200+t+LF炉供电制度优化与实践

攀 钢 技 术 53 200 t 供电制度优化与实践 张彦恒 (攀钢集团西昌钢钒 有限 公司炼钢厂 ) 摘 要： 为解决西昌 钢钒 200 t 大功率 变压器 二次侧电压升高带来的化渣难、加热过程埋弧效果不好 等 问题， 采用了泡沫渣技术 和 铸余渣回收 来 增加 精炼渣厚，优化 供电制度、优化吹氩制度和提高电极供电质量等措施，有效地解决了 热过程中弧压不稳定，噪音大，电极调节频繁， 电极断和 升温效率不高等问题。 关键词： ；供电制度； 弧压；泡沫渣；铸余渣 0 引言 攀钢 集团 西昌钢钒公司炼钢厂设有 2 套 200 t ，配套 2 台两机两流大 板坯连铸机，铸机浇注周期为 2945 序处理时间需控制在2040 能与铸机匹配， 计升温能力 5 /压器额定容量为 38 000 供电制度是 键技术之一。因选用的变压器二次电压提高， 供电弧长随之增加，供电参数发生了变化，常引发弧压、弧流不稳定，加热噪音大，电极调节频繁，升温效率低、电极折断及电耗偏高等问题。 为解决供电制度的问题从变压器的弧长着手，通过优化造渣制度，优化加热档位，优化吹氩制度，改善电极供电质量等措施，提高了 埋弧效果、加热效率和升 温速率。实践表明，优化后的供电制度在加热过程中，电压、电流平稳，埋弧效果好，加热效率高，噪音明显降低，电极折断次数减少，电极消耗降低，有效提高了 各项经济技术指标。 1 变压器二次侧电压 变压器选用型号 5 变压器额定容量为 38 000 采用 十三档有载调压，相比攀枝花 钢钒公司炼钢厂板坯 120 t 统，起始电压提高了 100 V，变压器系统对比见表 1。表 1 变压器的供电参数对比 项目 对比 公称 容量 /t 额定功率 / 次侧电压 /次侧 电压 /V 二次额定电流 / 压级数 西昌钢钒 200 38 35 480450300 3 攀枝花钢钒 120 22 35 370317200 1 二次侧电压的升高，能一定程度上提高 压器的输出功率 1，提高 加热速度，但同时也导致了 增加，导致埋弧效果不好，加热效率反而降低。 弧弧长的计算公式可参考式（ 1） 2。 （ 1） 式中 电极 阴极区和阳极区的电压降，该系数随炉渣和电极的不同而不同； 弧柱中的电位梯度，对 取值 由式（ 1）可见：弧长与电压成正比，与电流成反比。为实现 热过程的埋弧效果，只有当渣厚超过弧长的 以上时，电弧才表现为埋弧燃烧，实现电能的有效利用 2。 2 现有供电制度存在的问题 变压器共设 13 个档位，前 3 档电压为480450 V 为恒功率调节，后 10 档电压为 450300 前只使用了 136 档，全部采用恒电流控制模式，各档位的理论弧长计算结果见表 2。 根据参考公式（ 1） 测算， 63 前渣厚 80不到起弧、埋弧的要求。埋弧效果差时弧压曲线见图 1。 54 2014 年第 37 卷第 6 期 表 2 200 不同档位弧长测算 档位 二次侧电压 /V 二次侧电流 /A 电弧电压 /V 弧长 /3 300 48 760 170 2 315 48 760 178 1 330 48 760 186 0 345 48 760 194 360 48 760 202 375 48 760 210 390 48 760 218 405 48 760 226 420 48 760 234 435 48 760 242 450 48 133 250 465 46 581 258 480 45 125 266 前电制度的主要问题有： 初期供电噪声大，经常出现弧光闪烁现象，埋弧差、化渣慢； 加热期间变压器功率因子在 右，过程中弧压、弧流不稳定，加热噪音大，电极调节频繁，电能的利用率和热效率均较低，电耗较高， 升温效率不高； 存在比较严重的三相不平衡问题，随之产生的电极折断，电耗偏高等 3。 图 1 厚不足时化渣弧压曲线 3 供电制度优化 善埋弧效果 改善埋弧效果对提高热效率、改善精炼条件、降低耐材和电极的消耗、降低电耗和环境噪声等，一般使用炉渣发泡技术或增加物理渣厚来改善炉渣的埋弧效果，西昌钢钒 200 t 这两种工艺配合使用。 几种 典型钢种到站渣厚统计见图 2。图 2 几种典型 钢种 站渣厚统计 由图 2 可见， 站渣厚 要求 控制在 4090 厚难满足埋 弧的要求，需要增大渣厚。 用熔渣发泡技术提高埋弧效果 系选择石灰 用 熔渣发泡剂来改善炉渣埋弧效果，该渣系对耐材的侵蚀少，炉渣的埋弧效果优。