国内炼钢电弧炉的节电有效措施分析

炼钢电弧炉的节电有效措施
炼钢电弧炉的用电单耗，在一定程度上反映了企业电炉炼钢的工艺和管理水平，它与炉料质量、布料情况、熔炼钢种和熔炼工艺等都有着十分密切的关系。近年来，全国各地都突出加强了电炉炼钢的节约用电工作，使电炉钢单耗逐年下降。各地采取的主要节电措施，大致有如下几点:
(1)改进炼钢工艺、采用高功率炼钢法。为了缩短冶炼时间，许多企业打破了老式电炉的“三期”炼钢法。实行吹氧助熔、以氧代矿“熔氧合一”、沉淀脱氧、同炉渣洗等新的炼钢工艺，使熔炼时间大大缩短，有效地降低了电炉钢用电单耗。有的企业则采用提高单位装人量(即吨炉料)的输人功率，即采用高功率熔炼的办法来加大熔化功率，缩短熔化时间，降低熔化期电能消耗。如柳州某工程机械厂采用吹氧助熔的办法，在熔化期当炉门口炉料发红处于红热状态(900℃  )，炉料熔化到50%~70%左右时，用压力为(39.2~58.8) x104Pa的氧气吹氧助熔。先吹熔炉门两侧的炉料，再吹熔炉坡附近的炉料，最后吹炉膛中间的未熔炉料。根据 该厂经验，吹氧助熔可以缩短熔化期20~30min，使吨钢单耗下降80~100kWh/t。该厂1.5t电弧炉节电规定:当炉内有熔化小池，炉门附近炉料开始发红，即可开始用压力为(29.4~39.2) x 104 Pa的氧气吹氧助熔;当炉料熔化至60%~70%时，将吹氧压力增大到(58.8~78.4) x 104Pa，直到熔化还原结束。另外，该厂在氧化期以吹氧脱碳代替分批加矿石脱碳，两者相比也取得了显著成效，使氧化期缩短10~20min，使钢液升温20℃左右，吨钢节电50~70kWh。沈阳某水泵厂采用同炉渣洗法工艺，在容量为1.5t的电弧炉上，进行了300多炉的试验研究，取得了明显的节电经济效果。经过用传统冶炼方法进行60多炉的对比试验表明:采用同炉渣洗法吨钢耗电由传统法的768kW1h，降低到632kWh;冶炼时间比传统冶炼方法缩短了27min，每吨钢的冶炼时间平均减少9.7min，炼钢效率提高22.8%;钢水质量稳定、化学成分和机械性能均达到部标准要求;炼钢成本由于电耗降低、冶炼时间缩短、炉子寿命延长.，盛钢桶寿命延长，比传统法消耗减少10%左右。  江苏扬州某缸套厂，将原3t电弧炉的650kVA电炉变压器，更改为1250kVA，采用高功率熔炼法，加大了熔化电流，使熔化期时间缩短了一半左右，使吨钢耗电大幅度降低。某机车车辆厂，在8t电弧炉扩大至13t容量时，为了不致造成功率等级水平下降。在仍然使用原3000kVA电炉变压器的情况下，采用不投人电抗器、过载运行的方式强化冶炼，也取得了很好的节电效果。为防止在熔化期由于电弧短路造成的电流冲击影响，该厂采取用吊芯来加固变压器线圈、增强抗电动力。同时改善了电极控制系统，使电极提升速度加快，以减少短路次数的办法来克服由于不投人电抗器运行而造成的影响。
   引进先进的电弧炉连续炼钢装备技术进一步实现节电、增产的目的：河南太行全利集团在仔细研究世界各国先进电炉炼钢技术经过近10年的研究积累,研制开发符合中国特色的连续炼钢技术装备—DP废钢预热电炉连续装料装置,该新型炼钢装备彻底改变了常规的电炉操作工艺。国产DP装备利用电弧炉排出的高温废气对送往炉中的炉料进行连续预热。国产DP装备可以实现电炉侧面连续加入炉料,同时在出钢时，炉内一般要保持1/3~1/2的留钢量,出钢后即刻连续送人炉料,继续下一次的冶炼。电极不直接加热炉料,国产DP连续输送装备其主要特点是连续加料、连续预热和连续冶炼。它通过连续给料和预热炉料节省了电能和化学能。电炉冶炼过程中熔池稳定,电气干扰小,车间内噪音较低,工作环境大为改善。该装备经过2004年河南舞钢90吨电炉首次工业实践后历经近10年的发展和完善，又先后取得在河北冀南特钢、湖北华鑫特钢、芜湖新兴铸管有限责任公司、越南DANA-Y钢铁公司、越 南东南亚钢铁、印尼苏门答腊钢铁集团公司（Growth Steel Group）和世界顶尖的韩国浦项制钢POSCO集团公司等企业广泛采用 经过长期的工业实践，DP系列装备被确定具有以下工艺特点：在控制气体同时连续地给电炉加入金属原料(重和轻的废钢、生铁、HBI等) 并对其进行预热的过程。加入料是直接由废钢场地或轨道车装入传送带的。之后废钢被连续并自动地运至电炉，同时在预热传送带中由炉中的废气进行预热。一旦被预热，废钢将被送入电炉，在其中废钢将由钢液连续熔化。它允许连续的平熔池操作，这是其较传统的炉直接用电弧化钢的一个关键优势。与其它电炉工艺相比，DP系列装备工艺具有如下优势∶产量的增加15-30%、更少的电能消耗（吨钢节电80-100度）、更少的电极消耗、更少的人员配置、更少的耐材及维护成本、粉尘处理量减少了20%~30%、更低的生产成本、对环境的影响的减少和噪声的减少、电网紊乱减少、废钢收得率提高约2%。
