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。

电弧炉异常炉况电极调节应激干预技术的研究

三相交流电弧炉在冶炼过程中常遭遇短路和断弧异常炉况,这不仅延长了通电和出钢时间,增加了能耗,还威胁到生产的安全性和稳定性。提出了一种创新的基于电弧声信号分析的电极调节应激干预技术,以优化EAF冶炼过程。首先基于75t普碳钢EAF生产现场的电弧声信号探究了短路、断弧与稳态运行时三类电弧声时频特征;利用平滑伪维格纳分布算法来评估电弧声的能量密度水平,确定了异常炉况与稳态运行时的特征频率,实现了异常炉况判别。此外,通过分析稳态运行、短路与断弧前期及发生期的电弧声特征频率,揭示了异常炉况的预测规律。在此基础上,在现有的电极调节控制系统中集成了应激干预机制,并通过程序化实现了自动化控制。工程验证结果表明,该技术能够有效地在3~4秒前预测并干预异常炉况,显著减少了短路和断弧事件,同时降低了7.5%的单吨冶炼能耗,证实了其在提升EAF冶炼效率和降低成本方面的潜力。

水平连续加料电弧炉废钢传热行为及提效方法研究

为提升水平连续加料电弧炉废钢预热温度,以ANSYS仿真模拟为研究手段,开发了水平连续加料电弧炉废钢预热模型,利用该模型探明了水平连续加料电弧炉在废钢预热过程中高温烟气与废钢间的传热行为。研究表明:随着废钢孔隙度增大、废钢当量直径减小、入口烟气温度,以及侧抽负压增大,入炉废钢平均预热温度均升高。不同因素对废钢预热温度的影响强度大小为:侧抽负压>当量直径>孔隙度>烟气温度。其中,侧抽负压对废钢预热温度有极其显著性影响,烟气温度对废钢预热温度无显著性影响。在此基础上,提出了一种梯级负压侧抽风废钢预热方法,并通过数值模拟将其与现有水平连续加料工艺进行了效果比对,比对结果表明:采用梯级负压侧抽风后,入炉废钢平均预热温度提升约13%,可降低电弧炉电耗约12 kW·h·t^(-1)。

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。

14Mn5Nb无缝钢管“鱼鳞”形外折分析与控制

某厂14Mn5Nb连铸圆坯(Φ330 mm)轧制成无缝钢管(Φ323.8 mm×8.3 mm)后表面出现大量“鱼鳞”状外折缺陷,影响成材率,成为亟须解决的问题。采用缺陷金相分析,“刻槽”试验,铸坯酸洗确定钢管表面“鱼鳞状”缺陷是由连铸圆坯表面横裂纹造成。采用扫描电镜检测,钢种热溯性分析以及现场数据统计,确定铸坯表面横裂纹产生原因为:Φ330 mm圆坯在当前工艺参数下铸坯进拉矫温度在900~950℃,处于第III脆性区转变温度940℃附近;表面存在较多Nb(C、N)析出物,增加了钢种的裂纹敏感性。通过调整钢种Ti含量至0.02%~0.03%,保护渣碱度由0.97提高至1.14,降低结晶器水量,调整二冷水量配比以确保进拉矫温度≥970℃等措施,有效避免了铸坯横裂纹和无缝钢管鱼鳞外折的产生。

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。

多元炉余热发电系统设备及控制研究与应用

两段炼铜法相较于传统三段炼铜法具有流程短、更节能的技术优势,多元炉作为两段短流程炼铜主要工艺环节,利用其产生的中压余热蒸汽产生电能,将热能转化为电能并入生产主供电网络,用以降低整个生产工艺综合能耗指标,从而实现降本增效。文章结合多元炉余热产生电能项目真实案例,分析了余热产生电能系统生产技术问题,研究开发了铜冶炼余热发电主体设备和辅机系统,实现了DCS加DEH加ETS加MES相融合的远程自动化控制生产系统,并结合国家电网政策实时调配电能负荷削峰填谷来降低综合电单价,证明其具有较高生产应用和经济价值。

