电炉炼钢第五部分.ppt
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1、现代冶金学(钢铁冶金卷)现代冶金学(钢铁冶金卷)炼钢篇炼钢篇:电炉炼钢电炉炼钢东北大学钢铁冶金研究所东北大学钢铁冶金研究所(No7)主讲:阎立懿主讲:阎立懿5/13/20231主要内容主要内容n电炉炼钢及其发展电炉炼钢及其发展n电炉炼钢设备及其电热特性电炉炼钢设备及其电热特性n电炉炼钢冶炼工艺电炉炼钢冶炼工艺n电炉新技术、新工艺电炉新技术、新工艺n炉外处理炉外处理n中国电炉钢厂及其现状中国电炉钢厂及其现状5/13/20232第五章第五章 超高功率电炉及其技术特征超高功率电炉及其技术特征n超高功率电炉发展背景超高功率电炉发展背景n超高功率电炉及其优点超高功率电炉及其优点n超高功率电炉技术特征超高
2、功率电炉技术特征n超高功率电炉技术效果超高功率电炉技术效果5/13/202335.1超高功率电炉发展背景超高功率电炉发展背景二十世纪二十世纪60年代后期:年代后期:nLD转炉的出现及迅速发展,使得废钢平炉钢产量锐减,提转炉的出现及迅速发展,使得废钢平炉钢产量锐减,提出了出了多余废钢如何利用多余废钢如何利用的问题。的问题。n科技发展对钢的数量和质量要求日益提高。科技发展对钢的数量和质量要求日益提高。n电力工业的发展,尤其北美。电力工业的发展,尤其北美。n电炉装备水平低、功率低、生产率更低,消耗高、电耗更电炉装备水平低、功率低、生产率更低,消耗高、电耗更高,阻碍了电炉的发展。高,阻碍了电炉的发展。
3、这就为电炉的发展提供了契机。这就为电炉的发展提供了契机。5/13/202345.2 超高功率电炉及其优点超高功率电炉及其优点 超高功率电炉概念的提出超高功率电炉概念的提出超高功率电炉这一概念早在超高功率电炉这一概念早在1964年由美国联合碳化年由美国联合碳化物公司的施维博()与西北钢线材公司的罗宾逊()两个物公司的施维博()与西北钢线材公司的罗宾逊()两个人提出的,人提出的,目的是利用废钢原料,提高钢产量,发展电炉目的是利用废钢原料,提高钢产量,发展电炉炼钢炼钢。超高功率原文:超高功率原文:UltraHighPower,简称,简称“UHP”。首先在美国的一座首先在美国的一座135t电炉上进行了
4、提高变压器功电炉上进行了提高变压器功率,增加二次导体截面等一系列改造。率,增加二次导体截面等一系列改造。5/13/20235由于其经济效果显著,使得西方主要产钢国,如美、由于其经济效果显著,使得西方主要产钢国,如美、德、英、意、瑞典等纷纷建德、英、意、瑞典等纷纷建UHP电炉。整个电炉。整个7080年代,年代,世界范围大力发展世界范围大力发展UHP电炉,几乎不再建普通功率电炉。电炉,几乎不再建普通功率电炉。在实践过程中,在实践过程中,UHP电炉技术得到不断完善和发展,电炉技术得到不断完善和发展,逐步解决了超高功率带来的一系列的问题。尤其逐步解决了超高功率带来的一系列的问题。尤其UHP电炉电炉与炉
5、外精炼,连铸相配合显示出高功率、高效率的优越性,与炉外精炼,连铸相配合显示出高功率、高效率的优越性,给电炉炼钢带来生机。给电炉炼钢带来生机。UHP电炉的出现,使得电炉结束了只冶炼特殊钢、电炉的出现,使得电炉结束了只冶炼特殊钢、高合金钢的使命,成为一个高速熔化金属容器高合金钢的使命,成为一个高速熔化金属容器高速熔高速熔器。器。5/13/20236对对“UHP”的几种解释:的几种解释:n应为超高性能(应为超高性能(Ultra-HighPerformance),因为一),因为一台合格的超高功率电炉并不只意味着比功率级别的提高,台合格的超高功率电炉并不只意味着比功率级别的提高,而是综合性能的改善;而是
