CN110241287A - 一种超高功率电弧炉无电冶炼的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高功率电弧炉无电冶炼的方法，包括如下步骤：炉内预留残汤，低流量吹氧，加料作业，主溶解期,流渣作业,熔落期，出汤作业及测温取样作业，然后继续进行下一炉作业。本发明的优点是解决Consteel电弧炉在短时间发生电力障碍或者停电限电发生时，继续稳定生产不停产的难题，保证整个工厂全工序的正常运转，大大降低了钢厂的损失。
Description
技术领域
本发明属于超高功率电弧炉冶炼技术领域，尤其涉及一种超高功率电弧炉无电冶炼的方法。
背景技术
电弧炉(electric arc furnace)是利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉，气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在3000℃以上，利用电弧的热效应加热炉料进行熔炼的炼钢方法。交流电通过3个石墨电极输入炉内，在电极下端与金属料之间产生电弧，利用电弧的高温直接加热炉料，使炼钢过程得以进行。电弧炼钢炉按每吨炉容量所配变压器容量的多少分为普通功率电弧炉、高功率电弧炉和超高功率电弧炉。超高功率电炉是上世纪60年代中期兴起的，当时主要是将高电压、长电弧的电弧特性改为大电流、低电压、短电弧的电弧特性，从而使电炉冶炼有可能既输入较高的功率、又使耐火材料费用保持在可以接受的限度内，并将每炉钢冶炼时间由4h缩短到2.5h以下。此后，此项技术发展很快，不仅电炉的单位功率水平愈来愈高，而且随着功率水平的提高，各项配套技术也相继开发并日臻完善，使超高功率电炉在国际上得到普遍推广应用。Consteel电弧炉是二十世纪八十年代意大利TECHINT公司所开发，作为该公司的专利产品称为Consteel Furnace(康思迪电弧炉)。1987年在美国的Nucor-Darlington进行试生产，90年代开始流行，获得成功后在美国、意大利、日本及中国等推广使用。中国第一台Consteel电弧炉是2000年在西宁特钢竣工投产。Consteel电弧炉工作原理：在连续加料的同时，利用炉子产生的高温废气对进入的炉料进行连续预热，可使废钢入炉前的温度高达600℃(200～600℃)，而预热后的废气经过燃烧室进入余热回收***。过程实现废钢连续加入、连续预热及连续熔化，电弧加热熔池、熔池熔化废钢。
康思迪电弧炉冶炼工艺特点：
一是废钢预热：废钢入炉前，由炉内产生的烟气在输料道预热段被预热，平均温度为600～650℃；
二是留钢操作：电炉中至少有30吨钢水，然后连续进料，电极送电，碳--氧枪作业，电炉始终在平熔池状态下工作，可减少电弧波动；
三是连续进料：无需频繁停炉和开启炉盖，减少热量损失；
四是操作技术简便：留钢留渣、泡沫渣埋弧单熔池冶炼操作技术。
Consteel电弧炉虽然具有较多的优点，但是超高功率电弧炉都是冲击性负荷，属于耗电大户，且变压器容量高，容易发生电气设备故障。在政府限电或变压器等设备故障时，无法进行通电生产，导致生产停止。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种超高功率电弧炉无电冶炼的方法，解决超高功率电弧炉在电力设备发生故障或者限电停电等情况下，电弧炉设备依然能够正常生产的技术难题，Consteel电弧炉在短时间发生电力障碍时，能够继续稳定生产不停产。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种超高功率电弧炉无电冶炼的方法，其特点是包括如下步骤：
1)预留残汤，前一炉出汤完毕，炉内预留残汤，进行电弧炉炉内及设备点检确认，确认设备无异常，炉内耐材状态正常，准备进行下一炉的冶炼；
2)低流量吹氧，根据原料装入量及成份，计算理论氧气的吹入量；氧枪设备准备就绪，冶炼初期，使用档位2档低流量吹氧作业，氧枪在渣层面进行低流量吹氧；
3)低流量吹氧将炉内残钢渣子升温搅拌熔化，钢渣有良好流动性后，将加料小车前进至加料位置，准备进行加料作业；