 (2)加强炉料管理，采取饱和炉次、超装炉料、正确合理配装炉料等方法，减少各项热损失。电弧炉炼钢所用的原材料，大多为废钢铁、返回钢、生铁、精钢材、合金材料等以及脱氧剂、氧化剂、增碳剂、造渣材料，尤其是废钢铁，有大小、轻薄、高碳、低碳、合金与碳钢混杂在一起，使用保管时应尽量分类存放，不得混人泥砂杂物。炉料尺寸在条件允许的情况下，亦应按大、中、小分别堆放、装料时则宜合理搭配使用，以减少炉内“搭棚”现象，加快炉料的熔化。装料时，应按照“上疏下密、中间高四周低、炉口无大料”原则，以达到“穿快”、保证炉料顺利熔塌和熔化。底层装生铁，中间装厚钢料，四周装轻薄料，上层装钢、铁屑等，以保证炉温均匀，加速熔化。为了相对减少每吨钢的冶炼时间和渣量，减少炉体和水冷系统的蓄热、散热损失，每炉装料时应尽可能超装，通常小容量电弧炉，超装量可超过规定容量的40%~50%0
 (3)根据冶炼工艺的不同要求、合理配电。在精炼过程中，应掌握高温氧化，中温还原、低温浇铸的原则，以实现优质、低耗，在熔化期，通电起弧的10min内，宜用二级电压供电，以稳定电弧和减少弧光损坏炉盖，待电弧稳定后再用最大功率送电，以加速熔化。熔化后期，为保护炉墙、炉盖不受损伤，可适当减少输人功率，直至氧化期的中后阶段，由于氧化放热反应剧烈、放出大量化学反应热，钢液升温快，此时，可用小功率供电(中级电压与电流)。在还原期加人稀薄渣料后则应采用中级电压和大电流，加人碳粉后，再输人中等功率，待渣形成后，又输人小功率。采用上述供配电办法，可对降低电耗起到良好作用。
(4)进行节电技术改造，降低用电设备损耗。某厂对31炼钢电弧炉短网硬排布置，由水平布置改为三角形布置，使A, B, C三相电抗基本相等，避免了出现过热点，减少了涡流损失，缩短了熔化时间。同时，该厂还将短网导线改为水冷电缆，降低了温度，减少了电热损失。其次，调整三相电极的布置。使其向炉子中心有40的倾斜，从而使电极熔化点温度集中，易形成熔池，加快熔化速度。也可采取改换电极夹头、降低夹头涡流损耗。有的企业原用电极夹头为铁夹头，涡流损耗大，经改换为铜夹头后，不但延长了夹头使用寿命，且使吨钢电耗下降约15kWh。为保持最佳电弧功率，使电极能快速准确地跟踪电弧状态的瞬间变化，调节电极位置以调节电极的弧隙长度，有的企业将电弧炉的电极驱动操纵装置，由转差电机改为可控硅小惯量电机驱动，从而使输人功率波动限制在最小范围内，降低了电能消耗。如大连某起重机厂，改用品闸管小惯量电机驱动装置后，使吨钢电耗下降2530kW h。有的企业则采用微机控制的品闸管—双绕组异步电动机调节系统改造原滑差电机电极驱动装置。使吨钢电耗由原730kVTh,降为638kW h，且使吨钢电极消耗减少0.9~1 kg。另外，对老式变压器进行更新，降低变压器损耗。一般老式变压器损耗高达8%~10%，而且输出档数少，难于制定合理的供电曲线，当更换为节能型电炉变压器后，损耗可降低4%~5%，在容量不变的情况下，可相应增加输人功率，使冶炼时间缩短，达到降低电耗的效果。为减少短网及变压器出线各连接部位的接触压降，还可在各连接接头处采用DG1型导电膏涂敷，以减少接头处功率损失。如福州某砂轮厂，在1000kVA电炉变压器二次侧接头处，变压器出线导电排对铜排、铜排与铜排、铜排与母线等处，涂敷导电膏后，电流为6000A时，平均接触压降仅为涂前的11.5%;三相的接头共可减少435.7W功率损耗，且接触压降稳定，铜排处温度达120℃以上，导电膏也无流失情况。此外，采用新型耐火材料延长炉子寿命，在渣线部位炉体改用镁碳砖砌筑，从而降低砌炉成本和电能消耗。在操作上，推行炉前化学成分快速分析、加快钢水测温、严格控制出炉钢水温度、快速装料等，也都是行之有效的降耗节电措施。
(5)采用磁镜直流电弧炉代替交流电弧炉。电弧炉采用直流供电，具有电弧稳定，短网压降小，磁路涡流损耗小，电弧的热交换效率高，对电网无频繁的工作短路电流冲击等优点。它与常规的三相交流电弧炉炼钢相比，可使冶炼熔化期缩短60%，电耗减少22%，且使脱磷脱硫速度加快。太原某重型机器厂于1985年将一台拟报废的电弧炉改装为磁镜直流电弧炉，至今已炼出优质钢6万多吨，吨钢电耗显著下降，以往该厂历史纪录单炉最佳电耗在509kW h/t以上，现在单炉电耗大多在400~500kWh/t之间，最低单耗曾达315.76kWh/ t。改造前该炉年平均单耗为679kWh/ t，改后降为年平均584.6kWh/t。且冶炼速度加快，由过去每日最多炼4炉钢增加到每日炼7炉钢，使用合格电极的月份吨钢耗电极也比改造前下降10%~17%，砌炉用镁砂平均吨钢消耗比改造前减少8%，功率因数由0.85上升到0.92，且三相电流平衡、电弧稳定，噪声显著降低。（河南太行全利重工李勇15090480399搜索编辑）