6、综合性能的改善;n应为超高生产率(应为超高生产率(Ultra-HighProductivity),因为超),因为超高功率电炉的目的就是缩短冶炼时间,提高生产率;高功率电炉的目的就是缩短冶炼时间,提高生产率;n应改为超高效率,即应改为超高效率,即“UHE”(Ultra-HighEfficiency),因为超高功率电炉的许多新技术都),因为超高功率电炉的许多新技术都围绕节能降耗、有效利用能源而展开。围绕节能降耗、有效利用能源而展开。5/13/20237 等等这些说法,都没有得到冶金界一致公认,等等这些说法,都没有得到冶金界一致公认,因为他们只反映了超高功率电炉及其配套技术发因为他们只反映了超高功率
7、电炉及其配套技术发展的某些方向或趋势。展的某些方向或趋势。而超高功率(而超高功率(UHP,Ultra-HighPower)反映了电炉发展最本质、最具代表性的特点,这反映了电炉发展最本质、最具代表性的特点,这也表明也表明电气运行电气运行一直是电炉发展的原动力和技术一直是电炉发展的原动力和技术保障。保障。5/13/202385.2.2UHP电炉及其主要优点电炉及其主要优点超高功率,一般指电炉变压器的功率是同超高功率,一般指电炉变压器的功率是同吨位普通电炉功率的吨位普通电炉功率的23倍。倍。UHP电炉主要优点:电炉主要优点:n缩短熔化时间,提高生产率;缩短熔化时间,提高生产率;n提高电、热效率,降低
8、电耗;提高电、热效率,降低电耗;n易于与炉外精炼,连铸相配合,实现高产、优质、易于与炉外精炼,连铸相配合,实现高产、优质、低耗。低耗。5/13/20239表表5-1电炉超高功率化的效果电炉超高功率化的效果指标指标额定功率,额定功率,MVA熔化熔化冶炼时间冶炼时间,min熔化电耗熔化电耗总电耗,总电耗,kWht生产率,生产率,th普通功率普通功率(RP)2012915653859527超高功率超高功率(UHP)504070417465625/13/2023105.3超高超高功率电炉技术特征功率电炉技术特征 衡量一座电炉是不是衡量一座电炉是不是UHP电炉,不仅要看电炉,不仅要看功率的高低,还要看变
9、压器利用率,工艺流程优功率的高低,还要看变压器利用率,工艺流程优化否,公害抑制的如何,以及是否高效节能。化否,公害抑制的如何,以及是否高效节能。5.3.1功率水平要高功率水平要高这是这是UHP电炉的主要技术特征,它是以每吨电炉的主要技术特征,它是以每吨钢占有的变压器额定容量,并以此来区分高功率、钢占有的变压器额定容量,并以此来区分高功率、超高功率。即:超高功率。即:5/13/202311在超高功率电炉发展过程,曾出现过许多分类方法,在超高功率电炉发展过程,曾出现过许多分类方法,如如1967年施维博提出以年施维博提出以ParcVm、ParcSm或或ParcGm的大小来区分高功率、超高功率。的大小
10、来区分高功率、超高功率。由于采用电弧功率很不直观,判断也不方便,故没由于采用电弧功率很不直观,判断也不方便,故没有得到普遍采用。后来许多国家都采用功率水平表示方法。有得到普遍采用。后来许多国家都采用功率水平表示方法。1981年国际钢铁协会(年国际钢铁协会(IISI)在巴西会议上,提出)在巴西会议上,提出具体的分类方法见表具体的分类方法见表5-2。5/13/202312表表5-2按电炉的功率水平分类按电炉的功率水平分类注:注:n表中数据主要指表中数据主要指50t炉子;炉子;nUHP电炉功率水平没有上限,目前已达电炉功率水平没有上限,目前已达1000kVAt,并还在增加,故出现,并还在增加,故出现
