广钢电炉短流程炼钢工艺优化研究.doc

广钢电炉短流程炼钢工艺优化研究李烈军摘要广钢40t电炉是国内第一台引进的超高功率电炉,自1998年投产以来,对炼钢工艺进行了不断的优化,现已形成了偏心炉底出钢钢包精炼炉全连铸三位一体的短流程炼钢工艺,多项技术指标在国内同类型炉中名列前茅。关键词短流程炼钢工艺超高功率电弧炉Research On Optimization of Short Flow Route SteelmakingProcess in Guangzhou Iron & Steel Co. LtdLi Liejun(Guangzhou Iron & Steel Co. Ltd)Abstractforty-ton electric arc furace (EAF) in Guangzhou Iron & steel Co. Ltd is the first EAF of ultra-high power in china. Since putting it into operation in 1998, steelmaking process has been optimized constantly. Now EBTLFsequence casting integrated steelmaking process is formed. A lot of techical and economic indexes have become advanced in the same furnace types.Keywordsshort flow routesteelmaking processEAF of ultra-high power广州钢铁股份有限公司从瑞士BBC引进了国内第一台超高功率电炉,于1988年12月顺利投产并实行一对一的全连铸的工艺。几年来,在完善40tUHP电炉工艺并实现全连铸工艺方面做了大量的技术研究工作,相继解决了配料、熔清C控制、炉衬寿命、钢水温度控制、喷粉泡沫渣、单渣法工艺、钢包喂线工艺及铸坯质量等技术工艺操作,其中喷粉泡沫渣工艺、单渣法工艺、钢包喂丝工艺等相继通过了广东省冶金总公司组织的鉴定。为了进一步理顺工艺,提高质量,缩短冶炼时间,降低电耗,降低成本,更好地发挥40t电炉的优势,我们于1995年对工艺进行了较全面的完善优化,主要有:(1)将钢包顶吹氩改为底吹氩;(2)将炉内合金化改为炉外合金化;(3)将出钢槽出钢改为偏心炉底出钢(EBT);(4)上一台钢包精炼炉(LF)通过上述的一系列改造,取得了明显的冶金效果,1996年产量达22.5万t,比1995年增加了3.9t,超设计能力24.3%,各项技经指标均创历史最好水平。现已形成了国内先进的短流程三位一体工艺。1设备简介(1)广钢40tUHP电炉、变压器和50tLF炉的各项参数,分别列于表1、2、3。(2)R6m四机四流小方坯连铸机一台,铸坯断面150mm150mm,定尺3m和9.7m。表1广钢40tUHP电炉参数公称容量t实际装入量t炉壳直径mm电极园直径mm电极直径mm水冷管面积%除尘方式405860460011505087075全密封罩式表2变压器参数额定容量MVA最大容量MVA一次电压kV二次电压V二次电流kA2428351705223237表350tLF炉参数公称容量t变压器容量kVA制作厂家电极直径mm电极圆直径mm电极数量个升温速度.min-1509000西安3506803352工艺分析我厂40tUHP电炉采用“泡沫单渣法炼钢工艺”。主要技术经济指标的设计值为:冶炼周期103min、冶炼电耗520kWh/t,在我国这是一个比较先进的电炉生产指标。但在实际生产中,冶炼时间为120150min,冶炼电耗大于650kWh/t。经分析,原因主要有:(1)三次装料熔化时间较长,普遍为8090min。(2)非生产性的热停炉时间长。(3)废钢质量较差。废钢以包料为主,回收率仅80%左右,导致渣量大,耗费热量和带走热量多,增加电耗。(4)出钢后没有升温手段,为了确保浇成率,出钢温度通常按上限1680出钢,增加了电耗。(5)炉内合金化全熔时间较长。(6)顶吹氩调温、调成分效果差,钢水温度成分均不够均匀,上中间包温度高,增加电耗。针对以上几点,对40tUHP电炉的工艺进行了改进。3工艺优化应用灰色系统理论,对40tUHP电炉生产的数据进行了“灰色关联分析”的计算机计算,得出了影响40tUHP电炉冶炼电耗和冶炼时间的主要因素,并从这些方面解决现行工艺中存在的问题。3.1采取精料措施,提高废钢质量。增大优质废钢比例,减少包料用量,提高废钢回收率。钢铁料耗从1994年的1250kg/t钢,减少到1996年已降为1153kg/t钢。