丁騰蛟

摘要：隨著我國(guó)科技水平的提升，我國(guó)電弧爐煉鋼技術(shù)取得了很大的進(jìn)步和發(fā)展。電弧爐是冶金工業(yè)的重要熔煉設(shè)備，電能消耗非常大，在企業(yè)生產(chǎn)成本中所占比例相當(dāng)高。因此，如何降低電弧爐煉鋼的電能消耗，以最小的能耗取得最大的經(jīng)濟(jì)效益，一直是冶金工作者的一項(xiàng)重要任務(wù)。本文就鑄鋼電弧爐煉鋼節(jié)電的途徑展開探討。

關(guān)鍵詞：鑄鋼;電弧爐煉鋼;節(jié)電;途徑

引言

煉鋼電弧爐是消耗電能很大的設(shè)備，人稱“電老虎”。如何發(fā)揮電弧爐煉鋼效能，使其節(jié)電、降低用電單耗、取得理想的經(jīng)濟(jì)效益，這一直是國(guó)內(nèi)外煉鋼工作者所十分關(guān)注的問題。

1影響電弧爐單耗的主要因素

在生產(chǎn)實(shí)踐中影響電弧爐單耗的因素歸納起來(lái)主要有幾個(gè)方面，即：人的因素、設(shè)備因素、爐料因素和工藝技術(shù)因素等。其中人的因素包括操作工人、技術(shù)人員和管理人員;設(shè)備因素包含電弧爐設(shè)備的改造、維護(hù)管理以及科學(xué)合理配電;爐料因素主要是爐料質(zhì)量、成分配比、裝料方式以及爐料預(yù)熱等;工藝技術(shù)方面的改進(jìn)可以提高冶煉效率。

2降低電耗的途徑

2.1加強(qiáng)爐料管理

科學(xué)爐料管理應(yīng)實(shí)現(xiàn)“精料”入爐，“精料”指入爐爐料應(yīng)符合對(duì)化學(xué)成分的要求、合理的塊度搭配、盡可能少的雜質(zhì)。使用合格的爐料才能為節(jié)電打下良好的基礎(chǔ)。（1）保證入爐爐料的化學(xué)成分。合適的入爐爐料的化學(xué)成分應(yīng)保證熔清后成分合乎工藝要求，直接進(jìn)入精煉期。若熔清后碳、硫成分不合格，則須調(diào)碳和脫磷勢(shì)必延長(zhǎng)氧化時(shí)間;若硫含量高則需增加還原時(shí)間，結(jié)果必然增加電耗且降低生產(chǎn)率。（2）盡可能減少爐料中雜質(zhì)。我國(guó)廢鋼資源不足，質(zhì)量差，對(duì)電弧爐煉鋼電耗影響較大。有些廢鋼料中夾雜有玻璃、織物、塑料、橡膠、油污和泥砂等，不僅直接影響導(dǎo)電和不必要的渣量增加，而且勢(shì)必增加鋼中硫、磷含量和渣中酸性氧化物。這就需要增加石灰用量以達(dá)到脫磷脫硫和保證渣堿度的要求。（3）合理超裝，避免多次裝料。由于熔化期電耗占整爐電耗的60%～70%，因此增加輸入功率、縮短熔化時(shí)間是節(jié)電的重要措施，但由于爐襯材料、電極質(zhì)量等原因，使得廣泛采用超高功率煉鋼的條件尚未成熟。多數(shù)企業(yè)采用超裝措施，超裝量常達(dá)2～3倍，既可提高熱效率，也可減少裝料次數(shù)，從而減少了用電單耗。（4）合適的爐料配比與裝料方式。煉鋼理論與實(shí)踐表明，爐料的堆比重與熔煉時(shí)間、電耗有直接關(guān)系。合適的堆比重應(yīng)由合適的爐料尺寸配比及正確的裝料方式來(lái)保證。若爐料大小配比不當(dāng)，使?fàn)t料不能及時(shí)熔塌，將不僅大大延長(zhǎng)熔化時(shí)間、增加電耗，而且影響爐襯壽命與塌料時(shí)造成事故。

2.2優(yōu)化供電制度使用最佳配電曲線

合理的電氣運(yùn)行制度可充分挖掘變壓器的能力，使煉鋼過(guò)程電弧爐的有功功率最大。熔化期采用最大電壓、最大電流操作使鋼液快速升溫，直至鋼鐵料熔化，然后根據(jù)鋼液溫度調(diào)整送電電壓、電流。在制定供電制度時(shí)，要考慮變壓器的容量、利用系數(shù)、功率因素等條件。在煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中，可通過(guò)電爐變壓器的供電主回路的在線測(cè)量，獲得一次側(cè)和二次側(cè)的電壓、電流、功率因素、有功功率、無(wú)功功率及視在功率等電氣運(yùn)行參數(shù)，經(jīng)過(guò)分析處理，得出供電主回路的短路電抗、短路電流等基木參數(shù)，尋找最佳輸入功率，以此制定合理的供電曲線，保持電弧穩(wěn)定燃燒。在變壓器額定功率范圍內(nèi)，輸出功率最大，生產(chǎn)效率最高。