多元炉烟气预转化控制系统研究与应用

两段炼铜法相较于传统三段炼铜法具有流程短、更节能的技术优势,多元炉作为两段短流程炼铜主要工艺环节,对其产出的高浓度制酸烟气进行预转化处理,在提高SO_(2)转化效率增加硫酸产量10万吨的同时,还能回收烟气制酸过程中的转化余热,产出中压饱和蒸汽10.2万吨用于汽机发电,从而实现双重创效。文章结合多元炉烟气预转化项目真实案例,分析了烟气预转化生产技术问题,研究开发了烟气预转化控制系统工艺流程,实现了企业安全生产和降本增效,证明其具有较高生产应用和经济价值。

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。

全废钢电炉炉门喷吹技术与工艺应用

从电炉喷吹技术发展、电炉吹氧工艺、喷粉造泡沫渣机理等角度,对全废钢电炉炉门喷吹技术及工艺进行了研究,并结合水平连续加料电炉冶炼特点,对电炉炉门喷吹技术进行了改进优化。生产实践表明,优化后的炉门喷吹系统可大幅提高废钢熔化速度,降低耐材冲刷,提高碳粉利用率。100t Consteel电炉电耗由400 kW·h/t降至340 kW·h/t,氧耗由30 m^(3)/t(标准)降至26 m^(3)/t(标准),碳粉耗量由28 kg/t降至22 kg/t,炉龄由平均300炉增加至400炉,冶炼周期由48 min缩短至42 min,高效低成本效果显著。电炉炉门喷吹技术下一步的发展方向一定是升级装备技术,提升智能化水平,与现代电炉的发展水平相匹配。

电炉铁水比对供氧量及其利用系数的影响研究

在高铁水比电炉生产过程中,铁水比是影响电炉供氧量及其利用系数的重要因素。本研究结合理论分析和现场数据分析,发现在终点碳含量在0.049%~0.1%,氧气消耗量及其利用系数与铁水比具有较好的线性关系,对高铁水比电炉冶炼制定供氧制度具有一定的借鉴意义。

电弧炉炼钢绿色化生产技术研究进展

短流程电弧炉炼钢在节能、环保及生产效率方面优势明显。随着我国环保意识的增强及废钢供给量的不断增加,电弧炉炼钢技术得到快速发展,绿色化生产将成为未来电弧炉炼钢发展的主要方向。电弧炉绿色化生产的核心在于如何降低不可再生能源的消耗,减少环境污染以及提升资源循环利用效率。大量研究表明,废钢破碎分选技术、焦炭替代技术、二噁英治理技术、废钢预热-连续加料技术及余热回收技术在实现电弧炉绿色化生产方面效果显著。文中阐述5种具有代表性的电弧炉绿色化生产技术发展概况,重点介绍其特点及应用效果,同时,对未来电弧炉绿色化生产进行了展望。

电弧炉炼钢钢铁料消耗评价模型研究

钢铁料消耗是衡量炼钢生产技术水平的重要经济指标,在炼钢过程中钢铁料消耗成本占总成本的80%以上,有效降低钢铁料消耗是减少炼钢成本、提高企业竞争力的重要途径。通过对电弧炉炼钢过程进行机理分析,研究电弧炉炼钢过程物料转化规律,建立电弧炉炼钢输入输出平衡关系,得到理论出钢量计算方法。考虑原料特性对于钢铁料消耗的影响,提出以实际出钢量与理论出钢量的比值作为钢铁料消耗评价指标,评价电弧炉炼钢过程中的冶炼操作对钢铁料消耗的影响。采用SQL Server 2012数据库软件与Visual Studio2013开发工具,开发电弧炉炼钢钢铁料消耗评价模型,实现电弧炉冶炼操作对钢铁料消耗影响的评价。为进一步获得各种冶炼操作与钢铁料消耗之间的关系,建立钢铁料消耗优化操作制度奠定基础。

电弧炉烟气污染物及其干法净化治理技术分析

随着我国经济的快速发展,我国钢铁工业得到了长足的发展,但同时带来了严重的环境污染问题,特别是在电弧炉炼钢工艺中,烟尘、SO2、NOx等污染物对环境的影响较大。因此,为了进一步提升我国电弧炉炼钢工艺的质量与环保水平,必须加强对其烟气污染物的净化治理工作。基于此,文章将对电弧炉炼钢工艺中产生的大气污染物进行概述,同时分析了其干法净化治理技术。以期为我国钢铁行业绿色、良性循环发展提供参考。

