1 概 况珠江钢铁有限公司 (以下简称珠钢 )是我国第一条薄板坯连铸连轧生产线 ,其生产工艺为 1 5 0t竖立电炉 -钢包精炼炉 -CSP连铸连轧 ,最终产品为热轧板卷。 1 999年 9月投入试生产 ,在投产1 5个月后实现了全线月达产 ,2 8个月后实现了全线年达产 ,产量稳步提高。珠钢自 2 0 0 1年初全面进行降成本增效益工作 ,首先是降低竖炉冶炼成本及能耗。为此 ,我们对竖炉冶炼实施一系列的优化与探索 ,终于取得明显地降成本增效益效果。竖炉冶炼电耗由2 0 0 1年 1 0月的 42 7.9kWh/t稳步下降至 2 0 0 2年6月的 3 6 5 .4kWh/t ,降幅达 1 4%。2 降低竖炉冶炼电耗的措施及效果2 .1 加强钢铁料管理珠钢常用的钢铁料有废钢、生铁、HBI(热压块直接还原铁 )。珠钢EAF -LF -CSP生产工艺及竖炉的特性决定了必须走精料路线 ,对钢铁料的质量有严格要求。可以说 ,钢铁料质量与优化配料对竖炉降低冶炼电耗起到至关重要的作用。2 .1 .1 重视钢铁料质量钢铁料的质量数量、形状尺寸和配料结构将对电炉电耗产生明显影响 ,钢铁料的变化直接影响到冶炼能耗的变化。若废钢太碎或太轻 ,则容易造成炉料结死、透气性不好 ,不利于除尘和下料 ,冶炼电耗增加 ,冶炼时间延长 ;若废钢太大太重 ,则容易对竖炉产生破坏影响 ;若竖井侧装入的废钢多 ,则有利于废钢预热 ,降低电耗 ,但不利于废钢熔化和下行 ,影响冶炼时间 ;若竖井侧装入的废钢少 ,则下料容易 ,但竖井失去原设计的预热功能 ,不利于能耗的降低 ;若生铁增加 ,则有利于废钢堆比重的提高 ,竖井侧废钢可以早些“下坐”至熔池熔化 ,且收得率提高 ,化学反应热增加 ,但生铁传热性不好 ,容易粘结 ,又不利于废钢传热 ;若增加从炉盖加入HBI ,则有利于冷却热区和造泡沫渣 ,但生成 1 6 0 0℃相同温度的钢水所需要的能量多得多 ,每吨HBI比每吨废钢从理论上计算至少要高 5 0kWh ,总冶炼时间延长 ,电耗增加。废钢种类不同 ,搭配不同 ,则冶炼周期不同 ,冶炼电耗不同。因此 ,加强钢铁料管理对于降低竖炉冶炼电耗等起到非常重要的作用。珠钢 1 5 0t竖炉生产实践表明 :金属料收得率提高或降低 1 %,将会使每吨钢冶炼电耗降低或增加 1 1kWh ,电极消耗减少或增加 0 .0 5kg,石灰消耗减少或增加 3kg,冶炼成本降低或增加 2 0元。加强并重视钢铁料管理后 ,金属料收得率逐月有所提高 ,冶炼电耗明显下降由 2 0 0 1年 1 0月的 42 7.9kWh/t下降到 2 0 0 2年 6月的3 6 5 .4kWh/t,见表 1所示。表 1 珠钢 15 0t竖炉主要技术经济指标表时间月产量 /t