2.3優(yōu)化供電制度

電氣運(yùn)行狀態(tài)對(duì)節(jié)能至關(guān)重要。合理的電氣運(yùn)行制度可充分挖掘變壓器的能力，使煉鋼過(guò)程電弧爐的有功功率最大。熔化期采用最大電壓，最大電流操作使鋼液快速升溫，直至鋼鐵料熔化，然后根據(jù)鋼液溫度調(diào)整送電電壓、電流。在制定供電制度時(shí)，要考慮變壓器的容量、利用系數(shù)、功率因素等條件。通常地，根據(jù)設(shè)備和生產(chǎn)條件，能量轉(zhuǎn)換影響因素等理論計(jì)算所得的結(jié)果有偏差，實(shí)地測(cè)量可以進(jìn)一步修正。在煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中，可通過(guò)電爐變壓器的供電主回路的在線測(cè)量，獲得一次側(cè)和二次側(cè)的電壓、電流、功率因素、有功功率、無(wú)功功率及視在功率等電氣運(yùn)行參數(shù)，經(jīng)過(guò)分析處理，得出供電主回路的短路電抗、短路電流等基太參數(shù)，尋找最佳輸入功率，以此制定合理供電曲線，保持電弧穩(wěn)定燃燒。在變壓器額定功率范圍內(nèi)，輸出功率最大，生產(chǎn)效率最高。在生產(chǎn)過(guò)程中盡量減少變換電壓的檔次，減少停電時(shí)間，提高熱效率。

2.4強(qiáng)化用氧制度

電爐吹氧操作的目的是吹氧助熔和吹氧脫碳，配合噴吹碳粉，造泡沫渣。以氧槍取代吹氧管操作效果顯著：氧槍可利用廉價(jià)的碳粉、油、天然氣等代替電能，對(duì)電弧爐冷區(qū)加熱助熔，提高了生產(chǎn)效率;氧槍噴射氣流集中，具有極強(qiáng)的穿透金屬熔池的能力，加強(qiáng)對(duì)鋼水的攪拌作用，加快吹氧脫碳和造泡沫渣的速度。由于強(qiáng)化供氧，加速爐料熔化，增加熔池?cái)嚢?，改善熔池?nèi)部傳熱條件，加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，增強(qiáng)制造泡沫渣的效果，可有效地降低電耗。

2.5采用鐵水熱裝工藝

電爐采用鐵水工藝可緩解廢鋼鐵嚴(yán)重緊缺現(xiàn)狀，獲得穩(wěn)定的煉鋼原料。鐵水中含有較高的碳、硅等元素，與氧反應(yīng)釋放出大量熱量，都給電爐帶入大量物理顯熱和化學(xué)潛熱，提高熔池溫度。并且由于碳氧反應(yīng)產(chǎn)生大量一氧化碳?xì)怏w，促進(jìn)泡沫渣形成，將電弧屏蔽在爐渣內(nèi)，減少電弧輻射，延長(zhǎng)爐襯壽命，提高電爐熱效率。

2.6泡沫渣冶煉

在熔化后期、氧化期、還原期采用泡沫渣技術(shù)。人工吹氧生成泡沫渣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效果不顯著。采用碳氧槍向熔池吹氧和噴吹碳粉，易在渣層中生成泡沫渣。通過(guò)控制爐渣堿度、氧化性、流動(dòng)性等冶金條件以符合工藝要求，在爐渣堿度為2.0～2.5、渣中w（FeO）為20%～40%時(shí)，生成泡沫渣的效果最好。泡沫渣有利于增大渣鋼界面，有效地利用氧化性高、流動(dòng)性好和溫度較低的熔渣強(qiáng)化脫磷?？墒归L(zhǎng)電弧插入很厚的泡沫渣中，提高了電能的利用率，縮短了冶煉時(shí)間，節(jié)約了電能。

2.7二次燃燒技術(shù)開發(fā)應(yīng)用

電爐冶煉過(guò)程產(chǎn)生的廢氣主要是一氧化碳。通過(guò)向爐內(nèi)噴吹氧氣，將一氧化碳燃燒生成二氧化碳。化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱能，促使鋼液升溫，或用于廢鋼預(yù)熱，廢鋼溫度可上升200一300度，最高可上升600-800度，可節(jié)約電能15-40kW·h/t。

2.8熔氧結(jié)合和單渣沉淀脫氧新工藝

電弧爐傳統(tǒng)的熔化—氧化—還原工藝，熔煉時(shí)間長(zhǎng)，電耗高。熔氧結(jié)合、單渣沉淀脫氧新工藝與傳統(tǒng)煉鋼工藝相比，取消了還原期，縮短了冶煉時(shí)間，故可顯著地降低電耗，是一種行之有效的節(jié)電工藝。

2.9改進(jìn)電氣設(shè)備

電爐設(shè)備對(duì)電能消耗有較大影響，改變短網(wǎng)分布，縮短短網(wǎng)長(zhǎng)度，橫臂改造等設(shè)備改進(jìn)可以明顯節(jié)電。新型橫臂的改造是將橫臂和導(dǎo)線結(jié)合為一體，同時(shí)起支撐電極和導(dǎo)電作用，取得明顯效果，降低了電阻率，根據(jù)某電爐廠實(shí)際測(cè)量，橫臂改造后電阻率降低了17%，有功功率提高了5%～9%，冶煉電耗降低了10～40kW·h/t。電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)與電弧的穩(wěn)定性有密切聯(lián)系，會(huì)影響斷弧和短路的次數(shù)，電弧不穩(wěn)定，損耗在短網(wǎng)、變壓器和電極上的電能會(huì)加大。采用人工智能技術(shù)，使電極調(diào)節(jié)性能提高，電弧穩(wěn)定，減少短網(wǎng)電能損耗，減少無(wú)功功率，提高電能利用效率。

結(jié)語(yǔ)

電弧爐煉鋼的電耗是一個(gè)綜合性指標(biāo)，影響因素較多，要求所有的作業(yè)環(huán)節(jié)緊密配合，最終達(dá)到節(jié)電的目的。

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