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降低 Consteel 电炉炼钢电耗的研究与对策
侯德明,王国光,王才仁,石 文
( 广东省韶关钢铁集团有限公司,广东 韶关 51213)
摘 要: 通过对韶钢 Consteel 电炉炼钢工序现有状况的分析,改善和优化现有的炼钢工艺,改进和提高连铸机的拉钢能力,使 Consteel 电炉炼钢工序冶炼电耗有了较大的下降,显著降低了生产成本.
关键词: Constee; 电炉炼钢; 电耗; 对策
广东省韶关钢铁集团有限公司( 以下简称“韶钢”) Consteel 电转炉工艺的实施,使得 Consteel 电炉的冶炼电耗为零,而 LF 炉电耗成为韶钢炼轧厂炼钢的主要能耗,在工序能耗指标中起主导作用,2009 年平均冶炼电耗为 27 kWh / t. 因此降低 LF 炉电耗成为炼钢工序节能的重点. 随着 Consteel 电炉铁水入炉比例的增加,生产节奏加快. 如何进一步降低精炼炉电耗成为了电炉节能降耗的关键.
1 韶钢 Consteel 电炉炼钢工序主要设
备及参数介绍Consteel 电炉炼钢厂于 2000 年投产,基本工艺参数如表 1、表 2、表 3.

2 冶炼工艺流程
韶钢炼轧厂炼钢工序工艺流程采用 Consteel 电炉 - LF 精炼炉———方坯连铸机生产,950 kg/t 铁水在 Consteel 电炉冶炼过程中加入. 如图 1 所示.

3 影响 LF 炉电耗原因分析
2009 年平均冶炼电耗为 27 kWh / t,比 2008 年有一定的降低,但每个月的波动值较大,如图 2

3. 1 冶炼控制及原材料等因素的影响
3. 1. 1 原材料的影响
高炉供给的铁水的温度受生产调度,铁路运输等方面的影响,运输时间过长,铁水的温降较大; 高硅高磷铁水影响较大,废钢质量差如含杂量大等等都会对冶炼对炼钢速度有直接的影响,供给炼轧厂的铁水成分如表 4.

3. 1. 2 EAF 炉操作控制的影响
具体表现在铁水加入速度、废钢加入速度、吹氧量、吹氧速度等关键技术的控制水平上.
3. 1. 3 EAF 炉出钢条件的影响
主要是由出钢温度、出钢速度、出钢成分控制、出钢合金加入量、大包烧烤温度等因素影响.
3. 1. 4 精炼炉操作控制的影响
受成分调整、精炼时间、连铸要钢时间、连铸要钢温度等因素影响.
3. 1. 5 连铸浇铸控制的影响
受拉钢速度、连铸二冷室水质量、浇铸温度、连铸操作、连铸中间包使用、中包烧烤温度等因素影响.
3. 2 主要因素分析
应用 C&E 矩阵对 22 项可控输入因子( 如表 5) 进行评估,并从中选出 4 项重要输入因子如表 6.


3. 2. 1 EAF 炉出钢温度
出钢温度过低,则精炼炉电耗增高,通过收集数据,运用单因子方差分析方法,收集了两个不同速度区间的电耗、炉产、温度、测温支数等进行统计分析,如表 7,通过表 7 制出电耗残差图,见图 3.

通过图 3 得出结论:
1) 收集的数据符合正态分布,分析结果可靠.
2) 通过运用单因子方差分析方法,在两个温度区间之中,高温区间的电耗显著低,可见高温对降低电耗有利. 因此适当提高 EAF 炉出钢温度,同时利用EAF 炉的碳氧反应产生的热能,保证较高和合适的出钢温度,会有效降低精炼炉的电耗.
3. 2. 2 电耗与浇注速度
运用单因子方差分析方法,收集两个不同的浇注速度区间的电耗、炉产、温度、钢坯支数等进行分析,如表 8,通过表 8 制出电耗与浇注速度的单值,如图 4.