冶炼电耗 /kWh·t-1电极消耗 /kg·t-1金属料消耗 /kg·t-1金属料收得率 / %月生产炉数2 0 0 1.10 6 70 0 0 42 7.91.5 0 1132 .7388.2 844 22 0 0 1.1175 46 7 42 7.0 1.46 115 4.90 86 .6 6 4942 0 0 1.12 7392 44 2 2 .0 1.911145 .70 87.2 84832 0 0 2 .0 177744 42 2 .2 1.75 112 2 .4989.0 95 0 02 0 0 2 .0 2 75 5 6 7 40 3.31.5 91134 .7388.134 892 0 0 2 .0 37846 2 384.91.5 4112 3.42 89.0 15 0 52 0 0 2 .0 476 979376 .7 1.96 112 3.7388.994992 0 0 2 .0 5 7998836 9.7 1.5 31130 .4888.46 5 0 62 0 0 2 .0 6 7837136 5 .41.5 2 110 2 .0 190 .6 6 5 0 6注 :月份时间界限为上月 2 3日 9∶0 0至当月 2 3日 9∶0 0。2 .1 .2 优化配料方案珠钢 1 5 0t竖炉配料工艺是 :废钢和生铁由料篮分两次从竖井装入 ,通过皮带从第 4孔加入一定量的HBI。一般配料方案为 :w (废钢 ) =5 4 %～ 6 4 %、w(生铁 ) =2 3 %～ 1 7%、w(HBI) =1 7%～ 2 3 %。由于珠钢废钢资源偏紧 ,废钢中的残余元素Cu等偏高 ,炉料搭配量视具体情况允许作适当的调整。经过大量的摸索得出 :40t生铁 +3 5tHBI +废钢的配料方案冶炼效果较好 ,既能缩短冶炼时间 ,又能降低电耗。2 .2 采用强化冶炼技术电炉强化冶炼技术是电炉生产技术发展的核心 ,也是今后电炉技术进步的关键和节能降耗的重要手段之一。珠钢 1 5 0t竖炉采用强化冶炼技术后取得了良好的技术经济指标。具体措施如下。2 .2 .1 充分利用废气在竖井内预热废钢珠钢 1 5 0t竖炉虽然取消了手指预热功能 (因使用手指故障频繁 ) ,但充分利用竖井预热废钢对于提高冶炼速度 ,缩短冶炼周期和节能降耗 ,仍起到非常重要的作用。废钢从炉顶的竖井中装入 ,竖炉废气直接与废钢进行热交换 ,充分利用 1 2 0 0～ 1 5 0 0℃的废气来预热废钢 ,以达到废钢预热、能源回收的目的 ,同时高温废气又能将废钢中的有害物质燃烧而达到排放要求 ,有利于环保。为了强化预热效果 ,在竖井侧设置 7支油氧烧嘴。从珠钢生产实践看来 ,经过竖井废气和烧嘴预热后的钢铁料熔化速度大大快于冷料 ,缩短了冶炼周期和降低了电耗 ,节约电耗达 1 5～2 5kWh/t。2 .2 .2 充分利用烧嘴、碳氧枪强化冶炼对于竖炉来说 ,除了钢铁料质量是影响冶炼效果的第一因素外 ,提高熔池能量输入密度 ,用烧嘴、炉门枪、侧壁氧枪等代替电能 ,也是缩短冶炼周期 ,降低冶炼电耗的重要手段。珠钢 1 5 0t竖炉的竖井侧有 7支油氧烧嘴 (每个烧嘴最大功率 3 .5MW ) ,炉门枪同时配置 1支氧枪 (限制流量为 2 5 0 0～ 5 0 0 0m3/h)和 1支喷碳粉枪 ,侧壁有 1支侧壁氧枪 (限制流量为 2 0 0 0～ 2 75 0m3/h)和 1支喷碳枪 ,其布置如图 1所示。图 1 强化冶炼加热装置布置图烧嘴由于使用氧气助燃 ,柴油燃烧非常充分 ,烧嘴出口火焰温度可达到 2 5 0 0℃ ,有利于预热和切割竖井侧的废钢 ,使其前方废钢正常“下座”。