宝钢股份电炉工艺(201409)

宝钢钢管条钢事业部电炉厂生产工艺介绍电炉厂2014年9月,电炉厂所处位置,电炉,炼钢厂区域图,2020/5/27,电炉与转炉炼钢的区别:投资方面：转炉投资大，流程长，电炉投资小，流程短；原料方面：转炉以铁水为主要原料，电炉以废钢为主要原料；能源方面：转炉以铁水的物理热和化学热为能源，电炉主要以电能为能源；冶炼钢种方面：传统意义上，转炉以铁水的物理热和化学热为能源，因能量有限，以冶炼普碳钢为主，电炉则因以电能为主要能源，可冶炼合金钢和高合金钢，电炉可冶炼更多的钢种，另外因电炉冶炼有还原期，电炉钢的质量要优于转炉钢。但随着炉外精炼及铁水预处理的发展，电炉冶炼钢种及质量方面已无明显优势。,1,圆方坯产线,大方坯产线,2,工艺流程,电炉厂圆方坯产线是宝钢三期工程之一，主要装备有：一电两炉的150t超高功率直流电弧炉、150tLF炉、VD炉及圆方坯兼容的六流弧形连铸机，主要装备中，直流电弧炉由法国CLECM公司设计，而LF、VD及连铸系统则由意大利DANIELI公司设计。电炉厂圆方坯产线于1996年12月建成投产，具有100万吨钢水、96万吨的年生产能力。产品的规格为178mm,153mm圆坯及160mm方坯。圆坯的主要钢种为各类油井管、锅炉管及普通结构管用钢(主要供无缝钢管厂)；方坯钢种主要为弹簧钢、各类高强度低合金钢、预应力建筑钢筋、高碳钢、钢绞线钢及汽车轮胎钢帘线用钢等（主要供高速线材厂及外供）。,1,圆方坯产线,1,圆方坯产线,一电二炉,连铸机,炉外精炼,真空脱气,圆、方坯,工艺流程,1,圆方坯产线,电炉设备参数,1,圆方坯产线,1,圆方坯产线,2020/5/27,泡沫渣操作：超高功率电弧炉采用大电压长弧供电，如无泡沫渣埋弧操作，电弧热量会辐射到炉盖、炉壁，不仅热效率低，对耐材、水冷炉壁也会造成严重的侵蚀，可以说有了泡沫渣埋弧操作，才使得超高功率电弧炉的大电压长弧供电成为可能。泡沫渣埋弧操作还能屏蔽电炉噪音，从而大大改善操作环境，降低劳动强度。泡沫渣形成条件：1)炉渣中要有足够多的气体（外因），2)炉渣要有一定的发泡性（内因），炉渣的表面张力和粘度对炉渣的发泡性影响最大。宝钢电炉采用了喷碳粉造泡沫渣技术，利用碳枪根据渣况间歇性的向炉内喷吹碳粉，碳粉和渣中氧化铁反应在渣层中产生CO气泡，形成持续、稳定的泡沫渣。炉渣的成分、温度等对其泡沫化有着重要的影响。,1,圆方坯产线,1,圆方坯产线,重要控制系统及功能多功能集束射流枪每座炉体安装四套多功能氧枪，一套EBT氧枪。每一套氧枪水冷底板上装有主氧枪、环焦炉煤气、环氧气、碳粉枪和后燃烧枪。氧气和煤气的控制阀架控制阀架根据电炉冶炼要求准确地显示和控制Cojet氧枪的主氧、辅助氧气、二次燃烧氧气和焦炉煤气的流量、压力和温度，实现各种不同的功能或功能组合。碳粉输送及喷吹系统在100m3储存仓下部安装4台Rotofeeders，每座炉壳配备两个Rotofeeders，通过调节电机速度可在设计的流量范围内（1050kg/min）实现无级调速，能按照智能炼钢的要求，与氧枪同步实现自动化。,电炉主要设备,1,圆方坯产线,LF处理,LF用来加热钢水，吹氩用来均匀钢水成份和温度。LF钢包炉既可以与电炉配合以取代电炉的还原期，还可以配合生产各种优质钢种。将石墨电极降低到钢渣面以下，可以使钢水以每分种3C的速度升温。LF炉的另外起到在转炉和连铸中的一个缓冲作用。