优质钢和合金钢。治理技术：1、电炉烟尘电炉烟尘的特点是：轻、细、分散性大和流动性差，极易糊袋。2、烟气温度烟气温度直接影响密闭罩及厂房屋顶排烟效果、炉内微负压形成和布袋寿命。如果进入除尘器的烟气温度过高，布袋收缩变形使运行阻力增加。若烟气温度超过滤料软化温度，将使布袋失效或烧毁。因此含尘气体进入除尘器前必须有事故保护的混风机构一野风阀，使得外界自然空气充分与烟气混合、冷却，保证烟气在布袋软化

3、点以下进入除尘器。进入除尘器的气体温度一般控制在 110以下，瞬间不得超过3、关键技术问题1.集尘罩的选择电炉除尘系统包括一、二次烟尘的捕集和含尘烟气的净化。随着除尘设备种类、性能和质量的不断改进与完善，目前国内中小（30t 以下）电炉除尘技术的焦点主要集中在出炉烟气捕集方式的选择上，烟气捕集率的大小直接影响到炼钢工人的工作环境和身心健康。国家规定，车间内粉尘的浓度应不小于 10mg/Nm3，噪声应小于 85dBA。而实际上炼钢时车间内的粉尘浓度不经治理时可达到 300mg/Nm3 以上，噪声可达 95dBA，炼钢时烟尘影响吊车工的视线，对安全生产造成一定隐患。目前国内中小电炉烟尘捕集罩的种类

4、比较多，现就以下几种烟尘捕集罩进行比较：（1）侧吸罩这种捕集罩制作简单，处理风量中等，捕集烟尘只能在冶炼时起作用，加料时不能捕集烟尘，加氧期间烟尘捕集率低，只能达到 6070%。由于捕集罩距高温烟气较近，很容易发生烧布袋现象。（2）钳形罩钳形罩制作比侧吸罩稍复杂，它紧扣在电极孔上，捕集率较侧吸罩高一些。由于罩子的吸口面积和容积受限制，吹氧时捕集率只能达到 70%。由于捕集罩距火焰太近，为防止受热变形，罩子上要设置水冷装置，如维修不及时，容易泄漏，对安全生产造成一定隐患。钳形罩使用寿命较低，若水质不好只能使用三个月左右，而且捕集的烟尘温度很高，也容易发生烧布袋现象。（3）炉顶罩炉顶罩安装在电炉上

5、方，为方便更换电极，罩子设计成旋转摆动罩，基本不影响冶炼操作。炉顶罩的烟尘捕集率一般，在吹氧时烟尘捕集率比前两种捕集罩高一些。这种罩子要求系统风量较大，由于炉顶罩离炉盖有一定距离（约 2m 以上），所以易受横向风影响，其烟尘捕集率很难达到 80%。（4）屋顶大罩屋顶大罩对电炉冶炼全过程的烟尘都可起到捕集作用，不影响电炉冶炼操作。这种捕集罩离电炉远，只有烟尘上升到罩口附近，屋顶大罩才能发挥捕集作用，属于接受型捕集罩。在高温烟气上升过程中，不断有冷空气掺入，一方面降低了烟气温度，另一方面增加了含尘气体总量，而且随着烟气上升，扩散范围越来越大，捕集罩的罩口面积必须随之增大，因此，除尘系统所需的处理风

6、量比其它捕集罩都大，从而使除尘器过滤面积、管路直径、系统动力消耗等大大增加。屋顶大罩是一种投资很高的电炉除尘方式，而且比炉顶罩更易受横向风影响，吹氧时烟尘捕集率只有 6070%左右。（5）移动式半密闭罩移动式半密闭罩由固定罩和移动罩组成，电炉在出钢和换电极等操作时，移动罩打开以方便操作。电炉冶炼时移动罩闭合，因此，移动式半封闭罩在熔化期、氧化期、还原期能有效地捕集操作，捕集率高达 95%以上，电炉厂房上空不见烟尘，且基本不影响电炉操作，还能起到降低电炉冶炼噪声的作用。另外，在发生瀑火或钢水飞溅事故时，这种捕集罩还可起到安全防护作用。其缺点是加料和出钢不能捕集烟尘。移动式半密闭罩采用的系统风量和

