摘要：克罗曼电炉的重建引起业内的特别关注。这是因为，此工程证实Concast（前ABB）直流电炉导电耐火炉底的强大生命力。由于采用新设备结构及ConsoTech现代喷射装置，克罗曼直流电炉彻底新生。重建的电炉日出钢达34炉，一跃而跻身于世界最佳直流电炉行列。Concast的新技术使克罗曼直流电炉效率登上新高，同时也明显降低了炉子的电力消耗。

　 克罗曼是土耳其重要钢厂之一。该厂拥有1座80吨ABB电炉及1座钢包炉，主要生产中、低碳钢及中、低合金钢和弹簧钢。用一台6流小方坯连铸机浇铸100×100至180×180mm钢坯。

　 为满足用户对产品的需求，提高产品质量及扩大品种，克罗曼决策层决定对其电炉进行升级改造，确定的目标是：

　 1.　提高炉子产量；

　 2.　降低各种消耗；

　 3.　改进生产操作；

　 4.　增强设备可靠性；

　 5.　强化过程控制。

　 上述目标的实质是，通过改进炉子操作及扩大其灵活性，大幅度降低生产成本。

　 为实现上述目标，必须采取以下措施：

　 1.　提高炉子生产能力；

　 2.　将每炉钢废钢装料罐数由3罐减至2罐；

　 3.　增加电力输入功率；

　 4.　合理输入化学能；

　 5.　提高炉子利用率，加强其可靠性；

　 6.　将停炉时间减至最少。

　 实施以上措施意味着重建一座全新电炉，只有原来的阳极及阴极两部分可以利用。

　 新电炉。新装的Concast电炉采用平台式结构及桥式电极升降装置。这种结构紧凑而坚固，最适合场地小、电路走线空间窄的限制。

　 为节省基建及安装费用以及避免改变炉子基础造成的长期停产，保留了原有导电炉底的铜导电部件。

　 新炉壳是本次升级改造的起点。新炉壳一方面需保证增产所需容量及废钢两罐装炉，另一方面需支持更多电能及化学能的输入以及炉体和炉衬的最低磨蚀。

　 这样，炉壳直径便有原5900mm扩大到6300mm。同时，新炉壳装用EBT出钢系统，可无渣出钢。炉壳上装用钢/铜制水冷炉板，每块板单独给 水及控温。

　 为加快各项操作，装用新的高压液压装置及改造了原用液压管路。

　 坚持直流操作。上个世纪90年代初，电炉用直流操作的发展势头走低。尽管如此，克罗曼这次电炉重建仍决定坚持直流方案，因为电炉用直流操作无论是灵活性，还是经济性，以及在维护方面都比交流拥有明显优势。

　 对上述看法，克罗曼管理层及员工有深刻的体会，加之有数年经验，直流电炉的操作对他们已不是什么奥妙。

　 导电炉底。能通电的炉底是直流电炉炼钢的核心。Concast直流电炉与其它电炉不同就在于采用一种专利的导电炉底。这种球面导电炉底用钢制成，内侧覆盖有若干环形铜板，有4个贯通孔，接线柱从中通过，伸出炉底。接线柱借挠性接线器与炉子下面阳极母线相联。

　 耐火炉衬。炉底铜板表面铺有导电耐火砖，砖面抹石墨找平。

　 炉底用强制通风散热。

　 正常情况下，炉底既不需维护，也不需更换。必要时可只修理顶面耐火砖层。采用填入碳料的镁混合料修补，以保证要求的导电性。

　 新炉只需小修。这是Concast直流电炉的一个重要优点。小修后炉子无需预热即可立刻开炉。大约熔炼5000炉后，炉底顶层砖可能磨蚀到无法修理的程度。这时可将（铜板及钢板）用法兰连在一起的整个炉底卸下来，换上新的整体炉底。

　 炉底绝缘。直流电炉炉底与可控硅整流器阳极电路相联，是炉子用电运行部件，因此须使其与炉壳绝缘并接地。绝缘方式：Concast直流电炉炉底上配有环形法兰盘，法兰盘支在炉壳上所焊的环形槽钢里的不导电的陶瓷块上。槽钢里的空隙用绝缘材料填充。

　 电力快速控制。Concast直流电炉的特点是电力控制速度极快。在升级改造中，克罗曼装用更大功率新变压器（2×45MVA）及10位电压转换开关。可控硅采用12脉冲接线方式。

