摘要：50 t电炉采用软沥青一氧燃助熔技术的应用结果表明，电炉冶炼周期缩短，每吨钢冶炼电耗降低，提高了设备产钢能力，摊薄了每吨钢的冶炼能源消耗，降低了炼钢成本。

关键词：电弧炉；软沥青；氧燃喷嘴

    电炉炼钢所消耗的电力资源占工业总用电量的30％～40％，因此世界各国竞相采用各种电炉节电技术，电炉氧燃助熔技术就是其中最重要的技术之一。通过向电炉内输入燃料及氧气，促使电炉内的废钢快速熔化以达到缩短电炉冶炼时间，进而达到降低电能消耗的目的。

    目前，我国工业用电成本较高，电力供应紧张，因此采用氧燃助熔技术降低电炉的电能消耗显得尤为重要。根据国内能源状况，结合某钢厂具体情况，开发电炉软沥青一氧燃助熔技术具有重要意义。

    该技术是利用该厂炼焦副产品——软沥青作燃料，氧气作助燃介质，过热蒸汽作雾化介质在电炉炼钢熔化期进行助熔，以价格较低的化学能(软沥青、氧气)替代价格较高的物理能(电)，以达到提高电炉炼钢熔化期的冶金效率，缩短电炉冶炼周期，提高设备产钢能力，减少每吨钢冶炼能耗，降低炼钢成本的目的。

1  系统设计

1．1  系统概述

    该钢厂的50 t电炉主要参数如表1所示。

1．2  系统方案及构成

    针对50 t电炉的实际情况，确定电炉炉壁氧燃助熔方案如下：采用4支炉壁软沥青一氧燃喷枪，喷吹系统布置如图1所示。

     软沥青一氧燃助熔系统由软沥青储缸、输送泵、蒸汽分配站、工厂介质运输管线、控制阀台组、阀台后管线、喷枪和配套的控制系统构成。

      软沥青储缸为系统软沥青介质的存储容器，其容量结合系统用量与运输周期所必需的经济储量来确定，并具备减粘功能。

      输送泵为系统软沥青介质的输送工具，鉴于软沥青介质的高粘度、多杂质的特点，具备对介质的过滤功能，同时为确保介质稳定可靠的恒压输送，采用变频电机驱动与控制。

    蒸汽分配站的作用是向系统提供雾化与加强保温用过热蒸汽和饱和蒸汽。

    工厂介质运输管线为软沥青、氧气、蒸汽等介质输送管网。

    控制阀台组主要有软沥青加热器、过滤器和软沥青、氧气及蒸汽等介质的压力、流量检测元件和截止阀、调节阀等调节元件，通过控制室监控操作，完成系统各种介质的分配供给。

    喷枪是喷吹助溶的最终元件，布置在电炉炉壳上。

    阀台后管线由软沥青、氧气、蒸汽等介质的输送管构成，各种介质经系统控制后进行再分配并输送到各喷枪。

    电弧炉助溶控制系统采用SIEMENS公司的S7—300系列PLC及其通讯技术。

    软沥青一氧燃助熔喷吹系统如图2所示。

1．3  系统主要参数

    助溶功率：4×3 MW；

    燃料介质：软沥青(供料压力0．5 MPa；平均耗量1 410 kg／h)；

    雾化介质：过热蒸汽(温度200～300℃；供汽压力0．4MPa；平均耗量547 kg／h)；

    助燃介质：氧气供气压力1．0MPa；平均耗量3 160 m³／h)；

    冷却介质：设备冷却循环水(供水压力0．4MPa；平均耗量40 t／h)；

    保温介质：饱和蒸汽(供汽压力0．6 MPa；平均耗量400kg／h)。

1．4助熔技术参数

    电炉出钢：50 t(最大60 t)；

    助溶时间：20～25 min，相当补充电能3 196～4 000 kWh。

1．5  助熔氧枪

    助熔氧枪结构如图3所示。

    电炉炉壁软沥青一氧燃助熔喷枪设计为拉瓦尔喷嘴，枪体中心内管输送燃料油(软沥青)，内管与中间管间输送过热蒸汽，中间管与外管间输送氧气。输送油氧以一定的比例配给，经过喷嘴后进人炉内充分燃烧．助熔喷枪具有以下功能：

    (1)初期助熔氧燃喷枪燃烧燃料，加热熔化冷区废钢；

    (2)直接采用助熔喷枪产生的高温火焰切割并熔化废钢，保证炉料均衡熔化，提高电炉的比功率输入，提高生产速率；

    (3)调节氧气的比例，过剩氧在渣层及炉内空间实现一氧化碳的再次燃烧，可缩短熔化时间10～20min；降低冶炼电耗40～100kWh／t；生产成本降低；金属收得率提高1％～2％。

    为了有效地脱碳，喷枪靠近熔池，安装角度与熔化的钢液面成42～45⁰，喷枪射流距液面400～450 mm。系统在冶炼过程中较早地进行喷吹，有效地避免射流对耐火材料的直接冲击。

1．6  控制系统

    喷吹控制系统采用SIEMENS公司的S7—300系列PLC及其通讯技术。通过SIEMENS公司的：PROFIBUS-S7通讯网，完成与整个电弧炉炼钢过程控制系统主站从站通讯。系统通过压力变送器、流量计测量介质的压力和流量，并传送至PLC，PLC根据系统控制要求，控制调节阀调节工作介质的流量，实现氧气、软沥青适当配比，实现系统的自动控制。现场所需参数通过上位机监控，同时通过上位机去控制工作介质的流量。通过调节阀稳定管道工作介质压力及流量，经过分配阀分配给喷枪。系统控制原理如图4所示。

2生产中存在需要改进的问题

    (1)为解决软沥青燃烧充分，避免污染环境，提高冶炼效果等问题，需对过热蒸气、软沥青、氧量配比作进一步的研究，通过微机控制技术的完善，保证软沥青完全雾化，充分燃烧。

    (2)对软沥青一氧燃枪结构及布置作进一步研究，以提高氧气的利用率。

    (3)寻找软沥青一氧燃助熔技术的合适冶炼工艺参数，保证系统处于最佳工作状态。

    (4)采用配置有微处理机控制装置的除尘设备，解决软沥青燃烧后续除尘问题，避免对环境造成污染。

3  结  论

    电炉软沥青一氧燃助熔技术是利用高压气流的能量，将软沥青和氧气通过输送管道经喷枪实现燃料雾化，进行充分混合燃烧，产生高达2 000℃以上的火焰，将热能输送到电炉内，为电炉添加辅助能源，达到降低电能消耗的目的。整个工艺过程完全为密封状态，不会对环境造成危害，而且投资省，设备较简单，经济效益显著。