11、SUHP一说。一说。类类别别RPHPUHPC1/kVAt4004007007005/13/2023135.3.2变压器利用率要高变压器利用率要高 变压器利用率指时间利用率与功率利用率。变压器利用率指时间利用率与功率利用率。它反映出电炉车间的生产组织、管理、操作及技术它反映出电炉车间的生产组织、管理、操作及技术水平。水平。时间利用率:指一炉钢总通电时间与总冶炼时间利用率:指一炉钢总通电时间与总冶炼时间之比,用时间之比,用Tu表示。表示。功率利用率:指一炉钢实际输入能量与变压功率利用率:指一炉钢实际输入能量与变压器额定能量的比值,或指一炉钢总的有功能耗与变器额定能量的比值,或指一炉钢总的有功能耗与
12、变压器额定的有功能耗的比值,用压器额定的有功能耗的比值,用2表示。表示。5/13/2023145/13/202315分析上三式可知,提高变压器利用率,分析上三式可知,提高变压器利用率,缩短冶炼周期、提高生产率的措施如下:缩短冶炼周期、提高生产率的措施如下:n减少非通电时间减少非通电时间,如缩短补炉、装料、出钢以及,如缩短补炉、装料、出钢以及过程热停工时间,均能提高时间利用率,缩短冶过程热停工时间,均能提高时间利用率,缩短冶炼周期,提高生产率。炼周期,提高生产率。5/13/202316n减少低功率的精炼期时间减少低功率的精炼期时间,如缩短或取消还原期,如缩短或取消还原期,采取炉外精炼,缩短冶炼周
13、期,提高功率利用率,采取炉外精炼,缩短冶炼周期,提高功率利用率,充分发挥变压器的能力。充分发挥变压器的能力。5/13/202317n提高功率水平(提高功率水平(C1=n),),提高功率利用率提高功率利用率以及降低电耗,均能减少通电时间,缩短冶炼周期,以及降低电耗,均能减少通电时间,缩短冶炼周期,提高生产率。提高生产率。UHP电炉要求电炉要求Tu与与2均大于均大于0.7,把电炉真,把电炉真正作为高速熔器。正作为高速熔器。5/13/2023185.3.3电炉炼钢工艺及其流程优电炉炼钢工艺及其流程优化化传统电炉冶炼工艺操作集熔化、精炼和合金传统电炉冶炼工艺操作集熔化、精炼和合金化于一炉,包括熔化期、
14、氧化期和还原期(老三期)化于一炉,包括熔化期、氧化期和还原期(老三期),在炉内既要完成废钢的熔化,钢液的脱磷、脱碳、,在炉内既要完成废钢的熔化,钢液的脱磷、脱碳、去气、去除夹杂物以及升温,又要进行钢液的脱氧、去气、去除夹杂物以及升温,又要进行钢液的脱氧、脱硫,以及温度、成分的调整,因而冶炼周期很长。脱硫,以及温度、成分的调整,因而冶炼周期很长。这既难以保证对钢材越来越严格的质量要求,这既难以保证对钢材越来越严格的质量要求,又限制了电炉生产率的提高,需要又限制了电炉生产率的提高,需要优化优化。5/13/202319(1)电炉功能分化)电炉功能分化在完善电炉本体的同时,注重与炉外精炼等装置相配合,
15、在完善电炉本体的同时,注重与炉外精炼等装置相配合,真正真正使电炉成为使电炉成为“高速熔器高速熔器”,取代,取代“老三期老三期”一统到底的落一统到底的落后冶炼工艺,变成废钢预热(后冶炼工艺,变成废钢预热(SPH)超高功率电炉超高功率电炉(UHP)炉外精炼(炉外精炼(SR)连铸或连轧(连铸或连轧(CCorCR),形),形成高效节能的成高效节能的“短流程短流程”,见,见图图5-1。电炉作用的改变带来明显的效果,这一变革过程,日本电炉作用的改变带来明显的效果,这一变革过程,日本人称之为人称之为“电炉的功能分化电炉的功能分化”。而其中扮演重要角色的是超高功率电炉,它的出现使功而其中扮演重要角色的是超高功
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