鑄鋼電弧爐煉鋼節電的途徑

丁騰蛟

摘要：隨著我國科技水平的提升，我國電弧爐煉鋼技術取得了很大的進步和發展。電弧爐是冶金工業的重要熔煉設備，電能消耗非常大，在企業生產成本中所占比例相當高。因此，如何降低電弧爐煉鋼的電能消耗，以最小的能耗取得最大的經濟效益，一直是冶金工作者的一項重要任務。本文就鑄鋼電弧爐煉鋼節電的途徑展開探討。

關鍵詞：鑄鋼;電弧爐煉鋼;節電;途徑

引言

煉鋼電弧爐是消耗電能很大的設備，人稱“電老虎”。如何發揮電弧爐煉鋼效能，使其節電、降低用電單耗、取得理想的經濟效益，這一直是國內外煉鋼工作者所十分關注的問題。

1影響電弧爐單耗的主要因素

在生產實踐中影響電弧爐單耗的因素歸納起來主要有幾個方面，即：人的因素、設備因素、爐料因素和工藝技術因素等。其中人的因素包括操作工人、技術人員和管理人員;設備因素包含電弧爐設備的改造、維護管理以及科學合理配電;爐料因素主要是爐料質量、成分配比、裝料方式以及爐料預熱等;工藝技術方面的改進可以提高冶煉效率。

2降低電耗的途徑

2.1加強爐料管理

科學爐料管理應實現“精料”入爐，“精料”指入爐爐料應符合對化學成分的要求、合理的塊度搭配、盡可能少的雜質。使用合格的爐料才能為節電打下良好的基礎。（1）保證入爐爐料的化學成分。合適的入爐爐料的化學成分應保證熔清后成分合乎工藝要求，直接進入精煉期。若熔清后碳、硫成分不合格，則須調碳和脫磷勢必延長氧化時間;若硫含量高則需增加還原時間，結果必然增加電耗且降低生產率。（2）盡可能減少爐料中雜質。我國廢鋼資源不足，質量差，對電弧爐煉鋼電耗影響較大。有些廢鋼料中夾雜有玻璃、織物、塑料、橡膠、油污和泥砂等，不僅直接影響導電和不必要的渣量增加，而且勢必增加鋼中硫、磷含量和渣中酸性氧化物。這就需要增加石灰用量以達到脫磷脫硫和保證渣堿度的要求。（3）合理超裝，避免多次裝料。由于熔化期電耗占整爐電耗的60%～70%，因此增加輸入功率、縮短熔化時間是節電的重要措施，但由于爐襯材料、電極質量等原因，使得廣泛采用超高功率煉鋼的條件尚未成熟。多數企業采用超裝措施，超裝量常達2～3倍，既可提高熱效率，也可減少裝料次數，從而減少了用電單耗。（4）合適的爐料配比與裝料方式。煉鋼理論與實踐表明，爐料的堆比重與熔煉時間、電耗有直接關系。合適的堆比重應由合適的爐料尺寸配比及正確的裝料方式來保證。若爐料大小配比不當，使爐料不能及時熔塌，將不僅大大延長熔化時間、增加電耗，而且影響爐襯壽命與塌料時造成事故。

2.2優化供電制度使用最佳配電曲線

合理的電氣運行制度可充分挖掘變壓器的能力，使煉鋼過程電弧爐的有功功率最大。熔化期采用最大電壓、最大電流操作使鋼液快速升溫，直至鋼鐵料熔化，然后根據鋼液溫度調整送電電壓、電流。在制定供電制度時，要考慮變壓器的容量、利用系數、功率因素等條件。在煉鋼生產過程中，可通過電爐變壓器的供電主回路的在線測量，獲得一次側和二次側的電壓、電流、功率因素、有功功率、無功功率及視在功率等電氣運行參數，經過分析處理，得出供電主回路的短路電抗、短路電流等基木參數，尋找最佳輸入功率，以此制定合理的供電曲線，保持電弧穩定燃燒。在變壓器額定功率范圍內，輸出功率最大，生產效率最高。