通过图 4 得出结论:
1) 所收集的数据符合正态分布,分析结果可靠.
2) 通过运用单因子方差分析方法,在两个速度区间之中,速度快的电耗显著低,可见快速浇铸对降低电耗有利.
4 改进措施
4. 1 EAF 出钢温度
温度越高,精炼炉的电耗越低,但是温度过高对炉子的耐火材料与出钢口都不利,也不利于冶炼操作,炉内翻滚喷溅,容易引起事故. 因此 EAF 炉出钢温度由 1 610 ~1 630 ℃优化为 1 630 ~1 650 ℃.
4. 2 改善连铸二冷室冷却强度提高浇注速度
提高浇铸速度,连铸容易漏钢,在其它条件满足的情况下,主要取决于二冷室的冷却强度,将二冷水Ⅱ段原有每条喷淋管喷嘴7 个改成10 个;Ⅲ段每条6 个改成9 个;Ⅳ段4 个则改成7 个,增强冷却强度,采用低温快拉,浇铸速度由2.3 ~2.4 m/s 提高到2.6 ~2.7 m/s4. 3 供氧强度增强为了缩短 EAF 炉的冶炼时间,必须提高供氧强度. 修改氧枪参数,使供氧强度由 3 180 m3/ h 提高到3 480 m3/ h,最终提高到 3 650 m3/ h.
4. 4 精炼时间控制
1) 确保 EAF 炉出钢温度准确,在出钢前多测一次温度.
2) 控制钢水成分,出钢量准确,合金加入准确,要求 EAF 出钢初次合金化的成分控制在近成品成分范围,具体如表 9.

4. 5 加强培训提高操作技能
1) 培训使员工明白影响冶炼电耗的 4 个最主要因素( 见表 6) ,在实际的生产过程中加以控制.
2) 严格控制 EAF 炉的出钢温度,每炉填写 EAF炉原始记录,并纪录准确的测温数据.
3) 专业技术人员设定的 Cojet 氧枪参数,操作工不得修改.
4) 在保证钢坯质量的前提下,连铸尽可能做到低温快拉.
5) 加强对二冷室的监控和维护,使二冷室处于较好的状态,确保冷却效果.
6) 作业长要协调好 EAF 炉、LF 炉与连铸的关系,要以连铸为中心,精细组织横班的生产.
5 实施效果
通过改进,较好地降低了冶炼电耗,效果显著.
1) 根据 2010 年 3 月 ~ 2010 年 12 月电炉冶炼电耗统计,平均电耗为 21. 56 kWh/t,比 2009 年的平均 27kWh/t 降低了 5. 44 kWh/t,按年生产钢 110万 t 算,可年创效益: ( 27 - 21. 56) × 110 × 0. 68 =406. 912 万元.
2) 单炉冶炼周期减少 5 min,每班可多生产 1. 3炉钢,全年生产天数按 300 算,全年可多生产 11. 7万 t 钢,可年创效益 1 170 万元.
3) 每炉钢增加测温头 1 个,吨钢消耗 0. 05 元,年消耗 110 ×0. 05 = 5. 5 万元. 合计年综合效益为:406. 912 + 1170 - 5. 5 = 1 571. 412 万元
6 结 论
1) 增大 EAF 炉供氧强度,能有效提高吹氧速度,加快冶炼节奏,缩短了冶炼时间,提高了产能.
2) 控制合适的 EAF 炉出钢温度与初次合金成分控制,能为 LF 炉创造有利的条件,从而降低电耗.
3) 连铸二冷室喷淋管改进提高了连铸的拉速,较好满足了炼钢生产的要求.
4) 构建了日产 3 300 t、月产钢 10 万 t 的高水平生产平台,并为今后的生产组织提供了参考依据.
5) 该项工艺应用后,各项指标优化,消耗降低,取得了明显的社会效益和经济效益.
参考文献
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[3] 张成勇,陈寿红,郭 东,等. 提高方坯连铸机作业率的实践[J]. 炼钢,2011( 27) : 25 -25.