熔渣发泡剂指标见表3，其主要成分是碳化钙，具有发泡能力强，供气时间长的特点，而且不会对精炼渣的治金性能造成不利的影响。 表 3 熔渣发泡剂指标 发泡剂型号 灼烧减量 /% 发气量 /( 6 36 45 加入熔渣 发泡剂 1.4 kg/t，熔渣泡沫化持续时间平均能够增加 5.2 ，加入熔渣发泡剂的埋弧持续效果见图 3。 实践表明：熔渣发泡剂的加入，促进了炉渣的泡沫化，渣厚显著增加，埋弧效果明显改善；精炼后期，炉渣厚度可达 250 300 弧和升温效果良好，钢水升温速度 T / 图 3 熔渣发泡剂发泡持续时间统计 用热回收铸余渣，提高炉渣渣厚 除 泡沫渣技术外，还可 0246810样本1 样本2 样本3 样本4 样本5 样本6 样本7 样本8 样本9 样本1 0 样本1 1 样本1 2发泡持续时间,( 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 样本号 发泡持续时间0 8 6 4 2 0 46 5168419460020406080100120345车大梁钢 低碳铝 管线钢 其他钢种渣厚 (厚/钢 技 术 55 炉渣厚。钢包内回收 铸机 刚浇注完毕的铸余钢渣，增加处理炉次的渣厚，满足埋弧的需要。 以 余渣回收前后渣厚对比见图 4。 图 4 铸余渣回收前后渣厚对比 实践表明：铸余渣回收能使钢包渣厚达到100200 水平，如循环回收多次，渣厚可达到 200300 水平。采用铸余渣回收能有效地提高埋弧水平， 钢水升温速度 T / 化供电模式 在保证电弧功率为最大值的条件下，电弧电流的设定还应满足下列条件 3： 表观功率不超过变压器许用容量： S 工作电流不超过变压器许用 电 流 ： I 电 弧 稳 定 燃 烧 条 较 好 的 电 能 利 用 状 况 需要避开耐材侵蚀指数 综合考虑变压器的容量、过载、埋弧效果、加热速度和电耗等参数，耐材指数小于 400 ，选定 供电档位最大为 5 档 4。设计供电参数见表 4。表 4 设计 电参数 档位 电压 /V 电流 /A 容量 /流因素 实际输出电流 /A 加热速度（ ( 13 300 48 760 25 663 9 256 2 315 48 760 26 946 9 256 1 330 48 760 28 229 9 256 0 345 48 760 29 513 9 256 360 48 760 30 796 9 256 375 48 760 32 079 3 884 390 48 760 33 362 3 884 405 48 760 34 645 3 884 420 48 760 35 928 3 884 435 48 760 37 212 3 884 450 48 133 38 000 1 48 133 465 46 581 38 000 1 46 581 480 45 125 38 000 1 45 125 供电制度，化渣阶段采用 13 档短弧快速熔化渣料；加热升温期采用 108 档长弧 升温 ，大功率 快速升温 ；精炼后期选择 1213 档微调 精确控制温度， 满足 较窄的 温控 范围（ 5 ） 。其供电制度的 过程控制见图 5。实际生产表明， 此供电制度适用于炉渣结壳、表面碳粉（合金）未完全融化的情况 ，但 供电制度存在升温速度慢的问题 ，不能 满足快节奏、快速升温的需求 。 图 5 原有供电制度过程控制 改进后的供电制度充分考虑 转炉出钢后调渣、 钢包 自然 温降（ /进站 大氩气测试和 首批造渣材料的加入， 降低了化渣的档位，提升化渣速度 。化渣阶段选择 1011 档短弧 化渣 ；加热阶段选择第68153050100150200钢包原始渣厚 铸余渣回收后渣厚渣回收渣厚 （包原始渣厚 铸余渣回收渣厚 渣厚/50 100 50 0 13 13 131110 10 108 8 8 8 8 8 8 8 8 8 812846810120 1 2 3 4 5 6 7 8 断电加热档位加热时间，(热档位 断电 加热档位 加热时间/ 56 2014 年第 37 卷第 6 期 106 档长弧加热 ； 合金化后成分 温度 微调 阶段 ，档位 选择 1011 档，其过程控制见图 6。10 10 108 86 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 68103456789101112130 电 断电+ 0 . 