7、设备投资都较为适中，从性价比来看是一种比较好的投资方式。通过以上几种烟尘集罩的对比，认为电炉烟尘治理采用移动式半密闭罩捕集烟尘是比较合适的。2.除尘器的选择常用的除尘器主要有分室反吹袋式除尘器，机械回转扁布除尘器，低压脉冲长袋除尘器，三种除尘器各有优缺点。分室反吹处理风量范围宽，尤适于大风量系统；备品备件少，维护量小；如采用内滤，滤袋安装时不需骨架，滤袋无磨损，换袋简单干净；反吹风机清灰，对外围条件要求少。其缺点是相对面积较大；清灰能力中等。机械回转扁布袋除尘器设备紧凑，占地面积较小；反吹风机清灰，对外围条件要求少。其缺点是过滤面积受限制；换袋困难，布袋易磨损，人直接接触粉尘；若过滤风速偏高，

8、常有清不下灰的现象。低压脉冲长袋除尘器气布比高，设备紧凑，占地面积小，适于处理中等风量系统；压缩空气直喷式清灰，动力大，效果好，运行阻力低。其缺点是布袋直径受限制；零部件多，脉冲阀易损坏，维护、维修量大；外围条件要求多；压缩空气要除油除水；有骨架外滤，布袋易磨损；换袋时人接触粉尘。综合各方面因素考虑，认为在电炉烟尘治理中选用分室反吹袋式除尘器比较适宜。3.除尘器滤料的材质滤料是袋式除尘器的核心部分，其性能对除尘器运转有很大影响，选择滤料时必须考虑含尘气体的特征，如粉尘和气体性质（温度、湿度、粒径、含尘浓度等）。性能良好的滤料应容量大，吸湿性好，效率高，阻力低，使用寿命长，同时具备耐湿、耐磨、耐

9、腐蚀、机械强度高等优点。从性价比来看，建议选用传统的涤纶针刺毡。4.清灰技术清灰性能的好坏直接影响过滤效率和布袋寿命，目前国内各种袋式除尘器其清灰方式大致可分为机械振动、气流反吹、脉冲喷吹三大类，这三种方式各有利敝。机械振动清灰虽然耗电少、维修方便，但由于清灰作用不强、影响布袋寿命等原因在电炉冶炼时应用越来越少。何为电弧炉炼钢：以电为能源的炼钢过程。此类炼钢炉即电炉种类有电弧炉、感应电炉、电渣炉、电子束炉、自耗电弧炉等。通常说的电炉钢是用碱性电弧炉生产的钢。电炉钢多用来生产优质碳素结构钢、工具钢和合金钢。这类钢质量优良、性能均匀。在相同含碳量时，电炉钢的强度和塑性优于平炉钢。电炉钢用相近钢种废

10、钢为主要原料，也有用海绵铁代替部分废钢。通过加入铁合金来调整化学成分、合金元素含量。以废钢为原料的电炉炼钢，比之高炉转炉法基建投资少，同时由于直接还原的发展，为电炉提供金属化球团代替大部分废钢，因此就大大地推动了电炉炼钢。世界上现有较大型的电炉约 1400 座，电炉正在向大型、超高功率以及电子计算机自动控制等方面发展，最大电炉容量为 400 吨。国外 150 吨以上的电炉几乎都用于冶炼普通钢，许多国家电炉钢产量的 6080%均为低碳钢。我国由于电力和废钢不足，主要用于冶炼优质钢和合金钢。电弧炉的容量：由于大容量的炉子热效率高，可使每吨钢的电耗减少，同时，也使吨电炉炼钢 钢的平均设备投资也大大降

11、低，钢的成本下降，劳动生产率提高。如一个容量为 320t 的炉子与一个 l5t 的小炉子相比，生产率相差 l00 倍以上。在某些特殊情况下，要求大量优质钢水时，只有采用大容量电弧炉才能满足要求。所以世界上许多国家采用大容量电弧炉。l80t 以上的电弧炉有 30 座以上，其中最大的为 400t。我国宝钢的电弧炉容量最大，为150t。短流程工艺：短流程工艺是相对于传统的长流程(学术上称为传统流程)而言的。传统的长流程是指高炉转炉连铸(或模铸)流程。电炉短流程以 20 世纪 90 年代初美国的电炉薄板坯连铸流程为代表。自该流程投产以来，引起了世界钢铁界的重视。紧凑式电炉短流程是电炉短流程的典型代表。

