电炉选型

炼钢电弧炉技术与PHU MY钢厂电炉炉型选择
1. 概述
近年来，炼钢电弧炉技术有了长足的进步，直流电弧炉、高阻抗电弧炉、带废钢预热的竖式电弧炉及连续炼钢电弧炉等由于其独特的技术和良好的操作得到了不同程度的推广和使用。

开发和使用新炉型的根本出发点都是基于下列三种目的：
•最大限度地节能降耗；
•提高电炉设备的生产能力；
•减少并控制电炉生产对环境的影响。

（1）为最大限度地节能降耗，可采取如下技术措施：
•交流电炉改为直流电炉，降低电极消耗和电能损失；
•利用高温烟气对废钢进行预热，可最大程度地利用化学热和炉气显热预热废钢，节能降耗。

具有代表性的炉型有竖式交/直流电弧炉，Consteel炉等。

电炉采用喷吹助熔及二次燃烧技术，装备碳氧烧嘴、碳氧枪设备来强化冶炼，可充分利用化学能以达到节电和降低总能耗的目的。

代表性炉型有Danarc炉等。

（2）提高设备生产能力
现代电炉钢厂基本采用“三位一体”或“四位一体”短流程工艺，因此，要求电炉必须和精炼炉、连铸机及后部轧机系统协调一致，以保证整条生产线的连续性，实现多炉连浇。

所以电炉的冶炼时间一般缩短在1小时左右，电炉的生产能力可得到极大的提高从而获得最佳的经济规模，取得最大的经济效益。

提高变压器的功率水平，采用废钢预热、喷吹碳－氧进行强化冶炼及双炉壳电炉技术都有利于缩短冶炼时间，提高电炉的生产能力。

（3）减少和控制电炉生产对环境的影响
电炉生产对环境的影响主要集中在以下三个方面：
•烟气及有毒气体对空气的污染；
•电炉的噪音危害；
•电炉冶炼对电网冲击造成的闪烁。

Consteel电炉和竖式电炉由于废钢预热的温度比较高，一般在600～700℃，废气中的有害气体基本上可以得到较完全地燃烧而不裂
解为有害气体污染周围环境。

直流电弧炉要求的电网容量一般为变压器容量的40倍，小于传统交流电弧炉80倍的要求，因此在同样电炉容量情况下，直流炉的“闪烁”值仅为交流炉的45~50％。

此外，直流炉电弧稳定，噪音也比交流炉低15~20dB.
高阻抗电弧炉由于串入电抗器，减少了电流波动，减轻了闪烁和谐波对电网的干扰。

下面就Consteel电炉，Fuchs竖式电炉及高阻抗电弧炉作一简单的介绍和比较。

2. Consteel电弧炉
2.1 Consteel电弧炉的技术特点
Consteel电弧炉的最大特点是：
•采用了连续式废钢加料及预热器，可以实现连续加料、连续废钢预热，并且可减少烟尘的排放量。

•电炉采用较多的留钢操作，预热后的废钢加入电炉后被高温钢水熔化，电弧的主要作用为钢液升温和保持钢水温度稳定，因此，电弧操作稳定。

•炉门采用水冷氧枪。

Consteel炉炼钢工艺流程为：废钢料场—电磁吊—加料皮带机—废钢档料板—动态密封器—废钢预热板—连续加料车—电炉，入炉的废钢可以预热到540～600℃。

电炉烟气的流程为：炉内烟气—废钢预热段—余热燃烧室—冷却器—布袋除尘器。

电炉烟气基本得到完全燃烧，有效地控制了废气及毒气的排放；同时，由于烟尘在废钢预热段得到沉积，所以进入布袋的烟气量减少25％。

2.2 Consteel电炉的业绩及操作指标
世界上第一台Consteel电炉于1990年7月在Florida钢厂投产，电炉公称容量74t，每炉产钢约44t,留钢30t，变压器容量为24000KW，冶炼周期约50min。

1995年一季度操作结果见下表:
已投产的几座Consteel电炉的操作记录为：
Consteel 炉的主要优点：
•设备费用省
变压器容量和同容量电炉相比较低，电气费用省；吨钢烟尘量低，除尘布袋节省40％，投资少。

