南鋼電爐高效低成本生產的探索

武愛萍

（南京鋼鐵有限公司，江蘇 南京 210035）

近年來，我國鋼鐵產能從大力發展到目前的產能過剩，一些鋼鐵企業效益不理想，如何應對這些問題，才能使我國鋼鐵工業持續發展，南鋼電爐同樣面臨這些困境，在此發展過程中，不斷創新，不斷改造，引進新技術新設備，不斷優化產品結構，打造出一條高效低成本的特鋼生產線[1]。

1 南鋼電爐簡介

南鋼電爐由90年代從達涅利引進的當時最先進的技術，設計產能為40萬t；主體設備包括：1座70t超高功率偏心爐底電弧爐，1座70tLF精煉爐，配套1臺R8m五機五流連鑄機，主要生產130*130mm2小方坯普碳鋼。南鋼電爐除了原先采用的偏心爐底出鋼技術、泡沫渣埋弧冶煉技術、二次燃燒技術等等，現在擁有普萊克斯轉化技術、連續加鐵水技術、煙氣余熱回收技術、供電供氧優化技術、智能化取樣、測溫、快分技術等等，為實現高效低成本的目標提供保障[2]。

2 創新、改造，實現高效低成本目標

2.1 “雙加”改造

隨著電爐技術的不斷發展，南鋼電爐2000年實施了“雙加”改造，電爐在變壓器功率不變的條件下由70t改造為100t，增加了一臺VD真空脫氧脫氣爐，引進意大利達達涅利公司合金鋼小方坯連鑄機，當年鋼產量突破60萬t，成功開發生產優鋼產品40多個。

2.2 加大、加快電爐斷面改造

電爐廠產品斷面最初僅為130×130mm2，隨著市場的變化，產品結構的優化，軋制要求必須有一定的壓縮比，對斷面不斷進行優化，增加斷面150×150mm2、150×220mm2、175×220mm2；?150mm、?160mm、?180mm、?200mm、?210mm等圓坯，以滿足不同產品、不同規格的質量需求。

2.3 精煉爐、真空爐雙工位改造

隨著鋼鐵市場對鋼材質量要求越來越高，精煉時間、VD處理時間直接影響鋼種內在質量，為了品種質量和產量的提高，確保高品質要求產品精煉時間大于40min以上，確保真空處理時間能夠大于30min，確保靜攪時間大于25min。為提升鋼水內在純凈度，減少鋼中夾雜物，不斷完善裝備，多次改造，目前為2臺LF爐，2臺雙工位VD爐，為電爐從普鋼向特鋼轉型提供保障。

2.4 兌鐵水技術的多次改造

高溫鐵水的兌入是實現高效低成本生產的有效措施之一。兌入熱鐵水可帶入大量的物理熱，可相應減少廢鋼融化時間；有助于強化冶煉技術，提高冶煉效率；減少或消除有害元素對鋼性能的影響，提高鋼種質量。首次改造，鐵水加入量約300kg/t左右，電爐電耗降為293kwh/t，電極消耗降為1.21kg/t。隨著公司的發展需求，1#、2#大高爐的相繼投產，使得鐵水量富余很大，只能鑄鐵；為改善這種局面，有效利用好鐵水，電爐廠進行了多吃鐵水的技術改造。鐵水加入量從約300kg/t增加到550kg/t～700kg/t；首先節約了鐵水鑄鐵成本，同時大大改善電爐鋼鐵料入爐狀況，加料次數由一次鐵水二次廢鋼，大部分改為一次鐵水一次廢鋼，減少冶煉過程中熱損耗，同時滿足電爐廠生產各種新品的需要，以降低電耗、電極消耗來降低成本。相繼又創新出連續兌鐵水技術，連續兌鐵水不僅改善了冶煉條件，而且減少了旋開爐蓋次數，每次可減少熱損失2000kwh，同時減少了輔助生產時間。電爐電耗、電極消耗以及產能得到大幅度改善。

2.5 大方坯連鑄機的增加與改造

大方坯連鑄機（斷面：320mm×480mm、320mm×420mm）的增加，使得電爐的生產能力得到充分的發揮，產能由增加前的80萬t/年向100萬t/年的邁進；18年實現了大方坯加流改造，由3機3流改造為4機4流，月產穩步超10萬噸，高品質品種得到大幅提升。

2.6 同鋼種異斷面混合澆注

在市場不景氣期間，產品零散、多規格訂單大幅增加，很多無法合并使用同一斷面生產，為滿足客戶需求，必須生產。由于生產此類訂單連澆爐數短，換組和換斷面準備時間增加，且金屬收得率大幅降低，造成生產效率大幅降低，生產成本大幅增加；為解決此問題，專業人員發揮創新思維，創新出同鋼種異斷面混合澆注的方法；在一級系統中將各流按各自斷面原來的工藝參數事先錄好，包括結晶器軟水、二冷各段水流量、結晶器電磁攪拌等；同時，各流按斷面選擇相應的振動模式、拉速及末攪參數。不同斷面的坯料分開堆放，各斷面正常坯料（不包含頭、尾坯和異常坯）按爐次和斷面進行區分。這一技術在轉爐生產中等到了推廣應用[1]。

