康斯迪技术简介.pdf

Consteel 电弧炉冶炼工艺是一种电炉冶炼新工艺,是 20世纪 90年代发展起来的一种新型电 弧炉 , 近几年在国内已有多条设备在运行.其主要设备有EBT 超高功率电弧炉,Consteel 废钢 预热系统和除尘系统.其思想是将废钢有效预热,达到节能降耗以及缩短冶炼周期的作用. Consteel 电弧炉通过特殊的输送设备将废钢及辅助原料连续输送至电炉炉内,在冶炼同时 对炉料预热 ,它的烟尘排放量和噪音较小,改善环境 . 特殊的输送设备连续把金属料送到炉内,进入预热段的炉料和电炉烟气相遇,烟气的显热和 CO 的二次燃烧共同连续预热了废钢,预热后的废钢加入炉内冶炼,可使废钢的入炉温度达到 600℃左右 . 连续加料工艺的特点为废钢被一直留在炉内的钢水直接熔化,电能用来加热钢液而不像传 统的顶装料工艺用电弧直接熔化废钢. 由于这一独特的冶炼特点, Consteel 电弧炉冶炼平稳,极大减少了顶装料工艺中存在的电压 波动和闪烁 .交流电炉配连续加料系统比交流电炉采用顶装料工艺的电压波动小,维护费用低 得多 . 1、Consteel电弧炉 1） 与采用传统技术和其他技术的电炉相比，Consteel 电弧炉生产率高，冶炼周期在 60min 以内，易于和连铸机匹配。

2） 电能消耗： 与传统的电炉相比， 连续加料节能来源于废钢预热.另外 ,电炉炉盖开启少, 减少熔池暴露造成的热辐射损失.采用80%废钢 ,20%生铁或采用100%废钢炉料配 比的连续加料交流电炉,能耗 340～ /380kW· h/t.另外，由于Consteel 电弧炉连续操 作,供 电曲线平稳 ,至少可减少3%～5%的电费 . 3） 耐材消耗 :由于 Consteel 电弧炉连续在熔融状态下工作,电弧一直被泡沫覆盖,电弧到 熔池的热传导效率高 ,降低了电弧炉耐衬,炉盖和水冷壁的损失. 4） 电极消耗 :连续加料电极消耗的降低来自于: (1)由于炉内还原气氛,减少了电极表面 的消耗 . (2)无电极折断 . (3)交流 Consteel 电弧炉的变压器功率低. 5） 废钢一钢水收得率:连续加料冶炼操作降低了渣中的 FeO 含量以及扒渣的金属损失, 一般提高金属收得率 o.5%～1%.连续加料操作中,熔池连续处于熔融状态,熔池和 渣之间强烈和连续的反应维持了低的FeO的含量,由于熔池中C 的作用 FeO接近平 衡.常规电炉操作中,熔池的精炼期不超过10 min,没有足够的时间允许渣中的 FeO 含量降到连续加料的水平.另外 ,烟气烟尘沉积在预热段的废钢中,所以提高了金属收 得率 .增加的收得率相当于减少了外购废钢. 6） 烟尘处理量降低:如前所述 ,因为烟气在预热段流速低 ,烟尘沉积到废钢中,吨钢烟尘 量少 . 7） 氧气和碳 :连续加料操作中,氧和碳喷人熔池下产生所需要的足够CO 量来维持一定 的泡沫渣高度 , 实现埋弧操作.同时 ,碳粉喷入熔池,得到好的收得率. 8） 除尘室电耗低 :因为加料不需打开炉盖,连续加料工艺的布袋除尘系统和传统的或其 他方式加料的电炉相比显著降低.因此 ,风机功率小 . 9） 其他投资节省 : (1) Consteel 电弧炉变压器比超高功率交流电弧变压器小 ,变电所设 备(变压器 ,断路器等 )相应减小 , 节省了投资 . Consteel 电弧炉一直处于平熔池冶炼状 态, 避免了穿井时的电弧不稳定,对上级电网的闪变冲击较小,与顶装料相比,约可以 减少60%～70%,对无功功率补偿的电气设备要求较低,根据上级电网的短路容量, 一般不需要动态补偿设施. (2)电炉连续精炼周期内,噪音限制在90 dB,因 此电炉不 需设大烟罩 (狗窝 ).不仅意味着明显的投资节约,也避免了复杂的操作. 10） 连续加料其他益处: (1) 传送设备加料期间炉盖关闭,整套预热一冶炼系统保持负压 , 环境清洁 . (2)电弧一直在平熔池冶炼工作并被泡沫渣覆盖,噪 音低 . (3)可得到低的磷, 硫含量 . 11） 造渣材料 :造渣材料在预热段前加到连续加料系统上 .设置专门的加料设施,熔剂加 料系统配有石灰, 白云石 ,萤石等 .这些材料连续送到连续加料传送带上. 要加的造渣 材料数量的设定值由EAF/连续加料过程计算机确定 ,再传送到加料系统的PLC. 12） 除尘系统的操作数据: (1)电炉内负压约一13Pa.(2)连续加料预热段烟气出口处的温 度最大 800℃. (3)烟气在二次燃烧室的停留时间为2 S. 13） 电炉在整个冶炼周期内几乎一直由超音速氧枪吹入氧气 ,产生高度氧化气氛. 吹人 炉内的氧气也和碳发生反应(碳氧枪 /或来自炉料中生铁的含碳,产生两个作用: (1)形 成泡沫渣 . (2)进行放热反应C+O2—— CO2 为炉内提供能量。

