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电炉炼钢工艺

1 电炉炼钢工艺的发展历程1905年第一台5吨工业炼钢电炉建成（德国人R.Linberg）1936年德国制造了可炉盖旋转的炼钢电炉1936年美国建成了当时最大的100吨炼钢电炉1964年美国碳化物公司(W.E.Schwabe)和西北钢铁线材公司(C.GRobinson)提出电炉超高功率概念(UltraHighPower简称UHP),电炉工业开始走向辉煌。开始与转炉竞争。1990年后,电炉炼钢技术取得了重大进展。炼钢技术的进步主要进步集中在电炉炼钢领域。

世界电炉生产迅速发展动力社会废钢积累的增长,环境压力。低生产成本的经济刺激,廉价废钢及廉价电力。对提高劳动生产率的追求。采用废钢作原料的电弧炉工艺,流程短,生产率高,全员劳动生产率高达2700~4000t/（人·a）,几乎是高炉—转炉流程的3~4倍。

电炉炼钢的其它优势我国钢铁行业2010年能耗构成的预测值, 矿石经高炉/转炉流程而成粗钢的单位能耗高于600kgce/t,其中氧气转炉炼钢工序能耗仅为10kgce/t,主要能耗是高炉和炼焦工序。铁前系统烧结、炼焦和高炉炼铁是能耗大户,也是污染环境的大户。相比之下,废钢经电炉熔炼所生产的粗钢吨钢能耗仅为270kgce/t,而污染的产生及其治理更远优于高炉/转炉流程。

世界粗钢产量增长情况

世界钢产量预测

电弧炉技术的发展

2电炉炼钢主体设备介绍

电弧炉炼钢过程示意图

机械设备炉壳、炉门、出钢槽或偏心炉底出钢、炉盖,分水冷和耐材电极夹持器、电极升降装置炉盖提升旋转机构、炉体旋转或开出排烟除尘装置炉顶加料装置

电气设备变压器电抗器短网隔离开关及高压断路器电极升降自动调节装置

3电炉炼钢的能量来源电能化学能。包括炉料带来的物理热及氧化带来的化学热、外来输入的燃料。

传统电炉总能量平衡

现代电炉总能量平衡(装铁水)

3.1 供电

供电技术发展直流电弧炉消除偏弧；减少对电网冲击提高功率因数,减轻对电网干扰降低闪烁和谐波消除炉衬热点问题,减少电极消耗,搅拌熔池高阻抗电弧 利用泡沫渣埋弧操作、提高变炉 压器水平,降低电极消耗无功功率静消除或减弱电弧炉冶炼冶炼中电止式动态补负荷造成的电压波动与谐波对电偿 网的危害冶炼过程计按冶金模型、热模型进行最佳算机自动化配料、电热平衡、最佳控制功控制率等计算,实现控制、管理、决策合理电气工作点动态选择、保证合理供电制度执行智能电弧炉也可进行电弧炉综合控制利用人工智能,具有三相意识,解决电弧炉供电三相不平衡问题,减少对电网冲击

普通功率与超高功率电弧炉工作点

配电操作冶炼阶段根据工艺要求输入的功率是不相同的，在各个阶段调节输入功率大小，电功率的调节称为配电操作。配电操作分:送电、停电、调换电压、调节电流及电气设备的监护。配电分手动及自动调节，好的配电制度对缩短冶炼时间及降低电耗是非常重要的。

供电时间确定C 吨钢电耗,kWh/tW 钢水总重,tP电炉变压器容量,kV.A变压器利用率,非通电时间,min

3.2供氧炉门人工吹氧炉门吹氧机械手从1根氧管到3根氧管；强化供氧及安全生产；炉壁氧燃枪(可加二次燃烧) 辅助能量;EBT氧枪 解决偏心炉的冷区及成分均匀；炉壁氧气碳粉喷吹模块 可伸入式及固定式；炉壁及烟道的二次燃烧氧枪利用余热、能量极限利用

电炉供氧示意图

北京科大电炉炼钢用氧专利技术内容电炉炉门多功能吹氧装置电炉炉壁氧燃助熔及二次燃烧氧枪电炉炉壁及EBT氧枪电炉炉顶氧枪电炉炉壁氧气及碳粉喷吹模块（集束氧枪）电炉泡沫渣技术电炉用氧诊断－－电炉用氧模块化控制技术

在吹氧条件下,熔池中各元素氧化1kg时所产生的理论热值

在电炉采用多种供氧方式以后，如何做到炉内均衡供氧是非常重要的。目的：1、控制吨钢耗氧；2、提高金属收得率；3、解决除尘冷却装置及电极等氧化。控制方式：1、结合热平衡及物料平衡；2、结合原有炉次的供氧曲线；3、根据冶炼状况，分解不同供氧方式的供氧量；4.检测冶炼过程炉气成分的变化，调整供氧量。电炉用氧模块化控制技术

50吨电炉用氧智能控制技术

4 电炉炼钢的原料传统的电弧炉炼钢是全废钢工艺以冷废钢为主，配加10％左右的生铁块；现代电弧炉炼钢使用的其它原料还有:除冷生铁外，直接还原铁（DRI，HBI）、热铁水、碳化铁等；电弧炉炼钢的原料构成对其工艺、装备、指标等有决定性影响；不同原料结构下的生产过程是不可比的。或者说只有原料结构相当的情况下才是可比较的。

废 钢电炉炼钢是一种铁资源回收再利用过程，也是一种处理污染的环保技术。仅就电炉炼钢工序而言，废钢是基本原料，废钢原料需进行鉴别、分类管理和打包、剪切等预处理。当前电炉炼钢使用废钢原料的最大问题是金属残留元素，主要是残留的