12、与传统流程相比，电炉短流程具有以下特点：1)投资比高炉转炉流程减少 l/2 以上。如美国、日本等国的电炉炼钢 薄板坯电炉短流程，实际费用约为传统流程的 l/4。2)生产成本低，劳动生产率高。钢铁联合企业从铁焦烧开始到热轧板卷为止，吨钢能耗一般为 23kJ/t，而以废钢为原料的电炉钢厂短流程工艺生产的产品能耗接近 10kJ/t，能耗降低 60%左右。3)在世界每年废钢产量为 3 亿多吨的情况下，电炉短流程的发展对于促进环保，消化废钢，净化冶金工厂的环境起到了良好的推动作用。因此，发达国家把发展紧凑式电炉短流程作为重点。近些年，我国电炉流程的发展虽然受到重视，但发展电炉短流程应慎重一些，可以适当发

13、展，不可盲目。因为在当前条件下，我国不具备电能和废钢方面的优势，即不具备成本优势。在江阴兴澄钢铁有限公司，已建成我国第一条四位一体的特殊钢短流程生产线，工艺流程为：100t 直流电弧炉冶炼LF、VD 精炼R=12m 大方坯连铸热送全连轧，全套全新设备从德国引进，能够开发生产合金结构钢、弹簧钢、齿轮钢、易切削钢、轴承钢、高压锅炉管坯钢等品种，将成为全国优质钢、特殊钢装备水平领先、能力超百万吨的企业。电弧炉的分类：超高功率电弧炉是指单位时间输入到电炉中的能量比普通电弧炉大23 倍。主要优点是：大大缩短了熔化时间，提高了劳动生产率；改善了热效率，进一步降低了电耗；使用大电流短电弧，热量集中，电弧稳定

14、，对电网的影响小等。配套设备和相关技术有：采用大容量变压器，可在有载情况下变换电压；在炉体上大面积使用水冷炉壁和水冷炉盖；采用油一氧喷枪助熔死角冷区；使用计算机控制等。电弧炉偏心炉底出钢1979 年德国首先将传统的 50t 超高功率电弧炉改为中心炉底出钢，后又将其电炉炼钢 改为更完善的偏心炉底出钢。偏心炉底出钢的最大特点是将出钢口移到炉壳外边，便于维修与检修。偏心炉底出钢与超高功率相匹配，在发达国家发展及推广很快，特别是对于无渣操作的大型电弧炉，其优越性尤其明显，主要为：(1)熔池中可以保留 98%以上的熔渣；(2)耐火材料消耗可降低 25%左右；(3)出钢时钢水温度一般只下降 25左右；(4

15、)出钢时间短，60t 电弧炉的出钢时间仅 80s 左右；(5)每吨钢电耗可下降 20kWh 左右；(6)每吨钢电极消耗可降低 05kg 左右；(7)出钢口耐火材料内衬寿命可达 250 次左右。偏心炉底出钢的一个最大缺点是要求电弧炉为高架式结构。我国电弧炉结构多为地坑式，高架式较少，再加上炉容量较小、车间设备老化，改造困难，发展和推广偏心炉底出钢还将有一个长期的过程。直流电弧炉1982 年，世界上第一台用于实际生产的直流电弧炉在德国制造，其中心石墨电极作为阴极接入电路，底电极是阳极，由两块水平金属组成，金属板上装有导气冷却片，许多触针附在金属板上，触针之间筑入镁砂填充。电流经炉底水平金属板导入触

16、针，然后通入熔池。直流电弧炉的操作与交流电弧炉差别不大，只是为保证炉料与底电极之间保持良好接触，出钢时要保留一部分钢水。若要更换钢种，必须将炉内钢水出净。对于直流电弧炉来说，偏心炉底出钢、水冷炉壁、水冷炉盖、氧-燃烧嘴、废钢预热等新技术，均比较合适，且效果较好。直流电弧炉主要优点是：电极消耗较低，只有三相交流电弧炉的一半左右；生产成本较低。但因其仍处于不断完善过程中，也存在不少问题：底电极与炉料接触不良；钢棒式底电极产生氧化和产生沸腾；钢销式(针状)底电极维修困难；石墨镁砖易增碳；炉内温度不均匀；底电极散热不良等。其缺点是电价较高时，地方成本较高。电炉炼钢我国超大型直流电弧炉炼钢生产线于 l996 年 9 月在上海浦东钢铁(集团)公司建成并投产。该生产线由两座 l00t 超高功率电弧炉、两台 LF 在线钢包精炼炉、一台双工位真空冶炼炉和一台 300mm2000mm 大板坯连铸机组成。并与该公司 4200mm3300mm 双机架宽厚钢板生产线相匹配，组成一条国内外一流水平的电弧炉生产宽厚板短流程生产线，年生产能力 80104t。结论：本文给出了电弧炉炼钢的方法，实用性，治理办法。电弧炉的分类，电弧炉炼钢的容量。