底吹搅拌技术在电弧炉中的应用与发展

发展电弧炉短流程炼钢是钢铁工业实现“双碳”目标的重要途径。近年来,现代电弧炉技术发展迅速,电弧炉底吹搅拌技术也在不断进步和推广,对电弧炉生产的高效化和节能化作出了重要贡献。针对电弧炉底吹搅拌技术的机理、工艺特点、系统组成、气体种类、底吹元件类型及工艺布置方式进行综述,并对底吹技术的应用情况进行总结分析。模拟计算得出,远离底吹装置的区域,钢液流速明显偏低。结合炉型特点布置底吹装置及优化底吹气量,可改善熔池动力学条件,促进钢液元素传质,实现降低能耗和原材料消耗、提高生产效率的效果。深度开展底吹技术研发,与吹炼、供电、喷粉等工艺技术耦合,并结合新炉型特点制定底吹工艺制度,实现智能化底吹是发展现代电弧炉短流程技术的重要方向。

超高功率电弧炉变压器和电抗器技术参数设计

电弧炉变压器主要作用是降低供电电压,产生大电流,在保证供电效率的情况下,适应电弧炉冶炼所需的电弧弧长,保证电弧炉冶炼过程的安全性。同时提供不同挡位的电压和电流,以满足冶炼过程需要。电抗器主要作用是增加线路的无功功率,降低短路电流和功率因数,稳定电弧燃烧。同时提供不同挡位的电抗,以满足冶炼过程不同工况的需要。变压器和电抗器技术参数的合理设计是保证电弧炉稳定冶炼的关键,依据电弧炉所需的冶炼效率及出钢量,系统分析电弧炉变压器和电抗器参数的设计原理。从分析可知,变压器的容量是基于电弧炉的通电时间及出钢量进行确定,而变压器的二次电压、额定电流及电抗器容量等参数是基于电弧冶炼稳定性的约束条件进行计算。计算结果与JB/T 9640-2014参考值进行对比分析,结果匹配度较好。

基于改进TS模糊的直流电弧炉闪变抑制优化

为提高静止无功补偿器(static var compensator,SVC)应对直流电弧炉等冲击性负载的闪变抑制性能,文中在改进Takagi-Sugeno(TS)模糊算法的基础上,提出一种SVC滚动预测控制方法。首先,建立直流电弧炉电气模型并仿真分析其无功特性;然后,针对经典TS模糊预测算法应用于波动负荷时出现的输出异常置0情况,提出一种范围自适应修正的改进方法,该方法能消除一类算法应用机理导致的异常值,从而提高TS模糊算法对波动负荷无功功率预测的可靠性和准确性;最后,基于模型训练时间约束,建立无功功率半周期滚动预测控制模型,提前10 ms预测无功功率,改善了SVC传统控制系统响应的滞后特性。仿真结果表明,相比于SVC传统控制方法,所提方法的平均闪变改善率提高了54.17%,验证了所提方法对闪变现象的抑制效果提升显著。

电弧炉配加直接还原铁对炼钢的影响

通过开展全废钢及配加10%、20%、30%比例直接还原铁(DRI,direct reduced iron)试验研究了Consteel电弧炉配加不同比例DRI对冶炼技术经济指标、钢水洁净度和电弧炉终渣成分的影响,并根据试验情况对金属料加入、吹氧喷碳、造渣辅料加入、排渣等冶炼控制要点进行分析。结果表明,随着DRI加入比例增加,电耗、钢铁料消耗、造渣辅料消耗和渣量等逐渐增加。且DRI加入比例在30%时,因炉渣量较大,在冶炼过程中后期有炉渣从炉门溢出。同时,电弧炉配加DRI后钢水洁净度明显升高,电弧炉冶炼终点氮、磷、硫和残余元素质量分数降低,且随着DRI加入比例增加,电弧炉终点钢水氮质量分数下降速率变小。此外,随着DRI加入比例增加,电弧炉终渣FeO质量分数呈降低趋势。DRI加入比例20%时效果较好,冶炼周期较短,与全废钢炉次相比电耗增加不高,且氮和残余元素含量较低,满足大部分钢种要求。

基于电气特性-物理参数耦合的交流电弧炉模型

现有电弧炉模型主要关注电弧内部与外部特性的联系,割裂了电弧内部微观下电气与物理的耦合影响,难以体现电弧的电热物理本质,导致仿真精度有所欠缺。针对上述问题,该文提出一种改进的新型交流电弧炉模型。首先,在电子连续性方程的基础上,构建电弧的电气特性模型;其次,根据弧柱磁压缩力平衡方程和瞬时能量平衡方程分别构建电弧的压强、温度等物理参数模型,推导得到电弧内部的电气特性与物理参数之间的耦合机理,得到两者的耦合模型;然后,基于电弧炉变压器二次侧额定电流和最大电弧温度之间的关系,利用麻雀搜索算法对电弧温度曲线进行辨识,确定物理模型的各个参数;最后,依据50 t、55 t炼钢交流电弧炉的现场实测数据,在Matlab/Simulink平台上搭建模型并验证模型的正确性。仿真结果表明,所提模型更符合交流电弧炉实际运行过程中的物理本质,能更精确地反映其谐波、电压波动特性。

