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電爐煉鋼提高效率降低成本措施分析
雙擊自動滾屏 發布者:admin 發布時間:2014-04-15 閱讀:0次 【字體:

  從發展的角度看,隨著廢鋼的積累量增加、廢鋼與鐵水價格逆轉以及環保的需求日益嚴格,電爐煉鋼持續采用多元爐料結構(廢鋼、鐵水、生鐵、直接還原鐵等)優化配料是大勢所趨。在多元爐料結構配料特別是高鐵水比冶煉條件下,如何提高電弧爐的冶煉節奏,降低金屬及輔助材料消耗,是電爐煉鋼工作者關注的熱點。

  抓住電爐煉鋼降本的關鍵

  目前電弧爐煉鋼工藝遇到的最主要問題是冶煉成本高。即使加入與轉爐相同的鐵水比例,電爐煉鋼生產的鋼坯成本仍高出轉爐煉鋼100元/噸~400元/噸,主要原因是鋼鐵料、石灰、氧氣等消耗均高于轉爐煉鋼生產,究其根源是受電弧爐爐型的限制。有文獻指出,相同噸位的電弧爐和轉爐,噴吹相同流量和壓力的氧氣,即使加上供電產生的電磁攪拌力,電弧爐的熔池攪拌強度也只是轉爐的1/10,因此轉爐熔池的動力學條件優于電弧爐的動力學條件。電弧爐煉鋼如果希望加快冶煉節奏、降低冶煉成本,須強化熔池的攪拌,加快冶金反應的速度和效率。

  電弧爐煉鋼復合吹煉技術是以多元爐料結構為基礎,以節能和降低成本為目標,通過強化熔池攪拌,將供電、供氧和底吹攪拌等單元操作進行多尺度集成,最大限度地降低金屬料及輔助材料消耗、提高氧氣利用率。

  將操作單元進行系統優化

  電爐煉鋼底吹技術。由于電弧爐煉鋼的突出弱點是熔池攪拌弱,冶煉時間較長,電弧產生的熱量主要加熱熔池上部的鋼液,而底部和電弧區以外的鋼液主要是通過熱量的對流擴散來加熱,因此熱量的傳遞慢。若能加強熔池攪拌,將加快爐內反應,縮短冶煉時間,降低冶煉成本。受轉爐頂底復吹技術的啟迪,人們設想向電弧爐熔池底部吹入氣體攪拌,這是一種簡便而又有效的方法,因此出現了電弧爐底吹氣體攪拌技術。

  該項技術的研究始于上世紀80年代,電弧爐底吹惰性氣體攪拌爐內鋼液,加速了熔池中鋼液的化學成分和溫度的均勻,提高了熔池中渣鋼反應速率。根據模擬計算,電弧爐采用底吹技術可以提高熔池的攪拌速度3倍~5倍。

  但是由于電弧爐采用留鋼操作,電爐生產企業考慮底吹裝置對安全可能產生影響,采用底吹攪拌的電弧爐較少。直到近年國內開發了新型電弧爐底吹技術,徹底解決了底吹的安全隱患,使電弧爐底吹技術得到應用。該技術主要包括底吹長壽技術、底吹控制技術、底吹與供氧的控制模型,目前已經在6座電弧爐上使用,取得了顯著的經濟效益。

  電爐煉鋼復合吹煉的技術集成。目前,電爐煉鋼各單元操作技術已相對成熟,如何將各操作單元進行系統優化,筆者采用了多尺度結構理論。電弧爐煉鋼能量和成本優化,就是依據原料加入及冶金操作將有效供能時間分成若干個時間段,對供電、供氧、底吹和余熱利用的操作參數進行分時段設定及優化。借助于輔助軟件工具,計算出總能量需求和各個時段內的能量需求,綜合考慮各單元的操作參數,實現總能量和各個時段能量的供需,通過強化攪拌,接近理論平衡值,達到煉鋼生產高效、節能的目的。

