现代电炉炼钢技术

现代电炉炼钢技术第1页，共22页，2023年，2月20日，星期日

11.4.2超高功率电炉相关技术

11.4.3废钢预热节能技术

11.4.4直流电弧炉技术

11.4.5高阻抗电弧炉

11.4.1超高功率电炉的发展及其特征第2页，共22页，2023年，2月20日，星期日11.4.1超高功率电炉的发展及其特征11.4.1.1“超高功率”概念

超高功率电炉这一概念是1964年由美国联合碳化构公司的W.E．Schwabe与西北钢线材公司的C.G.Robinson两个人提出的，并且首先在美国的135t电炉上进行了提高变压器功率、增加导线截面等一系列改造，目的是利用废钢原料，提高生产率，发展电炉炼钢。超高功率简称“UHP”(UltraHighPower)。由于其经济效果显著，使得西方主要产钢国，如前联邦德国、英国、意大利及瑞典等纷纷上UHP电炉。20世纪70年代，全世界都大力发展UHP电炉，几乎不再建普通功率电炉。在实践过程中，UHP电炉技术得到不断完善和发展。尤其是UHP电炉与炉外精炼、连铸相配合显示出高功率、高效率的优越性，给电炉炼钢带来勃勃生机。从此电炉结束了仅仅冶炼特殊钢的使命，成为一个高速熔化金属的容器。第3页，共22页，2023年，2月20日，星期日11.4.1超高功率电炉的发展及其特征11.4.1.2UHP电炉及其优点

UHP一般指电炉变压器的功率是同吨位普通电炉功率的2-3倍。由于功率成倍增加等原因，UHP电炉主要优点有：缩短熔化时间，提高生产率；提高电热效率，降低电耗；易于与炉外精炼、连铸相配合，实现高产、优质、低耗的目标。对于150tUHP电炉，生产率不低于100t／h，电耗可达420一450kw∙h/t以下，即生产节奏转炉化。表11—7为当时一座70t电炉改造实施超高功率化后的效果情况第4页，共22页，2023年，2月20日，星期日11.4.1超高功率电炉的发展及其特征11.4.1.3UHP电炉的技术特征A高功率水平功率水平是UHP电炉的主要技术特征，它表示每吨钢占有的变压器额定容量，即并以此来区分普通功率(RP)、高功率(HP)和超高功率(UHP)。在UHP电炉发展过程，曾出现过许多分类方法，目前许多国家均采用功率水平表示方法。1981年，国际钢铁协会(IISI)在巴西会议上，提出了具体的分类方法，见表11—8。第5页，共22页，2023年，2月20日，星期日11.4.1超高功率电炉的发展及其特征但目前国内电炉的功率水平普遍低下，由1994年中国钢铁年鉴的统计结果，85％电炉的功率水平在300kv·A／t左右(按出钢量)。最近几年引进了一些高水平电炉，其功率水平较高，如南京钢铁联合公司的70t／60MV.A，苏州苏兴特钢公司与江阴兴澄钢铁公司的100t／100MV.A等。B高变压器利用率变压器利用率指时间利用率与功率利用率，它反映了电炉车间的生产组织、管理、操作及技术水平。时间利用率：指一炉钢总通电时间与总冶炼时间之比，用Tu表示。功率利用串：指一炉钢实际输入能量与变压器额定能量的比值，或指一炉钢总的有功能耗与变压器的额定有功能耗的比值，用C2表示。第6页，共22页，2023年，2月20日，星期日11.4.1超高功率电炉的发展及其特征而冶炼周期即冶炼时间为：分析以上三式可知提高变压器利用率、缩短冶炼时间的措施，即：（1）减少非通电时间，如缩短补炉、装料、出钢以及过程热停工时间，均能提高Tu，缩短冶炼时间、提高生产率；（2）减少低功率的精炼期时间，如缩短或取消还原期。采取炉外精炼，缩短冶炼时间，提高功率利用率C2、充分发挥变压器的能力；（3）减少通电时间，提高功率水平Pn/G,提高C2以及降低电耗．均能够缩短冶炼时间，提高生产率。UHP电炉要求Tu与C2均大于0.7，把电炉真正作为高速熔器。第7页，共22页，2023年，2月20日，星期日11.4.1超高功率电炉的发展及其特征C优化的电炉炼钢工艺及其流程电炉炼钢工艺及其流程优化的核心是缩短冶炼周期、提高生产率，而UHP电炉的发展也正是围绕着这一核心进行的。在完善电炉本体的同时，注重与炉外精炼等装置相配合．真正使电炉成为“高速熔器”，而取代了“老三期”一统到底的落后工艺，变成废钢预热(SPH)一UHP电炉一炉外精炼(SR)配合连铸或连轧，形成高效节能的“短流程”，见图11—12。其中相当于把熔化期的一部分任务分出去，采用废钢预热，再把还原期的任务移到炉外．并且采用熔化期和氧化期合并的熔氧合一的快速冶炼工艺。电炉作用的改变带来明显的效果，这一变革过程，日本人称之为“电炉的功能分化”。其中扮演重要角色的是UHP电护，它的出现使功能分化成为现实，它的完善和发展促进了“三位一体”、“四个一”电炉流程的进步。第8页，共22页，2023年，2月20日，星期日11.4.1超高功率电炉的发展及其特征D抑制电炉生产的公害电炉生产的公害主要是烟尘、噪声以及电网公害a烟尘与噪声