电弧炉炼钢高效节能技术的发展现状

目前,中国钢铁行业作为碳排放量最高的制造行业仍以高炉-转炉长流程为主,这使得我国钢铁工业实现碳中和面临巨大挑战。相比于高炉-转炉长流程炼钢工艺,以废钢为主要原料,电力为能源介质的电弧炉短流程炼钢工艺碳排放量约为高炉-转炉长流程的1/3,具有良好的降碳效应。并且随着我国环保需求和我国废钢供给量的不断攀升,同时受国家“十四五”规划电弧炉发展政策,在国家“碳达峰、碳中和”的大背景下,短流程电弧炉炼钢能耗低、碳排少的优势越来越明显,未来电弧炉短流程炼钢工艺将更快地朝着高效节能、绿色化生产方面发展,逐渐成为我国重要的炼钢工艺。主要从节能降耗的角度出发,总结国内外短流程电弧炉炼钢高效节能技术的发展概况,介绍其特点及发展现状。

40 t超级电弧炉应用实践

电弧炉炼钢具有流程短、绿色、节能等特点,是今后钢铁工业可循环、绿色化发展的重要路径。某公司通过多年的自主创新和技术沉淀,攻克了多电极分控调节、直流电源输出功率实时交互协同调控的瓶颈,开发了新型超高功率柔性IGBT直流电源和柔性直流高效供电技术,并结合电炉本体、针式底阳极等新技术,形成了新一代高效、低耗、绿色环保的超级电弧炉技术和装备。本文介绍了超级电弧炉本体装备、柔性直流电源和风冷底电极的技术特点,以及在某厂40 t电弧炉的改造应用情况。工业生产实践表明,超级电弧炉可有效缩短冶炼周期7 min,减少通电时间5 min,降低冶炼电耗13 kW·h/t钢锭,减少电极消耗1.8 kg/t钢锭,提高金属收得率2.34%,生产成本明显降低,产品质量也得到提高。

电弧炉冶炼过程中的非金属夹杂物控制方法研究

文章综合评估了非金属夹杂物的来源、特性以及控制方法,提出了针对炉料制备、熔化过程和成品加工的一系列改进措施。这些提议涵盖了原料的初步加工、温度控制、化学添加剂的使用等多个方面,并深入探讨了当前控制方法的局限性,同时展望了未来技术改进的潜在途径。文章目的在于提高电弧炉熔化非金属夹杂物的效率和稳定性,从而提升金属产品的质量,增强其市场竞争力。

电弧炉冶炼超低碳汽车用钢的工艺实践

介绍了“废钢管理→EAF→RH真空处理→板坯连铸”工艺生产超低碳汽车板DC04钢的情况,针对短流程冶炼过程中C、N及残留元素难以控制的问题,围绕反应原理及生产流程进行了重点分析,并分别采取了从废钢管理、电炉、真空精炼到连铸全过程的针对性工艺改进方案及技术性措施,包括建立废钢数字化管理模式、优化电炉终点控制及废钢预热工艺、RH真空度精确控制及渣系优化、连铸原辅料标准修订及过程参数优化等措施,将钢中碳、氮元素质量分数分别降至25×10^(-6)、30×10^(-6)以下,钼、镍、铜、硼残余元素质量分数分别降至0.02%、0.05%、0.08%、0.0006%以下,满足超低碳汽车板DC04钢的标准要求,提升了产品质量。

电弧炉水冷炉盖的一种泄漏问题的分析

现代化工业炼钢中,电弧炉炼钢占有较大的市场地位。电炉设备的故障率会直接影响到炼钢企业的生产效益。如何降低故障率,提高设备的使用效率,一直是困扰冶炼厂和设备制造商一大难题。泄漏作为电弧炉水冷设备的一种主要的失效形式,产生的原因很多,也很复杂,炉内冷却壁经常会出现烧损、烧漏、耐火材料脱落等现象,造成冷却钢管的表面温度过高、变形,产生热疲劳。由于炉盖长期并反复处在这种工作条件下,当达到一定极限时,稍有外力作用便会开裂。排烟口是炉盖开裂最多的部位,此处温度高,冷热交变频繁,不单是炉盖应力集中突出的部位,也是炉盖裂缝出现最多的地方。针对电炉炉盖在实际生产运行中产生的一类泄漏问题,结合产品生产工艺、材料特点、热处理工艺和冶炼生产的环境、工况、实践等,对开裂部位的钢管试样进行成分检测、拉伸试验和金相分析,综合各种检测的结果,作出了一些浅显的判断,希望能给相关方面技术人员提供一点借鉴。

基于模糊需求响应的电弧炉电耗自动核算方法研究

为实现对电弧炉电耗高效率、高精度的自动核算,基于模糊需求响应设计电弧炉电耗自动核算方法。首先,应用智能仪表对电弧炉的用电信息数据进行采集,分别采用中值滤波法和指数加权移动平均法对获得的原始数据进行去噪和平滑处理;以处理后的信息数据为基础,分析出金属冶炼企业对电弧炉的现实需求响应,应用模糊需求响应方法输出用电负荷;最后,结合对应单位电价实现电弧炉电耗计算与核算。实验结果表明:该方法核算精度高,核算用时少,可针对电弧炉电耗数据进行精准核算,以此提高能源利用效率,进而帮助企业针对性地进行成本控制和管理。