•操作成本低
利用废钢预热，电能消耗可降低~100kwh/t钢；由于电炉炉内留钢多所以冶炼过程中熔池平稳，电极不易折断，一般电极消耗在1.7kg/t。

•环境污染得到控制
由于可监测并控制废气的温度和氧含量，CO可完全燃烧，并避免形成dioxin,二次燃烧室及烟气冷却器保证排放烟气满足当地的环境
要求。

•由于供电电网中电炉负载非常稳定，闪烁大幅度减少,冶炼电弧平稳，噪音也比较低。

2.3 Consteel电炉建设需满足的条件
•总图布置上要有足够的废钢配料场及废钢进料线。

•车间内要布置废钢连续加料及预热装置，要留有足够空间及长度。

3.竖式（Fuchs）电弧炉
3.1竖式电弧炉的主要技术特点
•竖式电弧炉由于配备竖式废钢预热器，废钢在熔化前可被加热到~800℃。

•竖式电炉装备有炉壁烧嘴，用来强化冶炼和预热废钢，烧嘴可分别布置在炉壁和废钢预热器内，一般安装6~8支。

•竖式电炉配备水冷氧枪机械手向炉内喷吹氧气。

•炉壁安装有特殊设计的水冷喷枪向熔池面上喷氧，以进行二次燃烧操作。

•底吹系统可吹Ar(N2)进行钢水搅拌。

3.2 竖式电炉的种类
竖式电炉根据发展过程可分为单炉壳、双炉壳和指式单炉壳竖式电炉，其中指式竖炉废钢预热效果最佳。

单炉壳竖式电炉无法实现连续废钢预热，现基本不推荐使用。

我国95年建成的张家港润忠钢厂的电炉即为90t单炉壳竖式电炉。

双炉壳竖式电炉共用一套电极臂供电，最大限度地利用了变压器能力，减少了停电时间，但仍然无法实现废钢连续预热。

指式竖式电炉为新研制生产的电炉，竖炉内装有支承废钢的手指，可实现废钢连续预热，节能效果明显。

3.3 竖式电炉的业绩及操作指标
自第一套竖式电炉于1988年在丹麦投产以来，约有10多台投入生产。

我国于1995年11月投产了第一台竖式电炉，其变压器容量为65MVA，配备了8个烧嘴，设计年产钢水67万t。

主要操作指标为：
瑞士投产的70t指式竖式电弧炉操作指标为：
从两种竖式电炉的操作指标来看，指式竖式电炉优于单炉壳竖式电炉。

3.4竖式电炉的优缺点
优点：
①竖式电炉由于配备废钢预热装置、烧嘴和碳氧枪，操作指标比较好，电耗可达300~340kwh/t；
②冶炼周期比较短，易于和连铸机匹配实现连浇；
③电炉冶炼预热废钢，闪烁降低，操作平稳。

缺点：
①设备庞大，比常规电炉设备重量增加~25%，投资高；
②电极臂和炉盖各有一套回转系统，组成复杂，维修工作量大；
③竖井顶部高度可达16~18m，加上料篮高度和吊车极限，轨顶标高可达26~28m，厂房投资增加；
④竖炉占地面积较大，预热器和电极、炉盖传动系统分别布置在两侧，布置密闭罩困难，噪音大；
⑤竖式电弧炉容量一般在80t以上，适用于年产量大的炼钢厂。

4.高阻抗电炉
4.1高阻抗电弧炉的技术特点
高阻抗电弧炉的技术特点是在变压器一次侧和电网之间串接饱和电抗器或非饱和电抗器来减少对电网闪烁的影响，降低电炉二次侧电流，减少电极消耗。

为了大幅度提高化学能输入强度，电炉配备了底吹风口，侧吹氧—燃枪及熔池表面采用二次燃烧技术，工艺上采用长弧泡沫渣冶炼技术，不仅提高了电炉的生产效率，降低了电极消耗和电能损耗，缩短了冶炼周期，而且能更好地和连铸机匹配。

4.2高阻抗电弧炉的业绩和操作指标
高阻抗电弧炉中比较有代表性的是意大利Danieli的Danarc电弧炉，该种电弧炉在意大利及欧洲市场使用较多，我国淮阴利淮钢铁有限公司和南京钢厂各引进1台。

高阻抗电弧炉的典型性能表
在意大利Danarc 电弧炉取得了显著效果：
—高生产率，102吨/小时；
—短冶炼周期，47分钟（平均）；
—低的能源消耗，295kWh/t；
—低电极消耗，1.4kg/t；
—闪烁减少35％。

意大利PITTINI 厂的电炉为85t，日产24~27炉钢，冶炼周期平均为51min，氧耗为22~27 m3/t，电极消耗1.6~2kg/t，炉底布置5根吹氧枪，侧壁布置4根机械手氧燃喷枪，熔池上方设置2根二次燃烧喷枪。

淮阴70t电炉变压器为60MVA+20%,炉门和炉墙上设置4支氧燃
烧嘴，同时设置炉门氧枪机械手，采用了电弧炉底吹氩技术。

操作指标：平均冶炼周期60min，电耗410kwh/t。

南京钢厂70t 电炉和淮阴钢厂差不多，变压器亦为60MVA+20%。

4.3 高阻抗电弧炉的优点
①高电压、低电流操作，降低电极消耗50%；
②电弧稳定性高，输入功率高，电能损失小；
③降低了电极电流波动，减轻了对电网的电压闪烁和谐波干扰；
④采用氧燃烧嘴及二次燃烧技术，提高了化学能量输入强度，缩短了冶炼时间，节约了电能，降低了电极消耗。

5.中国引进建设Consteel电炉情况
6. 几种炉型基本参数和消耗指标比较见下表
7.结语
上述几种炉型各有其优缺点，但是从节能降耗、缩短冶炼周期、提高经济效益角度看，应首选Consteel和Fuchs炉。

如果从废钢预热、电网容量、环境保护及投资等各个方面综合考虑，综合各国电炉生产实践，PHU MY钢厂炼钢电炉炉型选择为Consteel是比较合适的。