5 断电+ 1加热时间，( m i n )加热档位图 6 优化后的供电模式过程控制 实践表明：采用优化后供电制度，化渣选用 10档，升温化渣能力较好， 2 右炉渣能基本化透炉渣，相比节约化渣时间 1.5 热时选用 6 档，加热速度更快， 升温速度平均大于等于 /比原有的供电制度升温速度 /加热速度相比提高了 /吨钢成本可下降 4 元，该电流模式接近经济电流值。 压开关调整次数从原来的 24 次 /炉降低至 8 次 /炉，调压开关的寿命延长了 3 倍。 使用优化后的供电制度， 渣化透的时间相比缩短，功率因子由 高到 效率由 高到 。 化吹氩制度 吹氩控制对 电制度有重要的影响。为了避免吹氩过大造成的钢水翻腾导致电极和钢水之间的距离发生变化，产生阻抗的变化而引起电极频繁的调节和恶化钢水质量，需要稳定加热过程中的吹氩，同时又需要把加热 过程中的热量传到至钢水中去，有利于其余部分的钢水温度均匀，处理后期需要软吹促使夹杂物上浮。优化后的吹氩制度见图 7。 图 7 优化后的吹氩控制曲线 相比改进前粗放式的吹氩控制， 用了数字控制吹氩模式，采用分时段精确控制吹氩，保证了吹氩的冶金效果。实践表明，优化后的吹氩制度与供电制度匹配良好。 善电极质量 果 发生电极退丝、折断将严重干扰 昌钢钒 采取以下措施来保证电极的供电质量： 使用优质电极。使用加工精度高、电极接头承载能力强的电极可以使电极通过的电流 更加稳定，减少电极发红等状况，较好地保证加热过程中电流传递。 强化电极组装质量，减少电极退丝、折断，减少加热频率和提高加热档位。采取措施后， 极退丝、折断的问题得到了根本性改善，电极供电质量明显提高。 得的效果 通过上述改进措施， 弧加热效果得到了提升，加热供电过程电压电流平稳，电极调节次数减少，热效率的得到了大幅提高，弧光减弱，化渣速度得到进一步提升；三相不平衡度明显降低，电极折断减少，电耗成本也相对降低， 加热噪音明显抑制。优化后供电制度的弧压曲线见图 8。 图 8 优化后的 供电制度的过程弧压曲线 加热 时间 /热档位70 70 70 70 70 70 70 70100 100 10070 70 70 70100 100 10070 70100 100 1006030 30160试氩0501001502000 0 1 2 3 出站吹氩时间, ( m i n )吹氩流量,(热 加热 加热合金化 合金化 合金化软吹吹氩时间 /氩流量/（m3试氩 加热 攀 钢 技 术 57 4 结论 1）针对变压器二次侧电压提高引起的弧长增加的问题，采取了优化炉渣渣系，使用熔渣发泡剂和铸余渣热回收来提高渣厚的办法；同时优化供电制度，匹配合适的吹氩制度，提高电极的供电质量，解决了原有 电制度不合理的问题，提高了 升温速度。 2）使用熔渣发泡剂和铸余渣热回收， 厚明显增加，精炼过程中炉渣厚度可达 250 300 弧效果明显改善，埋弧和升温效果良好。 3） 优化后供电制度，化渣选用 11 档，能节约化渣时间 1.5 热选用 6 档， 升温速度 相比提高了 /钢成本可下降 4 元；功率因子提高，热效率提高。 4）优化后的吹氩制度与供电制度匹配良好。 5）使用优质电极和提高电极组装质量，可显著改善电极的供电质量。 参考文献 1 阎立懿，肖玉光，李延智，等 变压器容量及技术参数确定 J2006， 157(3)： 55. 2 胡志刚，赵彦华，孙玉虎，等 电曲线的优化 J2007， 28(5)： 45. 3 李伟立，李士琦，刘仁刚 M子能出版社， 1995 4 姜周华， 唐东，李花兵，等 运行电抗模型及供电优化 J2007， 17(1)： 17. 5 张鉴 M金工业出版社， 1993. 编辑 余文华 收稿 日期： 2014 河北钢铁钢研总院两项省钢铁产业升级项目通过验收 11 月 22 日，在河北省钢铁产业升级项目验收会上，钢研总院承担的高品质轴承钢生产工艺的 试 验研究和中试技术及新型无头轧制关键技术及试验连接装置的研究两项河北省钢铁产业升级项目，顺利通过了省科技厅组织的专家组的验收。 会上，由省冶金学会、燕山大学、河北大学、河北联合大学、石家庄铁道学院、省冶金行业协会等行业专家组成的验收专家组，听取了两 个课题组的报告，审阅了相关材料，经质疑答辩和充分讨论，一致认为两个项目均完成了任务合同书的各项内容，提高了企业技术创新