电炉在炼钢过程中产生烟尘量大于20000mg/m³，占出钢量的1％-2％，即10-20kg／t，超高功率电弧炉取上限(出于强化吹氧等)。因此，电弧炉必须配备排烟除尘装置，使排放粉尘含量达到标准(＜150mg／m³)。超高功率电弧炉产生噪声高达110dB，要求设法降低。采用电炉全密闭罩可以使罩外的噪声强度减为80-90dB。许多电炉钢厂为了解决烟尘与噪声污染，采取炉顶第四孔排烟法+电炉全密闭罩。b电网公害电炉炼钢产生的电网公害主要包括电压闪烁与高次谐波。电压闪烁(或电压波动)实质上是一种快速的电压波动。它是由较大的交变电流冲击而引起的电网扰动，电压波动可使白炽灯光和电视机荧屏高度闪烁，电压闪烁由此得名。第9页，共22页，2023年，2月20日，星期日11.4.1超高功率电炉的发展及其特征超高功率电炉加剧了闪烁的发生。当闪烁超过一定值(限度)如0.1—30HZ,特别是1—10Hz时，会使人感到烦躁。这属于一种公害，要加以抑制。为了使闪烁保持在允许的水平、解决的办法有两种：一是要布足够大的电网．即电炉变压器要与足够大的、短路容量的电网连接，前联邦德国规定：—般认为，若供电电网的短路容量达变压器额定容量的80倍以上，就可视为足够大。二是采取无功补偿装置进行抑制．如采用品体管控制的电抗器(TcR)。由于电弧电阻的非线性特性等原因，使得电弧电流波形产生严重畸变，除基波电流外、还包含各高次谐波。产生的高次谐波电流注人电网，将危害共网电气设备的止常运行，如使发电机过热。使仪器、仪表、电器误操作等。抑制的措施是：采取并联谐波滤波器，即采取L-C串联电路。

第10页，共22页，2023年，2月20日，星期日11.4.1超高功率电炉的发展及其特征实际电网公害的抑制常采取闪烁、谐波综合抑制，即SVC装置一静止式动态力功补偿装置(图11-13)。第11页，共22页，2023年，2月20日，星期日11.4.2超高功率电炉相关技术

uHP电炉的出现和发展伴随着新技术的广泛采用。这些新技术包括uhp电炉生产必须解决的问题，否则将限制生产的关键技术．如电极、耐火材料等；又包括高效、节能进一步降低成本的深化技术。这些都加速了电炉的更新换代，确立了电炉在炼钢法中的地仿。

11．4．2．1相关名词术语

(1)电炉的热点(区)与冷点(区)。在电炉炉衬的渣线水平上，距电极最近点叫热点，而据电极最远点叫冷点。电炉炉衬的侵蚀状况与丰要原因见表11-9。电炉炉体的更换，常常以2号热点区炉衬的损坏程度作为依据。第12页，共22页，2023年，2月20日，星期日11.4.2超高功率电炉相关技术

(2)耐火材料侵蚀(磨损)指数。耐火材料侵蚀指数这一概念是在20世纪60年代后期由w.e.schwabc提出的．以此来描述由于电弧辐射引起耐火材料损坏的指标，并以耐火材料侵蚀指数的大小来反映耐火材料损坏的外部条件，表达式如下；11-16式中，分别为单相电弧功率、电弧电压及电极侧部至炉壁衬的最短距离。

当电弧暴露后，对RE应加以限制，一般认为它的安全值在400一450Mw·v／m2之间。超高功率电炉因电弧功率Parc成倍增加，而使RE达到800一1000Mw·v／m2以上，此时必须采取措施。

第13页，共22页，2023年，2月20日，星期日第14页，共22页，2023年，2月20日，星期日第15页，共22页，2023年，2月20日，星期日第16页，共22页，2023年，2月20日，星期日第17页，共22页，2023年，2月20日，星期日第18页，共22页，2023年，2月20日，星期日RelatedDocumentsCompetitorsYoumaywanttoallocateoneslidepercompetitorStrengthsYourstrengthsrelativetocompetitorsWeaknessesYourweaknessesrelativetocompetitor第19页，共22页，2023年，2月20日，星期日ChartDocumentsexample12ndQtr3rdQtr4thQtr92%70%50%example2example3exampl