电弧炉炼钢工艺的发展
发布日期: 2018-05-07 09:08:32 阅读量(848) 作者:电炉炼钢是以电为能源的炼钢过程,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,它是通过石墨电极向电弧炼钢炉内输入电能,以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行炼钢的方法。电弧炉钢多用来生产优质碳素结构钢、工具钢和合金钢。
现代电弧炉炼钢技术的发展与LF精炼技术的出现和发展有着密切的关系,它使电弧炉的冶炼功能简单化,图1为电弧炉炼钢功能的演变过程,包括三个阶段:第一阶段是包括熔化、氧化、还原的传统型电弧炉;第二阶段是由于电弧炉炉型(出钢槽式电弧炉)的原因,钢渣混出,电弧炉必须造好还原渣才能出钢,还原精炼的任务由LF来完成;第三阶段是由于无渣出钢技术的开发,还原期全部由LF精炼来完成,形成了现代电弧炉炼钢流程“EAF+LF+CC”的形式。
图1 LF精炼对电弧炉技术发展的影响
1965年至2001年现代电炉技术发展情况,如图2所示。
图2 1965年至2001年现代电炉技术发展情况
由图2可见,20世纪60年代传统的电炉炼钢已发展到成熟阶段。
(1)20世纪60年代至70年代主要是发展超高功率供电及其相关技术,包括高压长弧操作、水冷炉壁、水冷炉盖、泡沫渣技术等,在这一阶段钢包精炼及强化用氧已开始采用,但这一阶段,电弧炉容量较小,冶炼过程仍然是倾动炉体出钢,冶炼周期较长,二次(钢包)精炼是离线的,很难满足连铸节奏要求。
(2)20世纪80年代初,由于采用超高功率供电,充分利用变压器功率,使还原期移至炉外势在必行,EBT及LF技术的开发使“电弧炉冶炼+在线二次精炼”的现代电弧炉炼钢技术产生。
(3)20世纪80年代末大型超高功率直流电弧炉问世,主要由于其对电网冲击小、石墨电极消耗低,以致20世纪80年代末到90年代初直流电弧炉占了绝对的优势,我国上海的几台100-150吨的直流电弧炉就是在这一背景下建立起来的。与此同时,高配碳、强化用氧技术(包括超音速氧枪、碳氧枪、氧燃烧嘴、底风口、二次燃烧技术)趋于成熟,VAi(奥钢联)称之为K-ES技术,Danieli(丹尼利)称之为Damm‘技术,Demag(德马克)称之为Korfarc技术。这一阶段废钢预热开始,大量化学能和物理热的输入增加了新能源,使得冶炼周期大大缩短,电极消耗进一步降低,1988年,电炉冶炼周期缩短至1h,可以满足连铸节奏要求,1989年纽柯第一条CSP电弧炉生产线投产,形成了“四位一体”的现代电弧炉炼钢流程,使现代电弧炉炼钢技术开始进入了成熟阶段。
(4)20世纪90年代中期以来,由于连铸单流产量增高,一机多流、多炉连浇技术的发展以及薄板坯厚度的增加,要求进一步缩短冶炼周期。这一时期交流电弧炉与直流电弧炉形成竞争发展的趋势。值得注意的是,在这一阶段人们关注的已不是用直流供电还是用交流供电,而是废钢预热,即二次燃烧和烟气显热的利用问题,不同的废钢预热方式产生了不同类型的现代电弧炉,它们分别是Conteel电弧炉、烟道竖炉电弧炉、Comelt中心废钢预热竖炉电弧炉、带手指烟道竖炉电弧炉、MSP、DaiiarcPlus、Conarc电转炉、Contiarc和Ecoarc炉。从环保的角度看,废钢预热必须考虑排放废气中有害气体CO、二噁英(Dioxin)和呼兰(Furan)等的含量,料篮废钢预热因二嚼英及呼兰等有害气体含量超标被淘汰,Ecoarc技术可使二噁英和呼兰排放量降低到0.1ngTEQ/Nm3以下,可满足日本和欧洲有关环保要求,成为对环境友好的电弧炉技术,同时Ecoarc炉子在全废钢冶炼条件下,冶炼周期缩短到35min,电耗在氧耗约为30Nm/t的条件下达到250kW·h/t左右,生产率达到100t/h。
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