,1,圆方坯产线,1电极加热系统；2铁合金投料系统；3底吹搅拌系统；4水冷炉盖；5除尘系统；6事故顶枪系统；7喂丝系统；8装有透气塞的钢包；9钢包台车；10液压系统等。,LF设备组成,1,圆方坯产线,精炼LF主要工艺参数,1,圆方坯产线,工艺效果,深脱硫功能：成品S10ppm,深脱氧功能：成品O15ppm,加热升温并准确控制钢水温度,微调、均匀钢水成分和温度,去除夹杂物、控制夹杂物形态：钢帘线处理,为电炉与连铸的匹配提供时间弹性、保证多炉连浇,Ar,1,圆方坯产线,本座LF炉由一台容量为22MVA的变压器提供三相交流电，三根电极可单独调节；电极液压系统由驻留于PLC中的标准软件包进行控制，即电极控制单元（ECU），可实现电极升降的快速响应，减少钢水“舔”电极而导致增碳；变压器二次侧共有13级抽头，每级抽头又有6个电流设定值，因此功率范围很宽，操作过程中可根据精炼不同阶段的特点及炉渣状况选择不同的电压级数和电流值，实现优化的电能输入，获得更好的埋弧效果（配合自主开发的LF埋弧渣），从而减轻钢包耐材损耗、提高热效率、降低电极消耗和噪音。,供电特点,1,圆方坯产线,两套吹氩系统，即钢包底吹氩系统和事故枪顶吹氩系统；钢包底吹氩系统氩气管路由LF钢包台车上的自动吹氩接头与钢包连接；氩气经安装于钢包底部的两只透气砖（狭缝式）吹入钢水中，每只透气砖的最大气体流量为600Nl/min；在LF处理的不同阶段设定不同的吹氩流量（吹氩模式），会在钢水温度及成分均匀、脱硫与脱氧、去除夹杂等方面取得很好的效果；事故顶枪系统在底吹氩系统不能正常工作时使用，如底吹氩系统失效时进行紧急处理，底吹流量无或低（透气砖堵塞）时利用事故枪顶吹以使底吹恢复正常。,吹氩特点,1,圆方坯产线,钢包到位后，打开吹氩阀，大流量检查透气砖情况，如果正常，则调节氩气流量150200Nl/min。送电加热期间，将氩气流量调节到80120Nl/min，以渣面波动、电弧不闪烁为准。加合金期间，抬起电极，增大搅拌强度到300Nl/min，钢水裸露直径3040cm，强搅拌23分钟。加热结束后强搅拌以获得更好的脱硫效果，这时要升起电极，关严炉门，吹氩强度：300500Nl/min，搅拌时间23分钟。取样前，增大搅拌强度至200300Nl/min，以均匀钢水成份。取样时，氩气流量调至5080Nl/min，保持钢液面稳定。,吹氩制度,1,圆方坯产线,以高碱度的CaO-Al2O3-SiO2-MgO渣系为基础渣系；使用铝屑、CaC为渣面脱氧剂，形成还原性渣，可有效去除钢中的氧及硫；渣中还含有一定比例的发泡剂，可实现埋弧效果。这种具有良好的埋弧作用、脱硫能力很强、对钢包浸蚀程度较轻的合成渣由宝钢自主开发，并已取得了很好的效果；实际操作中，渣量控制在810kg/t.l.s左右，形成白渣。,造渣制度,1,圆方坯产线,LF技术经济指标,1,圆方坯产线,1,圆方坯产线,钢包吊运并接氩,测温取样,盖上真空盖,抽真空,加合金,破真空,提盖盖车开出,测温取样/氧/定氢,成分微调,喂丝，停止吹氩,吊运至连铸,工艺流程,1,圆方坯产线,功能特点,深脱硫通过碱性渣与钢水的反应脱S,通过合金微调及吹氩控制钢液成份和温度,有效的脱气（降低钢液中H、N含量）温度,脱氧（通过C-O反应去除钢液中的O）,通过吹氩及CO、H2气泡使夹杂物集聚并上浮,1,圆方坯产线,VD真空系统设备主要包括：真空罐和盖车系统、废气冷却除尘系统、真空抽气系统、蒸汽蓄热器和除氧系统、底吹搅拌系统、投料系统、喂丝系统、氮气系统、压缩空气系统、真空测量系统、TV摄像监视和电气控制等。