2.7 異鋼種同斷面連續澆注

由于品種訂單少、種類多，造成連澆爐數少，頻繁換組，嚴重影響生產效率。通過對不同鋼種技術要求的研究，對成分有重疊、澆筑要求相似等相關鋼種進行混澆，對不同鋼種混澆段進行不同的處理，判廢、改判以及降級處理等，極大地節約了換組及準備時間，提高了鋼水收得率，相應的輔助材料耐材等成本大幅降低，減少一組中包就降本3.3萬元[4]。

2.8 煙氣余熱預熱回收技術

采用電弧爐煙氣余熱回收技術，不僅可有效地利用煉鋼過程中產生的大量煙氣余熱，還可以降低除塵尾部溫度，減少廢氣排放，降低廢氣處理成本。

電爐生產冶煉產生的高溫廢氣由電爐第四孔經二次燃燒后從沉降室頂部引出，送入余熱回收裝置進口的總管，經總管分別進入三組并聯的換熱系統，經由余熱回收系統產出不同壓力的蒸汽，冷卻后的煙氣進入除塵系統處理。余熱回收后的高壓蒸汽供VD使用，有效降低供VD蒸汽的燃氣鍋爐的煤氣使用量0.06Gj/t鋼，降本1.74元/t鋼，低壓回收蒸汽一方面供生活澡堂使用，另一方面供冬天取暖使用，實現了電爐煙氣余熱的循環利用，達到清潔生產以及降本目標。

2.9 連鑄坯熱裝熱送技術

連鑄坯熱送熱裝技術可充分利用熱鋼坯的物理熱，比常規冷裝爐加熱工藝可節能約80%左右，還可提高成材率1%左右，縮短生產周期，大大提高了工作效率。目前大方坯熱裝熱送量4.2萬t/月左右，約占大方坯70%；小方坯熱裝熱送量0.45萬t/月左右，約占小方坯10%，小方坯熱裝熱送還有待進一步提高。

2.10 優化電爐供氧工藝降低電爐冶煉電耗

根據不同鐵水條件，制定相應電爐供氧制度。在鐵水使用量達到70t每爐的生產條件下，電爐冶煉前期按該生產模式進行冶煉操作，在電爐冶煉中期達到脫碳高峰時，控制供氧強度，停用一只集束氧槍，減緩碳氧反應速度，只使用兩只集束氧槍供氧脫碳，兩只集束氧槍供氧3min～5min以后，再恢復3只集束氧槍正常供氧。適當延長脫碳期，避免脫碳高峰時碳氧反應過于激烈產生的熱能超出廢鋼吸熱極限，大量高溫煙氣被除塵系統吸走導致不必要的浪費。

2.11 智能化取樣、測溫、快分技術的應用

電爐自動取樣測溫機械手的引進，不僅在電爐供電供氧的同時可以進行取樣測溫操作，而且可以降低工人勞動強度，測溫取樣位置更加精準，樣品成分、鋼水溫度更具有代表性；節約了人工取樣測溫的時間2min/次，降低了停等取樣測溫的能源浪費。

電爐全自動快分設備的引進，旨在減少成分化驗等待時間，杜絕人為化驗導致的化驗結果波動問題。一鍵操作，維護簡單，快捷精準，可節省冶煉時間0.5min/爐。

2.12 質量控制技術

為確保鋼坯質量，連鑄采用了液面自動控制、自動開澆技術，中間包連續測溫技術、結晶器及末端電磁攪拌技術，二冷全噴霧冷卻技術，全保護澆注技術以及大包下渣檢測，大方坯還采用了動態輕壓下技術以及連續矯直等技術，生產中還采用低過熱度恒拉速恒液面澆注工藝技術，可改善甚至消除鑄坯內部縮孔疏松等缺陷等。成分控制C±0.01%，Mn、Si、Cr±0.02%；純凈度控制【O】≤10ppm、【S】≤10ppm、【N】≤50ppm，一次合格率達到99.2%，鋼水收得率達到96.5%。實現了以軸承鋼、汽車機械用鋼、合金焊絲、彈簧鋼為主打產品的品種結構，在探索的過程中不斷創新出《一種控制低碳高硫易切鋼中硫化物形態的方法》專利等40多項自主知識產權。

3 總結

總而言之，電弧爐煉鋼技術具有自己獨特的優勢，再加上，配備先進的工藝設備技術，電弧爐冶煉的效率也隨之快速提升，冶煉電耗也正在不斷下降，煉鋼的經濟指標得到了大幅度提高。南鋼電爐通過設備改造、技術創新，提高品種質量，繼續探索高效低成本生產之路，尋求更高更遠的發展。