  對于鐵水加入量大的原料結構,由于總供電量小,采用間斷性供電,因此決定電爐煉鋼技術指標的主要因素與轉爐冶煉類似,即供氧效率和熔池攪拌的強弱。

  為了研究電弧爐供氧與底吹攪拌的效果,通常采用供氧與底吹的同步控制方法進行。由于電弧爐各個冶煉階段的任務不同,冶煉所需要的供氧量和底吹氣流量均不同。通過在西寧特鋼65噸電弧爐、天津鋼管公司90噸電弧爐、新余特鋼50噸電弧爐上的工業試驗研究,確定不同冶煉階段的氧氣和底吹氣體匹配情況的經驗公式為:

  模式1(非冶煉期)為(0.2Aa+0.2C)/(0.375Ee),模式2(加料期)為(0.2Aa+0.2C)/(0.5Ee),模式3(廢鋼熔化期)為(Aa+B+C)/(0.75Ee),模式4(脫磷期)為(Aa+B+C+D)/(0.375Ee),模式5(脫碳升溫期)為(Aa+B+C+D)/(0.75Ee),模式6(出鋼前強攪拌期)為(0.2Aa+0.5B+0.5C+D)/(Ee)。

  在上式中,A為爐壁氧槍流量,300Nm3/h~5000Nm3/h,一般為1支~7支,槍數為a;B為爐門氧槍流量,500Nm3/h~6000Nm3/h,一般為1支;C為EBT槍流量,100Nm3/h~5000Nm3/h,一般為1支;D為爐頂氧槍,200Nm3/h~6000Nm3/h;E為底吹流量,5NL/min~200NL/min,一般為1支~7支,槍數為e.若電弧爐設備中擁有A,則上面公式中A的值為其相應的流量,否則A的值為0.B、C、D、E的判別情況同A一致。針對不同的冶煉模式,即不同的氧氣流量、底吹氣體流量進行編檔操作,根據設計方案,在不同的時刻調整為不同的冶煉模式,實現冶煉全自動化控制。

  通過電弧爐復合吹煉技術,電弧爐供氧和底吹供氣結合起來,選擇不同模式進行復合吹煉,提高熔池內部的攪拌強度,均勻熔池成分和溫度,加快脫碳速度,提高鋼液成分和溫度的終點控制精度,縮短冶煉時間,達到了優化操作的目的。

  研究復合吹煉下的能源回收

  目前,西寧特鋼、天津鋼管、新余特鋼等企業均成功應用了電弧爐復合吹煉工藝。以電爐煉鋼復合吹煉工藝在天津鋼管公司為例,實踐顯示,在復合吹煉條件下,FeO含量從31.23%降低到25.24%,鋼鐵料消耗從1165kg/t降低到1128.6kg/t,石灰消耗從64kg/t降低到58.3kg/t,氧氣消耗從49Nm3/t降低到47.5Nm3/t.復合吹煉工藝的應用降低了鋼中氧含量,增加了合金收得率,尤其在冶煉低碳管線鋼時,應用復吹技術后的精煉爐初始鋁含量明顯提高,為冶煉[S]低于30ppm的高鋼級管線多爐連澆創造了良好的條件。

  電弧爐復合吹煉工藝能夠有效地均勻鋼水溫度和成分,提高脫碳速率,降低了渣中的FeO含量,減少了鋼鐵料、石灰和氧氣消耗,并降低了出鋼氧含量,增加了精煉初始[Al]含量。

  研究證明,在多元爐料結構條件下,采用復合吹煉的方法可以實現電爐的高效和原料的節約。

  電弧爐冶煉過程中,高溫煙氣帶走的熱量約占電弧爐輸入熱量的8%~20%,隨著兌入鐵水比例的提高,高溫煙氣帶走的熱量也相應增加。目前國內電弧爐兌鐵水的企業高達90%以上,高溫煙氣帶走的熱量可達到電弧爐輸入能量的17%,高鐵水比例冶煉情況下的煙氣所含的CO含量也較為可觀,因此研究基于復合吹煉工藝下的高鐵水比冶煉的能量及煤氣回收利用有較大的意義。

文章轉自中國電爐網

 
 

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