,设备组成,1,圆方坯产线,真空抽气系统共有9只蒸汽喷射泵，布置成五级串联式，可按低抽气模式和高抽气模式进行抽真空作业。,真空特性,真空开始：蒸汽压力8bar。步1：真空度190mbar，1013mbar，5级泵投入步2：真空度75mbar，190mbar，4级泵投入步3：真空度15mbar，75mbar，3级泵投入步4：真空度4mbar，15mbar，2级泵投入步5：真空度4mbar到0.30.6mbar，1级泵投入,各级泵投入基准：,装备特点,1,圆方坯产线,真空脱气包括脱氢和脱氮，氢、氮在钢液中的溶解度遵循Sievert定律，抽真空会降低气相中氢气、氮气分压，从而降低钢液中气体的溶解度；真空度对脱气效果有较大的影响，一般认为工作真空度应低于0.5torr才会有较好的脱氢效果，本套VD系统工作真空度一般可达到0.20.4torr。脱气过程还与真空保持时间有关。一般情况下高真空时间超过13分钟即能满足H2ppm的要求，对于低氮钢要适当延长高真空时间，目前主要根据钢种的氮含量要求确定VD的高真空保持时间。VD终点气体含量与初始气体含量亦有关系；合理的吹氩制度对脱气效果的好坏有直接的影响，吹氩强度提高，可加快脱气过程。,脱气特点,1,圆方坯产线,本台VD配备有Hydris在线定氢仪，快速方便，数据的稳定性及重现性好。早期认为VD脱氮效果不好，但后来的实践与研究表明，VD处理同样可具有良好的脱氮能力。实践表明VD脱氮率还与钢中成份有关，一般情况下Ti、Cr等元素会降低VD脱氮率，降低钢中的硫含量则会明显提高脱氮率。,脱气特点,1,圆方坯产线,喂丝工艺,主要参数,将比较轻、易氧化、易挥发的合金元素制成包芯线或实心线快速输入钢液。在钢液深处熔化溶解，从而达到脱氧、脱硫、改变夹杂物形态。实现成份微调等冶金目的。,1,圆方坯产线,精炼VD主要工艺参数,1,圆方坯产线,VD技术经济指标,1,圆方坯产线,连铸机主要参数,1,圆方坯产线,连铸机主要技术参数,1,圆方坯产线,技术指标,电炉主要工艺技术指标冶炼周期：5055分钟铁水比：3334%冶炼电耗：220240kWh/t电极消耗：0.80.9kg/t氧气单耗：3540Nm3/t电炉炉龄：1500炉,LF主要工艺技术指标LF处理周期：4045minLF通电时间：非VD25min；VD钢35minLF电耗：非VD45kWh/t；VD60kWh/tLF电极消耗：0.7kg/t,VD主要工艺技术指标真空处理比：85%VD处理作业周期：4550minVD高真空保持时间：1220minVD后氢含量：保证2ppm,1,圆方坯产线,连铸主要工艺技术指标178平均拉速：2.5m/min160平均拉速：2.15m/minCAST平均连浇炉数：20炉铸机日历作业率：90%铸机小时产量：150t,主要产品,主要产品为油井管、锅炉管、结构管、冷墩钢、钢帘线、硬线钢、弹簧钢等。,1,圆方坯产线,根据宝钢股份公司的规划，增建大方坯产线后，宝钢分公司电炉厂年产钢水量需要达到208.4万吨规模。综合考虑现有电炉及圆方坯连铸的生产能力，大方坯连铸机年产合格坯100万吨。主要装备有：1台150吨UHP交流电弧炉，1台150吨双工位LF，1台150吨双工位VD/VOD，一台4流，断面为320425的大方坯连铸机，以及相应的公辅配套设施。