3.2提高功率利用率,即充分发挥变压器功率,尽量延长最大功率时间我厂于1994年2月引进了美国NEVPAL公司(神经网络公司)研制的IAF智能电炉控制系统,为熔化期采取最大功率送电创造了条件,近年来,熔化期90%以上的时间使用最大功率送电。3.3提高时间利用率,即减少热停工时间式中Tu时间利用率t1上炉出钢到下炉送电时间t2熔化时间t3精炼时间t4冶炼过程中停电时间可见,缩短t1、t4可提高时间利用率。措施有:提高装料水平,掌握好装料时间,以缩短三交装料时间和压料时间;偏心炉底出钢;维护好炉子;减少补炉和撬炉门时间,现t1已控制在15min之内。3.4钢包底吹氩40tUHP电炉投产以来,钢包吹氩工艺是整体氩枪顶吹工艺,由于氩枪制作及储存的原因,枪体潮湿、易堵塞、消耗快、漏气点多、因此钢水成分及温度不够均匀,事故频繁出现,影响到钢的质量。为此我们于1995年6月起即正常使用,取得了钢水成分、温度更为均匀、出钢温度和上中间包温度可降低10的良好效果。3.5炉外合金化为了解决单渣法炉内合金化存在的合金消耗大、回收率并且不稳定、成分控制难、出格炉数多、合金熔化时间长等弊端。我厂对炉外合金化进行了技术攻关,并于1995年实现了全部的炉外合金化,取得了降低合金消耗8.7kg/t,缩短冶炼时间5min,成分出格炉数大大减少等的成绩。3.6偏心炉底出钢我公司引进的40t电炉由于种种原因,没有采用EBT技术,投产多年来虽然对各项工艺进行了不断的完善,取得了很大的成绩,多项技经指标处于国内同类型电炉的前茅,但与世界先进水平相比仍有很大的差距,为此进行了EBT炉改造,并利用1995年大修14天的时间安装EBT炉,于1995年11月3日正式投入生产。EBT工艺的应用,一改原来的渣钢混出,实现了留钢、留渣和无渣出钢。在生产实践中,不断总结经验,完善工艺操作,使偏心炉底出钢技术的优势得到了充分的发挥。表现在冶炼时间、冶炼电耗、补炉料消耗等显著下降。出钢口寿命在300炉以上,更换出钢口袖砖时间在2.5h之内。3.7钢包精炼炉随着科学技术和现代工业对钢质量要求不断提高,炉外精炼的重要性日益显示迫切需要,初炼炉炉外精炼连铸三位一体已成为现代炼钢生产的标准模式,是实现炼钢生产高效、优质、低耗、低成本的重要手段,炉外精炼的主要优点有:(1)可以缩短初炼炉的冶炼时间,提高初炼炉的生产率,增加钢产量。(2)提高钢的质量,扩大钢的品种(3)减少各种原材料、辅助材料消耗、降低生产成本、提高经济效益。(4)优化生产工艺、协调、缓冲初炼炉和连铸机的生产节奏,准确及时地向连铸机提供合格的钢液,使工艺操作既稳定又灵活。在精炼炉投产前,我们的电炉连铸是单炉单机,没有任何升温手段或缓冲措施,一旦钢水温度低或成分不合或连铸出现故障,钢水无法回炉,只能倒到事故包,每年由此造成的损失40多炉(2000多t),严重影响生产顺行。为此我厂于1995年上了一台LF钢包精炼炉,1995年11月进行试生产,12月正式投产。现已实现了100%的在线精炼。LF投产一年多来,对协调电炉与连铸的生产节奏,对提高产量、改善质量、减少事故、降低成本发挥了极其重要的作用。3.8采用快速开浇技术,降低钢水开浇温度,全流开浇,缩短浇铸时间。3.9采用红外辐射式结晶器液面自动控制技术,减少拉漏。4完善工艺优化小结经过工艺优化,在现行生产中,操作更加稳定自如,工艺更为可控灵活,各类事故大幅度减少,表4是1996年主要技术经济指标与1995年的对比情况。表41996年主要技术经济指标与1995年的对比情况年份产量万t冶炼时间min冶炼电耗kWh.t-1单炉产量t.炉-1合金消耗kg.t-1补炉料消耗kg.t-1钢铁料消耗kg.t-1电极消耗kg.t-1炉体寿命炉炉盖寿命炉钢包砖消耗kg.t-1每单位变压器容量年产钢万t.MVA-1199518.511564149.437.619.012104.511101474.60.775199622.510058552.528.910.311533.5168517910.00.938差值+3.9-15-56+3.1-8.7-8.7-57-1.0+575+32+5.4+0.163可见,除了由于精炼任务在钢包精炼炉上进行,使钢包砖消耗升高外,其余各项主要技经指标均比1995年有了明显的提高,年效益达1560万元,基本达到了高产、优质、低耗、低成本的目的。 5进一步优化的方向通过这一次各项工艺改进,各项技术经济指标有了明显的提高,但与国外先进水平相比还有较大的差距,主要体现在冶炼时间、冶炼电耗及电极消耗方面。为此我们将继续对工艺技术操作进行优化,包括引进碳氧枪、采用氧油烧咀、电极冷却等,通过这些措施,冶炼电耗有可能降到550kWh/t以下,冶炼时间缩短到90min,电极消耗降到3.0kg/t以下。6结论(1)经过工艺不断改进优化,40tUHP电炉当前冶炼时间为100min,冶炼电耗585kW.h/t,合金消耗28.9kg/t,补炉料消耗10.3k