2.3優化供電制度

電氣運行狀態對節能至關重要。合理的電氣運行制度可充分挖掘變壓器的能力，使煉鋼過程電弧爐的有功功率最大。熔化期采用最大電壓，最大電流操作使鋼液快速升溫，直至鋼鐵料熔化，然后根據鋼液溫度調整送電電壓、電流。在制定供電制度時，要考慮變壓器的容量、利用系數、功率因素等條件。通常地，根據設備和生產條件，能量轉換影響因素等理論計算所得的結果有偏差，實地測量可以進一步修正。在煉鋼生產過程中，可通過電爐變壓器的供電主回路的在線測量，獲得一次側和二次側的電壓、電流、功率因素、有功功率、無功功率及視在功率等電氣運行參數，經過分析處理，得出供電主回路的短路電抗、短路電流等基太參數，尋找最佳輸入功率，以此制定合理供電曲線，保持電弧穩定燃燒。在變壓器額定功率范圍內，輸出功率最大，生產效率最高。在生產過程中盡量減少變換電壓的檔次，減少停電時間，提高熱效率。

2.4強化用氧制度

電爐吹氧操作的目的是吹氧助熔和吹氧脫碳，配合噴吹碳粉，造泡沫渣。以氧槍取代吹氧管操作效果顯著：氧槍可利用廉價的碳粉、油、天然氣等代替電能，對電弧爐冷區加熱助熔，提高了生產效率;氧槍噴射氣流集中，具有極強的穿透金屬熔池的能力，加強對鋼水的攪拌作用，加快吹氧脫碳和造泡沫渣的速度。由于強化供氧，加速爐料熔化，增加熔池攪拌，改善熔池內部傳熱條件，加速化學反應的進行，增強制造泡沫渣的效果，可有效地降低電耗。

2.5采用鐵水熱裝工藝

電爐采用鐵水工藝可緩解廢鋼鐵嚴重緊缺現狀，獲得穩定的煉鋼原料。鐵水中含有較高的碳、硅等元素，與氧反應釋放出大量熱量，都給電爐帶入大量物理顯熱和化學潛熱，提高熔池溫度。并且由于碳氧反應產生大量一氧化碳氣體，促進泡沫渣形成，將電弧屏蔽在爐渣內，減少電弧輻射，延長爐襯壽命，提高電爐熱效率。

2.6泡沫渣冶煉

在熔化后期、氧化期、還原期采用泡沫渣技術。人工吹氧生成泡沫渣，勞動強度大，效果不顯著。采用碳氧槍向熔池吹氧和噴吹碳粉，易在渣層中生成泡沫渣。通過控制爐渣堿度、氧化性、流動性等冶金條件以符合工藝要求，在爐渣堿度為2.0～2.5、渣中w（FeO）為20%～40%時，生成泡沫渣的效果最好。泡沫渣有利于增大渣鋼界面，有效地利用氧化性高、流動性好和溫度較低的熔渣強化脫磷。可使長電弧插入很厚的泡沫渣中，提高了電能的利用率，縮短了冶煉時間，節約了電能。

2.7二次燃燒技術開發應用

電爐冶煉過程產生的廢氣主要是一氧化碳。通過向爐內噴吹氧氣，將一氧化碳燃燒生成二氧化碳。化學反應產生大量的熱能，促使鋼液升溫，或用于廢鋼預熱，廢鋼溫度可上升200一300度，最高可上升600-800度，可節約電能15-40kW·h/t。

2.8熔氧結合和單渣沉淀脫氧新工藝

電弧爐傳統的熔化—氧化—還原工藝，熔煉時間長，電耗高。熔氧結合、單渣沉淀脫氧新工藝與傳統煉鋼工藝相比，取消了還原期，縮短了冶煉時間，故可顯著地降低電耗，是一種行之有效的節電工藝。

2.9改進電氣設備

電爐設備對電能消耗有較大影響，改變短網分布，縮短短網長度，橫臂改造等設備改進可以明顯節電。新型橫臂的改造是將橫臂和導線結合為一體，同時起支撐電極和導電作用，取得明顯效果，降低了電阻率，根據某電爐廠實際測量，橫臂改造后電阻率降低了17%，有功功率提高了5%～9%，冶煉電耗降低了10～40kW·h/t。電極調節系統與電弧的穩定性有密切聯系，會影響斷弧和短路的次數，電弧不穩定，損耗在短網、變壓器和電極上的電能會加大。采用人工智能技術，使電極調節性能提高，電弧穩定，減少短網電能損耗，減少無功功率，提高電能利用效率。

結語

電弧爐煉鋼的電耗是一個綜合性指標，影響因素較多，要求所有的作業環節緊密配合，最終達到節電的目的。

參考文獻

[1]王維.電爐降低冶煉電耗的實踐[J].甘肅冶金，2015（3）：87-88.

[2]汪宗英.小型電弧爐煉鋼節電的實踐[J].鑄造，2016（3）：47-48.

[3]趙顯文，楊寶仁.電弧爐煉鋼降低用電單耗的幾點體會[J].鑄造，2017（4）：32-33.