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電爐鍊鋼

鎖定
電爐鍊鋼主要利用電弧熱,在電弧作用區,温度高達4000℃。冶煉過程一般分為熔化期氧化期和還原期,在爐內不僅能造成氧化氣氛,還能造成還原氣氛,因此脱磷脱硫的效率很高。
中文名
電爐鍊鋼
外文名
Electrosmelting Of Steel
種    類
電弧爐
過    程
熔化期氧化期和還原期
功    能
脱磷脱硫的效率很高

電爐鍊鋼簡介

電爐鍊鋼 電爐鍊鋼
electric furnace steelmaking
以電為能源的鍊鋼過程。
此類鍊鋼爐即電爐種類有電弧爐感應電爐電渣爐、電子束爐、自耗電弧爐等。通常説的電爐鋼是用鹼性電弧爐生產的
電爐鋼多用來生產優質碳素結構鋼工具鋼合金鋼。這類鋼質量優良、性能均勻。在相同含碳量時,電爐鋼的強度和塑性優於平爐鋼。電爐鋼用相近鋼種廢鋼為主要原料,也有用海綿鐵代替部分廢鋼。通過加入鐵合金來調整化學成分、合金元素含量。
以廢鋼為原料的電爐鍊鋼,比之高爐轉爐法基建投資少,同時由於直接還原的發展,為電爐提供金屬化球團代替大部分廢鋼,因此就大大地推動了電爐鍊鋼。世界上現有較大型的電爐約1400座,電爐正在向大型、超高功率以及電子計算機自動控制等方面發展,最大電爐容量為400噸。
國外150噸以上的電爐幾乎都用於冶煉普通鋼,許多國家電爐鋼產量的60~80%均為低碳鋼。我國由於電力和廢鋼不足,主要用於冶煉優質鋼和合金鋼。

電爐鍊鋼容量

電爐鍊鋼 電爐鍊鋼
由於大容量的爐子熱效率高,可使每噸鋼的電耗減少,同時,也使噸鋼的平均設備投資也大大降低,鋼的成本下降,勞動生產率提高。如一個容量為320t的爐子與一個l.5t的小爐子相比,生產率相差l00倍以上。在某些特殊情況下,要求大量優質鋼水時,只有採用大容量電弧爐才能滿足要求。所以世界上許多國家採用大容量電弧爐。l80t以上的電弧爐有30座以上,其中最大的為400t。我國寶鋼的電弧爐容量最大,為150t。 [1] 

電爐鍊鋼短流程

短流程工藝是相對於傳統的長流程(學術上稱為傳統流程)而言的。傳統的長流程是指高爐—轉爐—連鑄(或模鑄)流程。
電爐短流程以20世紀90年代初美國的電爐—薄板坯連鑄流程為代表。自該流程投產以來,引起了世界鋼鐵界的重視。緊湊式電爐短流程是電爐短流程的典型代表。
與傳統流程相比,電爐短流程具有以下特點:
電爐鍊鋼 電爐鍊鋼
1)投資比高爐—轉爐流程減少l/2以上。如美國、日本等國的薄板坯電爐短流程,實際費用約為傳統流程的l/4。
2)生產成本低,勞動生產率高。鋼鐵聯合企業從鐵—焦—燒開始到熱軋板卷為止,噸鋼能耗一般為23GJ/t,而以廢鋼為原料的電爐鋼廠短流程工藝生產的產品能耗接近10GJ/t,能耗降低60%左右。
3)在世界每年廢鋼產量為3億多噸的情況下,電爐短流程的發展對於促進環保,消化廢鋼,淨化冶金工廠的環境起到了良好的推動作用。因此,發達國家把發展緊湊式電爐短流程作為重點。
近些年,我國電爐流程的發展雖然受到重視,但發展電爐短流程應慎重一些,可以適當發展,不可盲目。因為在當前條件下,我國不具備電能和廢鋼方面的優勢,即不具備成本優勢。在江陰興澄鋼鐵有限公司,已建成我國第一條四位一體的特殊鋼短流程生產線,工藝流程為:100t直流電弧爐冶煉—LF、VD精煉—R=12m大方坯連鑄—熱送全連軋,全套全新設備從德國引進,能夠開發生產合金結構鋼、彈簧鋼、齒輪鋼、易切削鋼、軸承鋼高壓鍋爐管坯鋼等品種,將成為全國優質鋼、特殊鋼裝備水平領先、能力超百萬噸的企業。

