板坯电渣炉工艺设备

1、板坯电渣炉工艺及设备介绍2.1 概述 武汉钢铁集团鄂城钢铁有限责任公司电炉车间现有70吨 Consteel 电炉1座、70tLF钢包炉1座、70tVD真空脱气装置1座、四机四流合金钢方坯 连铸机1台，年产方坯50万吨，最大生产能力可达60万t/a。根据武钢集团鄂钢公司“十一五”发展规划：鄂钢宽厚板二期项目 拟考虑建设年产20万t特厚板坯生产线。特厚板坯料考虑由电炉炼钢厂 采用电渣重熔和模铸两种方式供坯。为此鄂城钢铁有限责任公司决定 在电炉炼钢车间新建20t电渣炉两座 <预留40t两座），1.6吨化渣炉一 座，年产电渣锭 10000t。2.2 电渣炉型式的选择及设备主要技术特点2.2.1

2、电渣炉设备的选择目前国内外板坯电渣炉大致有下列四种型式；<1）单相、单电极板坯电渣炉<美国的CONSARC司、德国ALD公司制造，国内目前宝钢特殊钢分公司 6-8吨正在调试中），主要适用于小断 面，否则结晶质量不易保证；<2）单相、双电极串联板坯电渣炉 <乌克兰Paton电焊研究所设计：俄 罗斯70t板坯电渣炉，乌克兰亚速钢厂20吨板坯，日本40吨板坯），取 得成功，效果良好；<3）三相三电极板坯电渣炉：美国、前苏联均进行了实验，但不成 功；<4）低频、双电极串联电渣炉 <东北大学设计制造：舞阳钢铁公司 40吨 板坯）取得成功，效果很好；根据目前国内外

3、板坯电渣炉使用情况及国内钢厂实际操作经验决 定采用低频、双极串联、抽锭式电渣炉。与传统电渣炉相比，它具有以下技术特点；（1>低频电源控制按最大毛坯尺寸480X2400X4100m计算，根据初步计算需要变压器容 量为5200kVA考虑到三相平衡的供电要求，用 2台2600kVA三相整流变 压器将10kV降至100V左右。通过晶闸管交-直-交变频，将三相交流逆 变成1-5HZ的单相低频交流电，保证了三相平衡的供电要求。在国内特 大吨位电渣炉设备中首次实现了低频电源控制。可显著节省电能。<2）双极串联重熔采用 2支电极串联的重熔方式，可以实现减小短网感抗，提高功率因 数；减少短网有功消耗

4、，因此大幅度减低电耗；保证相同金属熔池深 度的条件下，可提高熔化率。<3）结晶器固定、底水箱移动抽锭本电渣炉采用结晶器固定、底水箱移动的抽锭方式。抽锭系统由 2 个立柱和 1套驱动系统构成，驱动系统由滚珠丝杠、差动减速机、交流 伺服电机和交流电机组成。抽锭速度的调节由 1 台交流伺服电机实现， 速 度 调 节 范 围 为 28mm/min。 快 速 移 动 采 用 交 流 电 机 ， 速 度 为 1000mm/min。<4）二次冷却 通过实施冷风的二次冷却，提高了铸坯的凝固质量。<5）钢锭在线保温 在重熔某些钢种时，为防止抽出的钢锭长时间冷却温度偏低，造成上 下温差很大，导致

5、钢锭开裂。当抽锭长度在结晶器外1M寸，采用保温措施，实现了钢锭在线保温。2.3 生产规模及产品方案2.3.1 生产规模根据4300m特厚板生产的要求；炼钢供应电渣锭为10000t/a。电渣炉用连铸坯电极棒 10575t/a 。232产品方案主要钢种：海洋项目用钢、电站用钢、锅炉用钢、军工钢等。电渣锭规格电渣锭重：最大锭重23.7t。自耗电极：采用电炉厂自产240x240mm连铸坯做假电极棒，240X <240X <79)X 3000, 2支。电渣锭规格：320 X <14002300)X <37004100) mm电渣锭和相应的电极尺寸规格见表 2-1。自耗电极尺寸可根

6、据需要 拼焊成表中的自耗电极规格尺寸。锭型、及所需电极规格表2-1锭重/t电渣锭/mm结晶器/mm自耗电极/mm23.7320X 2300X 4100T 型 720/328 X 2360X 800240X <240X 9)X 3000, 2 支18.1320X 1850X 3900T 型 720/328 X 1890 X 800240X <240X 7)X 3000, 2 支13.0320X 1400X 3700T 型 720/328 X 1436 X 800240X <240X 5)X 3000, 2 支2.4生产工艺路线及金属平衡生产工艺路线1.0万吨电渣钢锭的工艺路线如