连续加料工艺的二次燃 烧 CO+O2—— CO2 在电炉外进行 ,即在预热段进行,以便最大程度地预热废钢.另外 , 氧气还起搅拌作用,迫使炉内的钢水产生旋转运动. 14） 连续加料工艺最佳成渣系统同时控制炉料和连续添加的造渣剂,稳定和精确的控 制炉渣 .保证熔化和精炼区域的石灰微过量,允许和改善了所有元素的化学反应,并 达到平衡 .保证炉渣良好的流动性,和钢水紧密接触 .液态渣中石灰使得钢水和炉渣 之间连续进行反应. 另外 ,要考虑到渣中MgO 饱和 ,避免了炉渣对电炉耐衬的化学侵 蚀. 15） 在连续加料操作下电炉内的钢水平均温度为590℃.这意味着电极打弧区的温度要 高于平均温度 ,而其他区域进行熔化,精炼连续加入炉内废钢 2 连续加料的操作 1)加料操作在冶炼过程中,加料的堆比重和碳含量应大致均匀 .保证废钢堆比重均匀, 便于预热废气穿过废钢 .因此 ,先加结构废钢,最后加碎废钢和机加废钢. 传送带加料 量由两个因素决定: (1)熔化周期 :开始时加大料 ,中间正常加料量,出 钢时加小料 . (2) 小时产钢量 :根据吊车操作员实际加入的废钢量,调整传送速度(增加或降低 )以保持 所需的每分钟加料吨数 . 2)计算机实现下列功能: (1)控制废钢加料量以升高熔池温 度,达到目标出钢温度 . (2)通过调整喷入电炉内的氧气和碳含量,对最终碳含量进 行微调 (范围为 0.05%). 3)最佳成渣和渣成分:最佳成渣是过程计算机的专门程序 ,用 来优化渣的化学和物理性能.从炉内取渣样并进行化学分析,分析结果和钢水成分一 起输入最佳成渣程序 ,输出数值作为设定值送到造渣剂加料系统. (1)优化下列各项 指标 : ①碱度指数CaO/Si02=2.7 和泡沫渣工艺 .②渣中MgO 含量 ,以降低耐衬消耗, 特别是渣线的耐衬消耗(渣 中 MgO 饱和含量约10%). 钢水温度较低 .“冷区 “测量的钢水温度非常接近于液相线温度 ,即约 l 540℃. 氧枪喷 人氧气的搅拌效果,对炉内温度有差异的钢水起初步均匀的作用. 所有连续加料传 送带加到炉内的废钢,在炉内循环一周后 ,完全被熔化和预精炼成钢水,然后再接受 新的废钢 . 8)连续加料操作在整个冶炼周期内(最后几分钟的过热除外 )都可脱磷和 进行钢水精炼. 连续加料操作下脱磷产生的磷酸钙成为渣的组成部分, 扒渣除去 . 采用 Consteel 电弧炉炉内钢水脱磷工艺如下: 电弧炉冶炼钢液的脱磷是通过化学反 应来实现的 , 化学反应是加入炉内的炉料中磷与随炉料连续进入炉内的石灰进行 的,化学反应生成P:O,和(CaO),P:Os. 5FeO+2Fe3P—+P205+lIFe 3CaO+P205—+(CaO)3P205 (1) 2) P:O,通过除尘系统后排人大气,磷酸钙通过扒渣除掉.如果使电炉内的P,O 和 CaO 发 生反应 ,必须具备下列条件 : (1)氧化气氛 ; (2)炉渣碱度在2.8 或更高 CaO/Si02, (3) 钢 水温度低 ;(4)充分的反应时间; (5)扒渣 . 如上所述 ,连续加料工艺的特点为脱磷和炉 内钢水预精炼提供了充分的条件. 3） SiO:,这些反应均属不可逆反应.在电炉的还原期,FeO 要降低到5%以下 ,必须具备下 列条件 : ①渣中有 CaO 炉渣碱度在2.5～3 时脱硫能力最大.②增大渣量对脱硫有利. ③高温有利脱硫反应的进行.④还原期 ,脱氧也同时进行脱硫.最好在还原初期就能 把脱氧元素加入钢液中,以利脱氧和脱硫,在还原初期加入锰铁,还可对钢水直接去 硫. 2)利包脱硫 . 第二步脱硫在钢包完成,脱硫渣 (石灰和萤石 )可 以在出钢期间和铁 合金 ,脱氧剂和碳一起加入. 出钢钢流的搅拌作用促进脱硫渣和钢水的反应,另 外,在 出钢期间和出钢后还需搅拌. 脱 硫 3、炉内脱硫 炉内脱硫主要取决于钢渣界面反应的改善,连续加料在整个冶炼期间内钢渣反应是 最佳的 ,顶装料电炉的 ' 钢渣界面反应仅在废钢完全熔化后的精艨期进行,即在 冶炼末期最后10 rain. 脱硫的原则是将完全溶解于钢中的FeS和部分溶解于钢中的 MnS 转变为不溶于钢液而能溶于渣中的稳定 CaS,当 CaS转入到炉渣中而得到去除.+4 分子理论认为,钢液中硫化物首先向钢一渣 界面扩散而进入渣中 : 渣中的 FeS与游离的CaO 相互作用 :. 结语 综上所述 , Consteel 电弧炉具有连续加料,连续预热 ,连续熔化 ,连续冶炼的特点,它具 有冶炼周期短,冶炼能耗低 ,冶炼噪声小 ,投资成本低等优点,其操作也有同传统电炉有 较大不同的特点. 。