4)加料作业，加料小车前进至加料位置，启动加料小车进行加料作业，尾振启动，加料速度设定尾振电机的变频器调频频率百分比以80％为主，80％是指尾振电机的变频器调频频率百分比，正常频率50HZ是100％，对于电机转速是740转/分钟，80％对应的就是40HZ，转速也相应下降；80％是正常生产时，原料溶解速度和加料速度能够达到比较平衡的一个参数值，根据原料的成份及炉内状态进行适当调整：原料熔化速度高于加料速度时，加料速度保持不变；原料熔化速度低于加料速度，有少量堆料发生时，降低加料速度或者暂时停止加料；原料加料开始，氧气流量逐渐增加至4档(3000Nm3)，进入主溶解期；
5)主溶解期,原料加入完毕，加料小车及时退回，避免后续的吹氧造成钢渣飞溅粘冷钢，从尾振料仓加入1袋生石灰前进至加料小车头部；
6)流渣作业,主溶解期判断好成份，炉内的原料溶解状态，氧气的吹入量等后进入流渣作业，降低炉内碱度，去除杂质，至此流渣结束，进入熔落期；
7)熔落期，进行成份微调及温度调整；根据炉内钢渣状态确定石灰投入量及氧气的吹入量，期间如果有氧枪连接时可进行炉内取样作业，等待成份的化验，成份合格后，炉内钢液温度正常进行出汤作业，若没有达到出汤要求可继续吹入一定的氧气量及辅助作业；
8)出汤作业及测温取样作业，然后继续进行下一炉作业。
进一步地，所述电弧炉类型为具有连续加料***的Consteel电弧炉，所述Consteel电弧炉具有连续加料***，Consteel电弧炉可以做到在打开炉盖的情况下减少热量损失，原料提前预热减少能耗。
进一步地，所述炉内预留残汤为20～30Ton。
进一步地，所述原料使用易熔化且Si含量较高原料。
进一步地，所述原料不满足易熔化且Si含量较高原料条件时，高位料仓准备Fe-Si以补充Si不足。
进一步地，所述步骤5)主溶解期，当主溶解期初期要控制炉内的碱度，若炉内渣流动性不好时，可设定输入一定量的Fe-Si，有效提高炉内的温度，来调整钢渣流动性；反之，若炉内的碱度偏低可设定一定量CaO逐步加入，观察炉内碱度。
与现有技术相比，本发明采用上述技术方案，与常规通电方法及传统炼钢相比，具有以下优点是解决Consteel电弧炉在短时间发生电力障碍或者停电限电发生时，继续稳定生产不停产的难题，电弧炉设备能够正常生产12小时以上；没有高炉铁水，全部固态原料进行无电生产；主要通过吹氧反应提供热量来熔化原料，保证整个工厂全工序的正常运转，大大降低了钢厂的损失。
具体实施方式
以下本发明将结合具体实施例做进一步的详细说明，使技术人员更加清楚地了解本发明的优点。应该理解，其中的内容只是用作说明，而绝非对本发明的保护范围构成限制。
超高功率电弧炉一般需要通电才能正常生产，但是电弧炉设备属于高压、高负荷用电设备，电力关联设备容易发生故障，导致不能进行通电正常生产。或者国家及地区政府为了响应节能减排要求进行电力负荷限制，执行限电或停电措施，导致电弧炉不能正常通电生产。企业在设备运转时才能发挥最大经济效益，一旦生产停止，生产成本将会急速上升。
江苏某钢厂新建一台60吨Consteel电弧炉，建成后由于变压器及高压电等故障，多次进行无电作业，开发出了一套无电力供应的条件下使设备能够维持运行。
一种超高功率电弧炉无电冶炼的方法，其特点是包括如下步骤：
1)预留残汤，前一炉出汤完毕，炉内预留残汤20-30Ton，进行电弧炉炉内及设备点检确认，确认设备无异常，炉内耐材状态正常，准备进行下一炉的冶炼；本实施例是使用的电弧炉类型为具有连续加料***的Consteel电弧炉，Consteel电弧炉具有连续加料***，Consteel电弧炉可以做到在打开炉盖的情况下减少热量损失，原料提前预热减少能耗；
2)低流量吹氧，根据原料装入量及成份，计算理论氧气的吹入量，原料使用易熔化且Si含量较高原料，如果原料不满足易熔化且Si含量较高原料条件时，高位料仓准备Fe-Si以补充Si不足；氧枪设备准备就绪，使用档位2档低流量吹氧作业，氧枪在渣层面进行低流量吹氧；冶炼初期，电弧炉炉内钢水量偏少，炉内的C,Si含量较低，采用低流量吹氧，既保护炉底耐材又避免了大流量吹氧造成炉内钢水沸腾；
3)低流量吹氧将炉内残钢渣子升温搅拌熔化，钢渣有良好流动性后，将加料小车前进至加料位置，准备进行加料作业；
