电炉冶炼工艺PPT课件

炉
压器水平，降低电极消耗
减轻对电网干扰
无功功率静 止式动态补 偿
冶炼过程计 算机自动化 控制
智能电弧炉
消除或减弱电弧炉冶炼冶炼中电 降低闪烁和谐波
负荷造成的电压波动与谐波对电
网的危害
按冶金模型、热模型进行最佳 合 理 电 气 工 作 点
配料、电热平衡、最佳控制功 动 态 选 择 、 保 证
率等计算，实现控制、管理、 合 理 供 电 制 度 执
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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
决策
行
利用人工智能，具有三相意识，解 决 电 弧 炉 供 电
也可进行电弧炉综合控制
三相不平衡问题，
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减少对电网冲击 15
普通功率与超高功率电弧炉工作点
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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。
电炉炼钢工艺
朱荣
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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.G>Robinson)提出电炉超高 功率概念(Ultra High Power简称UHP)，电炉 工业开始走向辉煌。开始与转炉竞争。
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。
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世界粗钢产量增长情况
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世界钢产量预测
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电弧炉技术的发展
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2 电炉炼钢主体设备介绍
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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
冶 炼 周 期 :40min 吨 钢 电 耗 :230kwh/t 电 极 消 耗 :1.1kg/t
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竖 炉 /用 氧 双炉壳
连续加料
更高电压 小电流 更长弧
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供电技术发展
直流电弧炉 消除炉衬热点问题，减少电极 消 除 偏 弧 ； 减 少
消耗，搅拌熔池
对电网冲击
高阻抗电弧 利用泡沫渣埋弧操作、提高变 提 高 功 率 因 数 ，
1 .3 3
C
CO
9 .1 5 9
2 .5 4
C
C O 2 3 2 .7 6 1
9 .1 0
相对成本* （参考值）
3 .7 3 .2 6 .0 1 .8 0 .5 ～ 0 .6 0 .3 ～ 0 .6
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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
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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。
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传统电炉总能量平衡
总能量 630kWh/t=100%
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电能 410 kWh/t(65%) 烧嘴 40kWh/t(6%)
流程变迁 变 压 器 容 量 /产 品
RP-EAF MC 30MVA/特 殊 钢 ,合 金 钢
技术指标进步
冶 炼 周 期 :180min 吨 钢 电 耗 :630kwh/t 电 极 消 耗 :6.5kg/t
相 关 /配 套技术
烧嘴
电气运行
高电压 大电流
短弧
70年 代 -500kVA/t
UHP1-EAF LF CC(S) BR 50MVA/30万 吨 /棒 线 材
化学反应 180kWh/t(29%)
钢 380kWh/t(60%) 废气 140kWh/t(22%) 损失 10kWh/t(2%) 冷却 50kWh/t(8%) 渣 50kWh/t(8%)
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现代电炉总能量平衡(装铁水)
Hale Waihona Puke Baidu
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3.1 供 电
年代 功率级别 -400kVA/t 60年 代 -400kVA/t
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在吹氧条件下，熔池中 各元素氧化1kg 时所产生的理论热值
元 产物
反应热
素
k J/k g
k w h /k g
A l A l2O 3 3 0 .9 9 5
8 .6 1
Si
S iO 2 3 2 .1 5 7
8 .9 3
M n M n O 6 .9 9 2
1 .9 4
Fe
FeO
4 .7 7 5
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。
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供电时间确定
1. C 吨钢电耗，kWh/t 2. W 钢水总重，t 3. P电炉变压器容量，kV.A 4. 变压器利用率， 5. 非通电时间，min
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3.2 供 氧
炉门人工吹氧
从1根氧管到3根氧管；
炉门吹氧机械手 强化供氧及安全生产；
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。
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2
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2700~4000 t /（人·a），几乎是高炉—转炉 流程的3~4倍。
二次冶金 水冷炉壁
DRI
低电压 大电流 更短弧
80年 代 -700kVA/t
UHP2-EAF LF CC R 70MVA/50万 吨 /扁 平 材 ,管 材
LF/EBT
泡沫渣
高电压 小电流
长弧
90年 代 >800kVA/t
UHP3-EAF LF CCCR 100MVA/100万 吨 /纯 净 钢 ,热 带
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
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电炉供氧示意图
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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