大方坯产线于2008月5月建成投产。大方坯全部送往条钢厂，部分轧制成140方的小方坯或178185圆坯分送高线和钢管厂，另一部分轧成220方、160方或140方的产品供给特殊钢分公司等。,大方坯产线,2,长材电炉设备,大方坯产线,2,大方坯产线,2,加入废钢,大方坯产线,2,出钢,当炉内操作完成，并且钢水达到目标温度时就可以出钢了。通常有两种不同的炉子设计，它们有各自的出钢方式。1、偏心炉底出钢(EBT)的电炉在偏离中心的位置有一个出钢口，这种构造能够避免出钢带渣。这种情况下，在每炉之间电炉内会有部分残余的渣和钢水。2、带有出钢槽的电炉适合某些钢种。通过出钢口出钢会使渣进入钢包，并且渣钢充分混合。这种情况的出钢，所有的渣钢涌出，在电炉中没有残钢、渣。,大方坯产线,2,电炉主要工艺参数,大方坯产线,2,LF主要工艺参数,大方坯产线,2,VOD主要概述,VOD是(VacuumOxygenDecarburization)3个词大写第一个字母的组合，代表真空吹氧脱碳精炼。,VOD精炼的基本原理就是利用真空来降低金属液面上的碳氧反应产物CO的分压,促进了脱碳反应的进行，使脱碳反应比铬的氧化反应进行更快,以达到脱碳保铬的目的。,由于在真空条件下很容易将钢液中的碳和氮去除到很低的水平，因此该精炼方法主要用于超纯、超低碳不锈钢和合金的二次精炼。,大方坯产线,2,双工位VOD/VD设备概况,双工位VOD/VD真空精炼系统设备主要包括：真空罐和盖车系统、废气冷却除尘系统、真空抽气系统、蒸汽蓄热器和除氧系统、吹氧阀站及氧枪系统、底吹搅拌系统、上投料系统、测温取样定氢系统、喂丝系统、氮气系统、压缩空气系统、真空测量系统、气体分析系统、TV摄像监视和电气控制等。,大方坯产线,2,VOD/VD主要功能,脱气,脱碳保铬（VOD工艺）,还原,脱硫,脱氧,去除夹杂,合金和温度调整,大方坯产线,2,VOD/VD主要技术特点,双工位VD/VOD辅助作业时间短，生产效率高，易与连铸连浇匹配；,采用四级喷射泵系统，其中第4级为一台蒸汽喷射泵并联三台水环泵,采用水环泵可有效地节省蒸汽耗量；,真空泵系统设计既能满足VD又能满足VOD的要求；,真空泵系统设有压力调节回路，可以有效保持稳定的工作压力；,大方坯产线,2,真空泵系统设计考虑了预抽真空的模式，节省了泵系统工序时间；,真空系统采用旋转弯头切换，结构简单，维修方便，密封性好；,带质谱仪炉气分析系统，有利于在最少铬氧化条件下获得终点碳含量的过程控制；,采用了计算机模型控制，命中率高，操作方便。,大方坯产线,2,VOD/VD工艺流程,钢包吊运并接氩,测温取样,盖上真空盖,抽真空,加合金,破真空,提盖盖车开出,测温取样，定氧定氢,成分微调,喂丝，停止吹氩,吊运至连铸,吹氧（VOD）,大方坯产线,2,VD/VOD主要技术参数,大方坯产线,2,连铸机主要工艺性能参数及特点,大方坯产线,2,产品大纲,大方坯产线,2,电炉连铸介绍,电炉连铸介绍,电炉连铸介绍,中间包预热装置,用途：浇铸前对中间包进行预热，达到工艺要求的中间包开浇温度。参数：烧嘴数：7个预热时间：90分钟150分钟预热温度：1200度预热燃料：COG,电炉连铸介绍,中间包等离子加热装置,用途：稳定中间包中的钢水温度，保持其良好的流动状态。优点：1、降低钢水出钢的过热度，降低耐火材料的消耗。2、能有效控制中间包钢水的温度变化，改善铸坯内部质量。组成：参数：1、等离子枪