7、下：电炉-LF/ VD炉-连铸-缓冷-精整-假电极焊接-渣料称量- 烘烤化渣炉化渣电渣重熔电渣锭缓冷和退火精整检验送 轧钢厂金属平衡铁合金铁水废钢0.050.02070tx1.121电炉钢1包TLF/VD 炉70tx11.12电极棒连铸1.06电渣炉电渣锭1.0图2-1金属平衡图2.5炼钢车间原材料、能源介质消耗及质量要求见表2-2炼钢车间原材料、能源介质消耗及质量要求表表2-2序号名称单位年消耗量质量要求备注、主要原材料消耗1钢水t11250由电炉炼钢车间供应2电极棒t10583按国家标准供应3石灰、t300按国家标准供应4萤石t15按国家标准供应5工业氧化铝t15按国家标准供应6石墨电极t

8、3.3按国家标准供应7结晶器铜板t0.3外购8耐火材料t12按国家标准供应、主要动力介质消耗1电渣炉冶炼电耗6XIOKwh13.035KV, 380V, 220V2其他电耗X106Kwh0.1535KV, 380V, 220V4氧气6X10Nm30.601.2MPa,纯度 99.6%5混合煤气6X10Nm355.756压缩空气6X10Nm31.868补充新水X106m30.050.6MPa2.6电渣炉车间主要冶炼设备的技术性能261 20t电渣炉主要技术性能见表2-320t电渣炉主要技术性能表表2-3序号名称单位技术参数1电渣炉公称容量t X座数20X 2预留 2座40t)2电渣炉炉型低频、双

9、电极串联3单锭生产周期h32（重熔23.7吨钢锭时4最大熔化率kg/h15005月产量t500（考虑多种规格c6年产量t/a5000（考虑多种规格7炉用电源真空开关型号XGN型，35kV电渣炉变压器kVA2500X2一次电压kV35二次电压V103序号名称单位技术参数二次电流kA14.01 X2频率Hz508整流逆变装置频率Hz1-5容量kVA3250低频电压V40-110低频电流kA329电极升降系统传动方式滚珠丝杠快速Mm/min600慢速Mm/min1-30升降主体数量套1 米用旋转框架式结构）电极行程mm350010 :短网硬短网电流密度A/mrn2.0软电缆电流密度A/mrn511自

10、耗电极制造方式连铸制造布置方式双极串联尺寸mm240 >2160 >6000< 次 2 支，共 2 支)12结晶器T型 720/328 X 2360 X 800mm23.7吨，组合式T型 720/328 X 1890 X 800mm18.1吨，组合式T型 720/328 X 1436 X 800mm13.0吨，组合式13抽锭机构慢速Mm/min1-8快速Mm/min600行程mm5000满足4100m锭咼重熔）14运锭车载重量t40行走速度mm/min250-1000(VVVF>15液位检测装置检测液面方法射线法cS37）检测精度mm± 516控制系统自耗电极

11、称重米用HBMR列称重模块，能实时连续 测量自耗电极的重量计算机系统米用两级计算机PLC工控机）自动 化控制系统，可实现恒电流、递减功 率控制、熔速曲线控制。17电渣炉冷却水流量m3/h470序号名称单位技术参数18 :烟气量m3/h4500<初始烟气含尘量为3g/m3）19除尘方式炉顶吸尘罩直排方式262 1.6t化渣炉主要技术参数见表2-41.6t化渣炉主要技术参数表表2-4序号名称单位技术参数1化渣炉公称容量TX座数1.6 x 12化渣炉型式采用渣包移动方式，电极升降米用齿轮 齿条传动、炉盖提升米用链条方式。3 化渣量t平均1.6，最大2.04化渣时间min90-1205主要成分萤

12、石、工业氧化铝和石灰等6渣料入炉温度C200-3007液渣出炉温度C1550-16008炉用电源化渣炉变压器kVA1600 x 1一次电压kV35二次电压V90-138V, 17级，电动无载调压二次电流kA6600频率Hz509电极升降系统横臂导电横臂升降驱动方式机械 < 齿轮齿条）电极提升降速度m/min0-3.0< 可调）电极行程mm150010短网水冷大截面电缆mm相> 1500二次侧铜排截面积mm相> 460011电极电极分布圆直径mm460电极直径mm200<咼功率石墨电极）电极长度mm160012渣包公称容量t1.6熔池直径mm1100熔池高度mm63

13、0<1.6t )渣包外壳直径mm1800渣包咼度mm1820包衬耐材碳砖13炉盖及其升降系统提升方式电机、减速机提升升降速度mm/s30序号名称单位技术参数行程mm30014渣包车载重量t5行走速度mm/min1 3 (VVVF>轨距mm1400仃车精度mm± 1015加料装置加料方式振动给料器16电渣炉冷却水流量m3/h2017烟气量m3/h6000<初始烟气含尘量为3g/m3)18除尘方式炉顶吸尘罩直排方式2.7.电渣炉生产能力计算计算前提条件电渣炉公称容量：20t X 2座平均重熔钢锭：23.7t平均冶炼电耗：1200 1400 kwh/t平均冶炼周期：32h