烧嘴功率越大 ,使用时间越长 ,则输入化学能越多 ,替代的电能就越多。烧嘴火焰形状越合适越稳定 ,则越有利于冶炼电耗的降低。炉门碳氧枪主要用于切割废钢、提高熔池能量输入密度 (特别是在熔化期前期 )、脱碳和在炉门区域的熔池形成泡沫渣 ;侧壁氧枪有利于活跃冷区和在炉后区域形成泡沫渣 ,提高脱碳速度 ,减少脱碳速度 ,减少精炼时间 ;侧壁碳枪为造泡沫渣提供碳源 ,大大改善并保证泡沫渣质量 ;根据每炉钢冶炼的不同时期设定不同的烧嘴工作程序 ,以充分利用轻柴油的化学能 ,提高冶炼速度 ,降低电耗。通过充分利用烧嘴、碳氧枪增加吹氧量和喷粉量 ,以低廉的辅助化学能替代电能 (即“以氧代电”) ,强化了电炉冶炼 ,有助于电耗的降低和冶炼周期的缩短。珠钢生产实践表明 ,在使用 2 0～3 0tHBI条件下 ,烧嘴输入的化学能约占电炉总能耗输入的 6 .5 %,炉门枪每吹 1m3的氧可节电2 .5kWh/t。2 .2 .3 造好泡沫渣现代超高功率电弧炉主要采用高电压、低电流、高功率因素、长弧操作工艺。此工艺主要有以下几方面的影响 :(1 )回路阻抗增加 ,电抗大幅度降低 ,功率因素大幅增加 ;(2 )冶炼电流降低 ,电极消耗减少 ;(3 )长电弧对炉衬的辐射热负荷幅度增加 ,使炉衬耐火材料损耗大幅度增加 ;(4)电弧变长且不稳定 ,输入炉内的功率减少。但是 ,泡沫渣技术和水冷炉壁 (盖 )技术基本上消除了两个不利因素的影响。因此 ,掌握好泡沫渣控制技术是现代超高功率电弧炉的重要操作技能之一。据研究认为 ,炼钢条件下碳氧反应使渣中生成大量的CO小气泡是泡沫渣产生的关键因素。泡沫渣埋弧操作增大电弧弧柱的表观电位梯度 ,因此在同一电压下 ,电弧长度缩短 ,且增加熔池输入功率 ,提高升温速度 ,从而缩短冶炼时间 ,降低电耗。同时 ,冶炼吹氧量和喷碳量增加 ,即辅助化学能增加 ,替代的电能增加。珠钢竖炉的炉门枪、侧壁氧枪、侧壁碳枪、高位加料系统等设备与泡沫渣冶炼和控制密切相关。从珠钢生产实践看来 ,只有认真做好以下几点才能造好泡沫渣。(1 )保证供氧、喷碳粉设施正常工作 ;(2 )合理的碳氧枪操作 ;(3 )合理调节碳氧比 ;(4)提高和保证碳粉质量 ;(5 )合理调整炉渣成分。适宜于泡沫渣形成的炉渣成分为 :w (FeO ) =2 0 %～ 3 0 %,w(MgO) =7%～ 1 2 %,碱度 2～ 2 .5 ,温度 1 5 2 0～ 1 6 5 0℃。珠钢 1 5 0t竖炉掌握泡沫渣控制技术后取得明显的降低能耗效果。(1 )提高了电弧稳定性、电弧热效率和变压器输入功率 ,大幅减少辐射到炉衬的热负荷 ,并有利于炉壁热负荷的均匀化。良好泡沫渣埋弧后提高了电弧热效率和炉衬寿命 ;(2 )泡沫渣埋弧操作增加熔池输入功率 ,提高升温速度 ,使竖炉冶炼时间缩短 2～ 3min ,冶炼电耗降低 2 0～ 3 0℃ /t;(3 )大幅度降低电极消耗。由 2 0 0 1年 1 2月的 1 .75kg/t降低到 2 0 0 2年 6月的 1 .5 2kg/t。2 .2 .4 严格执行规
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