電爐鍊鋼電弧爐

超高功率電弧爐是指單位時間輸入到電爐中的能量比普通電弧爐大2~3倍。主要優點是:大大縮短了熔化時間,提高了勞動生產率;改善了熱效率,進一步降低了電耗;使用大電流短電弧,熱量集中,電弧穩定,對電網的影響小等。配套設備和相關技術有:採用大容量變壓器,可在有載情況下變換電壓;在爐體上大面積使用水冷爐壁和水冷爐蓋;採用油一氧噴槍助熔死角冷區;使用計算機控制等。
電弧爐偏心爐底出鋼
電爐鍊鋼 電爐鍊鋼
1979年德國首先將傳統的50t超高功率電弧爐改為中心爐底出鋼,後又將其改為更完善的偏心爐底出鋼。偏心爐底出鋼的最大特點是將出鋼口移到爐殼外邊,便於維修與檢修。偏心爐底出鋼與超高功率相匹配,在發達國家發展及推廣很快,特別是對於無渣操作的大型電弧爐,其優越性尤其明顯,主要為:
(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)出鋼時鋼水温度一般只下降25℃左右;
(4)出鋼時間短,60t電弧爐的出鋼時間僅80s左右;
(5)每噸鋼電耗可下降20kW·h左右;
(6)每噸鋼電極消耗可降低0.5kg左右;
(7)出鋼口耐火材料內襯壽命可達250次左右。
偏心爐底出鋼的一個最大缺點是要求電弧爐為高架式結構。我國電弧爐結構多為地坑式,高架式較少,再加上爐容量較小、車間設備老化,改造困難,發展和推廣偏心爐底出鋼還將有一個長期的過程。
1982年,世界上第一台用於實際生產的直流電弧爐在德國製造,其中心石墨電極作為陰極接入電路,底電極是陽極,由兩塊水平金屬組成,金屬板上裝有導氣冷卻片,許多觸針附在金屬板上,觸針之間築入鎂砂填充。電流經爐底水平金屬板導入觸針,然後通入熔池。直流電弧爐的操作與交流電弧爐差別不大,只是為保證爐料與底電極之間保持良好接觸,出鋼時要保留一部分鋼水。若要更換鋼種,必須將爐內鋼水出淨。
對於直流電弧爐來説,偏心爐底出鋼、水冷爐壁、水冷爐蓋、氧-燃燒嘴、廢鋼預熱等新技術,均比較合適,且效果較好。
直流電弧爐主要優點是:電極消耗較低,只有三相交流電弧爐的一半左右;生產成本較低。但因其仍處於不斷完善過程中,也存在不少問題:底電極與爐料接觸不良;鋼棒式底電極產生氧化和產生沸騰;鋼銷式(針狀)底電極維修困難;石墨—鎂磚易增碳;爐內温度不均勻;底電極散熱不良等。其缺點是電價較高時,地方成本較高。

電爐鍊鋼舉例

我國超大型直流電弧爐鍊鋼生產線於l996年9月在上海浦東鋼鐵(集團)公司建成並投產。該生產線由兩座l00t超高功率電弧爐、兩台LF在線鋼包精煉爐、一台雙工位真空冶煉爐和一台300mm×2000mm大板坯連鑄機組成。並與該公司4200mm×3300mm雙機架寬厚鋼板生產線相匹配,組成一條國內外一流水平的電弧爐生產寬厚板短流程生產線,年生產能力80×104t。
參考資料
  • 1.    嚴永亮,林聞維.寶鋼150t電爐爐底電極耐火材料的使用現狀與維護:耐火材料雜誌社,2001年01期