4)加料作业，加料小车前进至加料位置，启动加料小车进行加料作业，尾振启动，加料速度设定尾振电机的变频器调频频率百分比以80％为主，80％是指尾振电机的变频器调频频率百分比，正常频率50HZ是100％，对于电机转速是740转/分钟，80％对应的就是40HZ，转速也相应下降；80％是正常生产时，原料溶解速度和加料速度能够达到比较平衡的一个参数值，根据原料的成份及炉内状态进行适当调整：原料熔化速度高于加料速度时，加料速度保持不变；原料熔化速度低于加料速度，有少量堆料发生时，降低加料速度或者暂时停止加料；原料加料开始，氧气流量逐渐增加至4档(3000Nm3)，进入主溶解期；(注Nm3是指在0摄氏度1个标准大气压下的气体体积；N代表标准条件(Normal Condition)，即空气的条件为一个标准大气压，温度为0℃，相对湿度为0％)
5)主溶解期,原料加入完毕，加料小车及时退回，避免后续的吹氧造成钢渣飞溅粘冷钢，从尾振料仓加入1袋生石灰前进至加料小车头部；当主溶解期初期要控制炉内的碱度，若炉内渣流动性不好时，可设定输入一定量的Fe-Si(500Kg)，有效提高炉内的温度，来调整钢渣流动性；反之，若炉内的碱度偏低可设定一定量CaO(1000Kg逐步加入，观察炉内碱度)；
6)流渣作业,主溶解期判断好成份，炉内的原料溶解状态，氧气的吹入量等后进入流渣作业，降低炉内碱度，去除杂质，至此流渣结束，进入熔落期；
7)熔落期，进行成份微调及温度调整；根据炉内钢渣状态确定石灰投入量及氧气的吹入量，期间如果有氧枪连接时可进行炉内取样作业，等待成份的化验，成份合格后，炉内钢液温度正常进行出汤作业，若没有达到出汤要求可继续吹入一定的氧气量及辅助作业；
8)出汤作业及测温取样作业，然后继续进行下一炉作业。
Claims (6)
1.一种超高功率电弧炉无电冶炼的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)预留残汤，前一炉出汤完毕，炉内预留残汤，进行电弧炉炉内及设备点检确认，确认设备无异常，炉内耐材状态正常，准备进行下一炉的冶炼；
2)低流量吹氧，根据原料装入量及成份，计算理论氧气的吹入量；氧枪设备准备就绪，冶炼初期，使用档位2档低流量吹氧作业，氧枪在渣层面进行低流量吹氧；
3)低流量吹氧将炉内残钢渣子升温搅拌熔化，钢渣有良好流动性后，将加料小车前进至加料位置，准备进行加料作业；
4)加料作业，加料小车前进至加料位置，启动加料小车进行加料作业，尾振启动，加料速度设定尾振电机的变频器调频频率百分比以80％为主，根据原料的成份及炉内状态进行适当调整：原料熔化速度高于加料速度时，加料速度保持不变；原料熔化速度低于加料速度，有少量堆料发生时，降低加料速度或者暂时停止加料；原料加料开始，氧气流量逐渐增加至4档(3000Nm3)，进入主溶解期；
5)主溶解期,原料加入完毕，加料小车及时退回，避免后续的吹氧造成钢渣飞溅粘冷钢，从尾振料仓加入1袋生石灰前进至加料小车头部；
6)流渣作业,主溶解期判断好成份，炉内的原料溶解状态，氧气的吹入量等后进入流渣作业，降低炉内碱度，去除杂质，至此流渣结束，进入熔落期；
7)熔落期，进行成份微调及温度调整；根据炉内钢渣状态确定石灰投入量及氧气的吹入量，期间如果有氧枪连接时可进行炉内取样作业，等待成份的化验，成份合格后，炉内钢液温度正常进行出汤作业，若没有达到出汤要求可继续吹入一定的氧气量及辅助作业；
8)出汤作业及测温取样作业，然后继续进行下一炉作业。
2.根据权利要求1所述一种超高功率电弧炉无电冶炼的方法，其特征在于：所述电弧炉类型为具有连续加料***的Consteel电弧炉，所述Consteel电弧炉具有连续加料***，Consteel电弧炉可以做到在打开炉盖的情况下减少热量损失，原料提前预热减少能耗。
3.根据权利要求1所述一种超高功率电弧炉无电冶炼的方法，其特征在于：所述炉内预留残汤为20～30Ton。
4.根据权利要求1所述一种超高功率电弧炉无电冶炼方法，其特征在于：所述原料使用易熔化且Si含量较高原料。
5.根据权利要求4所述一种超高功率电弧炉无电冶炼方法，其特征在于：所述原料不满足易熔化且Si含量较高原料条件时，高位料仓准备Fe-Si以补充Si不足。
6.根据权利要求1所述一种超高功率电弧炉无电冶炼方法，其特征在于：所述步骤5)主溶解期，当主溶解期初期要控制炉内的碱度，若炉内渣流动性不好时，可设定输入一定量的Fe-Si，有效提高炉内的温度，来调整钢渣流动性；反之，若炉内的碱度偏低可设定一定量CaO逐步加入，观察炉内碱度。
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