　 直流电炉电力控制系统的控制反应迅速而准确，同时这种控制极其灵活，随时可按作业需要调定最佳参数。

　 变压器可利用抽头增高电压或加大电流，保证额定功率的输出。用各种电弧电阻进行全功率操作。电弧电阻高，转为高电压、小电流的长电弧；电弧电阻低，转为低电压、大电流的短电弧。根据操作需要确定最合适的电弧。新设计的Concast直流电力系统有充分的灵活性保证具体作业所需的最佳电弧电阻。

　 用可控硅整流装置控制操作电流。用控制盘上的选择开关设定全电流至零电流的10档电流。

　 用电极液压控制系统控制可控硅整流器触发角信号来调整电压。除逻辑功能外，还配有同步电压监视器及电流限制器，预防系统过载。

　 零电弧偏置对保证对称熔炼及避免渣线过热极为重要。Concast直流电炉使电弧几乎完全垂直。

　 电炉采用直流操作的主要优点是：

　 1. 电极消耗低；

　 2. 用电量少；

　 3. 热分布合理；

　 4. 耐材磨蚀轻；

　 5. 能用电流实施实时冶炼控制；

　 6. 维护少；

　 7. 闪烁少，系统能平稳接入局部电网。

　 Concast喷射系统

　 克罗曼电炉升级改造的另一关键环节是炉子化学能供给系统的彻底更新，使之满足以下主要要求：

　 1.　提高化学能输入效果；

　 2.　保证泡沫渣的形成及控制；

　 3.　化学能及电能输入的整合控制；

　 4.　灵活输入电能，使之适合于不同装炉原料；

　 5.　确保熔炼过程的可重复性。

　 为达到上述目的，用ConsoTech壁装式烧咀及喷射装置取代原外部喷枪。壁装式喷射器的优点如表1所示。

　

表1　　 装在炉墙上的喷射器的特点及优点

特点	优点
安装在炉墙上	很少需要维护，操作费用低
喷射分布在钢水几个点上	脱碳快，氧利用率高，钢水易均匀
完全自动操作	可连续控制泡沫渣，过程可重复性强
在渣门关闭条件下喷射	减少窜入的空气，吸氮少
喷氧动能高	氧的利用率明显提高

　

　 开发ConsoTech多功能喷射器是为了将各种喷射作业并于一体，用单一器件实施喷射。因此，ConsoTech喷射器具备多项功能，既能用作烧咀及二次燃烧氧枪，又可用作高动能氧气喷射器及供碳烧咀。

　 克罗曼新喷射系统布局是：炉墙上装3只ConsoTech喷射器，EBT壁板上装1只ConsoTech喷射器。此外用4支渣下供碳喷射器造泡沫渣及进行熔池增碳。

　 喷射器火焰形状容易改变，能与熔炼阶段所用废钢类型及水冷表面尚存寿命这类参数相一致。

　 ConsoTech氧气喷射器以De Laval超声波烧咀工作原理为基础，在加快熔炼、脱碳以及更均匀搅拌熔池及使泡沫渣更理想等方面功效显著，适合每种设备的需要，例如调整流量、补偿管路压降及保证TOP输气压力等。

　 上述布局可保证精确喷碳，保持理想的冶金平衡及有效生成泡沫渣。

　 确保可重复性

　 在电炉全面更新的同时，克罗曼还采用全新的整套Ⅰ级自动化系统。此新系统保证一炉钢接一炉钢熔炼的绝对可重复性及最佳的可浇铸性，可达到炉子各种参数的全自动控制。

　 克罗曼Ⅰ级控制系统具备可编程序的芯片控制功能，可提供炉子运行状态的实时图像。超前的数学筛选程序可弥补输入数据多变性的影响，使炉子能始终符合冶金目标。

　 生产效果

　 改造工程只用28天全部竣工，炉子很快投产，接着不到一个月顺利达产。新炉子总体效能提高显著，各项消耗下降（表2）。

　

表2　　 克罗曼电炉改造前与改造后的效能及消耗指标

效能	改造前	改造后
出钢重量，　 t	80	103
炉子容量，　 t	100	120
冶炼周期，　 min	51	43
日出钢炉数，　 炉	28	34
年产量，　 万t/a	70	110
电耗，　 kWh/t	395	360
氧耗，　 m3/t	36	40
天然气消耗，　 m3/t	1.2	4.5
碳耗（总量），　 kg/t	18	24
电极消耗，　 kg/t	0.9	0.85

　

　 目前，冶炼周期比以前继续缩短，电耗及电极消耗进一步下降。克罗曼新电炉证明，直流电炉炼钢法是富有生命力的用电炼钢工艺。在采用恰当设备及使辅助设备与工艺恰当结合条件下，这种流程对电炉炼钢厂家来说是一种双赢的生产方案。