14、/炉电渣炉有效作业天数：320天电渣炉年生产能力24/32 X 23.7 X 320x2=11376t/a可见，两台电渣炉能够完成10000t/a钢水的产量要求。考虑到将来发展 需要，预留2台40t电渣炉。2.8 车间厂房及车间工艺布置车间厂房及吊车配置根据总图要求，结合现场情况，电渣炉由一跨组成即由电渣炉跨<即原连铸跨延长86m组成。厂房尺寸及吊车配置见表2-5主厂房尺寸及吊车配置表表2-5序 号跨间名称跨度<m)延长 部分 长度<m面积<m2轨面 标咼<m)起重机配置备注1连铸跨延 长302678024.575/20t 桥吊X 1新增）跨间一端头 新增1台10

15、t检修电 葫芦，葫芦 底轨面32.5m。2电渣炉跨 一期）303610803电渣炉跨 二期）3024720合计2580282车间工艺布置电渣炉、化渣炉布置在电渣跨靠 2D列213#-216#柱之间。电渣锭缓 冷坑、假电极精整焊接区、结晶器存放区、烘渣炉等布置在靠2C列213#-216# 柱之间。为了节约投资，建设可以按二期进行即：一期将连铸跨延长62m到机修间厂房旁，新增1台75/20t桥吊，保 留机修间，即建设211#到215#柱之间62m长的厂房。布置1台化渣炉、2 台20t电渣炉，以及电渣锭缓冷坑、假电极精整焊接区、结晶器存放 区、烘渣炉等。电渣锭将通过连铸跨（延长部分 的铁路或公路运到

16、中厚板车间。二期，拆除机修间，将新厂房继续延长，即建设215#到 216#柱之间24n长的厂房，放置2台40t电渣炉。虽然第一次投资低，但因为一期辅助作业面积太小，吊车作业面 积也受限制，所以建议一、二期同时建设。详见车间工艺平面布置图。2.9.电渣炉车间工艺操作简述电极棒的制作电渣炉所用自耗电极 采用240x240m连铸坯）约1.12万t，由电炉 厂连铸车间供给。在出坯跨将连铸坯进行精整，然后将精整过的 7-9 根 连铸坯运到电渣炉跨辅助区进行预热、对底部烘烤和焊接，焊接好后 的电极通过 75/20t 吊车吊到更换电极工位进行安装固定。2.9.2 电渣炉冶炼工艺简述电渣炉所需渣料经称量后加入

17、烘烤炉内烘烤后，然后加入到化渣 炉内熔化。化渣炉采用焦碳或导电渣引弧，通电后利用电弧产生的热 量逐渐将渣料熔化。随着渣料的不断熔化，逐渐分批加入事先经烘烤 的渣料。当渣料全部熔化后再精炼 20-30 分钟，温度达到预定值 约 1600C）化渣结束，采用 75/20t吊车将渣罐吊运至电渣炉结晶器工 位，副勾翻转方式将液渣倒入带有流槽的中间小包注人电渣炉结晶器 内。完成了以上操作工作后，电极升降旋转机构旋转到重熔工位，下 降电极。根据工艺预先设定控制曲线 递减功率和熔化速度曲线），采 用智能PID算法跟踪控制曲线，控制熔炼电流及电压，进而控制熔化速 度，并使电极的下降速度与电极的熔化速度相匹配。根

18、据电极熔化速 率，控制底水箱抽锭速度，保证结晶过程质量。到充填期补缩操作采用递减功率和递减熔化速度方式方，保持较 小的电极熔化速度以补充熔池凝固收缩的体积量，保证头部基本为平 面，没有明显的下凹为目标。采用同时减小电极电流与电压设定值的 控制策略。可实现自动填充。运锭车将电渣锭运出熔炼工位后通过吊车吊到缓冷坑内缓冷，经 退火、精整和检验后通过铁路或公路送到轧钢厂。电渣炉、化渣炉及其加料烟气经大烟罩进入除尘系统，经布袋除 尘后排入大气。2.10 电渣炉主要技术经济指标及消耗指标表2-6电渣炉主要技术经济指标见表2-6电渣炉车间主要技术经济指标表序号名称单位技术参数电渣炉公称容量TX座数20 X 2预留2座40t电渣炉）2电渣炉炉型低频、双极串联3电渣炉变压器kVA2500X24单锭生产周期h32（重熔23.7吨钢锭时5最大熔化率kg/h15006化渣