3t电弧炉炉膛扩容改造的实践

作者针对公司老龄3 t电弧炉冶炼钢水吨位小、单耗高的实际情况,通过对炉壳出钢口进行适度的改造,进而实现了炉膛的扩容和炉料的扩装,并通过加长出钢槽、增大出钢槽倾角措施,解决了由于出钢口提高而带来的钢水包吊车钢丝绳与电弧炉电极架相互碰撞问题,炉膛扩容改造后从原额定容量3 t扩容到了5 t,显著地提高了钢水冶炼效率,为老龄3 t电弧炉冶炼钢水节能降耗、增产增效提供了技术保障。

基于康斯迪电弧炉的智能化设备应用研究

介绍了张宣科技升级改造项目及电弧炉最先进的自动化控制系统和智能化设备的应用现状,指出智能化技术在电弧炉炼钢领域的重要作用,更可靠更全面的流程智能化检测与控制将成为今后电弧炉炼钢技术的发展趋势。

真空电弧炉电极杆动密封问题分析

通过真空电弧炉电极杆的动密封结构原理分析,归纳设备生产运行中动密封出现的常见故障和技术问题,结合丰富的使用维护保养经验,得出真空电弧炉动密封关键部件参数和使用维护注意事项,特别就真空自耗电弧炉称重和触底技术问题,给出经验和理论分析并提出有效解决办法。对动密封良好性能保持、常见及派生问题快速判断处理、推动优化结构设计有重要的理论和实践指导意义。

大容量直流电弧炉接入对电网谐波的影响分析

大容量直流电弧炉是高功率的非线性负荷,运行时会产生大量谐波,影响电网的电能质量。基于某钢铁集团130t直流电弧炉配电网架构及参数,建立了含治理装置的大容量直流电弧炉的动态仿真模型,分析了大容量直流电弧炉的谐波发射特性及其影响因素。通过现场实测和仿真结果,分析了大容量直流电弧炉接入电网后的谐波特性,验证了静止无功补偿器(SVC)的滤波效果,为直流电弧炉接入电网后的监督和治理提供了参考。

在水冷面板上镶砌耐火材料衬里以提高电弧炉的稳定性和安全性

采用两种设计对EAF的顶部进行研究,通过在水冷面板上镶砌耐火材料衬里,研究了提高电弧炉炼钢过程的稳定性和安全性。

电弧炉炼钢工艺中电极材料对炉内反应和合金成分的影响

文章通过研究电弧炉炼钢过程中电极材料对炉内反应和合金成分的影响,探讨了不同电极材料对钢铁生产的影响。文章使用不同类型的电极材料,通过实验分析了炉温、炉压、电极磨损等因素与电极材料的关系。研究结果表明,电极材料的选择对电弧炉炼钢工艺、炉内反应以及最终合金成分具有重要影响。不同电极材料不仅影响了钢水质量和炉渣特性,还可能导致钢中含碳量、含硫量等合金成分的变化。因此,在电弧炉炼钢工艺中正确选择和使用电极材料,对于提高钢铁生产效率和质量具有重要意义。

钢铁冶炼中电弧炉电气系统故障诊断与维护技术探讨

电弧炉在钢铁冶炼流程中占据着举足轻重的地位,其电气系统的平稳运作对于确保生产的高效率和产品的高品质起到了决定性作用。然而,由于操作环境的复杂性和系统组件的多样性,电弧炉电气系统在实际运作中不可避免地会遭遇各种故障,这些故障若不能得到及时有效地处理,将对冶炼过程产生严重的干扰,甚至可能导致生产中断。基于此文章系统剖析电弧炉电气系统的常见故障及其诊断方法,同时探讨先进的维护技术,以期为钢铁冶炼行业的稳定运行和持续创新提供理论支撑和实践指导,推动相关领域的技术进步与产业升级。

直流电弧炉无功超短期滚动预测及控制

为提升直流电弧炉系统SVC装置动态补偿性能,提出了一种直流电弧炉无功超短期滚动预测及控制方法。首先,分析并揭示了直流电弧炉的控制原理及无功特性;其次,建立了直流电弧炉超短期无功滚动预测模型,基于AIC信息准则和历史冶炼数据实现了预测模型的定阶;然后,基于预测模型提出了直流电弧炉无功超短期滚动预测控制方法;最后,对预测及控制效果进行了仿真验证。与传统控制方法相比,采用预测控制算法后,瞬时闪变降低了31.16%。所提预测控制算法对直流电弧炉系统SVC装置的闪变抑制效果改善显著。

电弧炉炼钢技术现状及发展

总结和分析了国内外电弧炉炼钢生产和技术现状 ,在结合国外有关方面观点的基础上 ,对我国中期电弧炉发展方向提出了初步的看法。