喷吹微粒脱磷法在130 t电弧炉炼钢中的应用

在130 t电弧炉上进行了复合喷吹剂喷吹微粒脱磷的实践应用。设计了电弧炉氧化期脱磷渣系的组成,炉渣碱度控制在2.2~2.8,氧化铁含量控制在15%~20%。并以氮气为载体喷吹按照一定比例配制的碳粉(15%~20%)、CaO粉(40%~60%)、MgO粉(25%~30%)、CaC粉(5%~10%)的复合粉剂。40Cr、45钢、20CrMnTi和60Si2Mn等钢采用喷吹复合喷吹剂冶炼工艺后,加快了熔剂的反应面积,提高了成渣速度,各项生产指标得到了改善,其中吨钢电耗降低90 kWh/t,吨钢钢铁料消耗降低9.3 kg/t,吨钢熔剂消耗减少4.8 kg/t,生产率提高5%~6%,吨钢综合生产成本降低了25元/t。

电弧炉的谐波抑制措施研究

针对电弧炉在实际应用过程中产生的谐波会对电网造成影响这一问题,围绕电弧炉谐波的产生展开研究,提出采用晶闸管投切电容器(TSC)+有源电力滤波器(APF)综合补偿器来抑制电弧炉谐波,并利用MATLAB搭建仿真模型,分析了TSC+APF在电弧炉谐波抑制效果。

高合金渗碳钢20Cr2Ni4A的生产工艺研究

课题组采用本钢特钢厂50 t电炉+LF+VD+3.16 t模铸的工艺模式,开发高等级高合金渗碳钢20Cr2Ni4A生产。试验过程中对电炉温度控制、氧气流量、喷碳粉量等进行严格控制,精炼工位化学成分实行窄带严格控制方式,全过程白渣操作,氧含量控制在小于等于10 ppm,VD真空保持时间要求大于15 min等生产工艺。课题组统计了500炉20Cr2Ni4A钢材中,检验结果表明,平均氧含量为9 ppm,晶粒度为7级,低倍组织、非金属夹杂物、力学性能及各项物理性能均达到高等级高合金渗碳钢20Cr2Ni4A要求,该研究可为本钢特钢厂的实际生产过程提供实际指导。

康斯迪电炉冶炼降耗实践

针对电弧炉高能耗的问题,以70 t康斯迪电炉为例,开展电炉的氧耗与熔炼时间关系的探讨,通过调整炉膛枪位、添加白灰并选择合适的添加时间、优化脱氧剂储存位置、设计大包铁轨两侧的地面清扫设备等措施,有效减少了康斯迪电炉能耗。

电弧炉低成本高效冶炼集成技术的应用

莱钢特钢事业部电炉炼钢系统受多种因素影响,产能未得到充分释放,严重影响电炉炼钢各项经济指标。通过研究应用经济炉料结构下电炉快速冶炼技术、电炉冶炼终点精准控制技术、电炉全周期非冶炼时间控制技术,有效地提高了生产效率,冶炼周期缩短4~6 min,冶炼电耗吨钢降低14~51 kW·h,电极消耗吨钢降低0.11~0.29 kg,石灰消耗吨钢降低4~7.8 kg,钢铁料消耗吨钢降低18~23 kg,渣中氧化铁含量将至20%以下,同时过氧化炉次大幅度降低,脱氧剂消耗降低,钢材全氧含量降低。

煤质增碳剂在电弧炉冶炼煤机类产品铸件用钢过程中应用的探索

煤机铸件冶炼过程常用的增碳材料为石墨柱状增碳剂,价格较高,收得率不理想。为降低电弧炉炼钢的原材料成本,探索出更加适合格林公司电弧炉炼钢用的增碳材料,进行了煤质增碳剂试验。结果表明:煤质增碳剂在电弧炉炼钢过程中应用时,其收得率较石墨柱状增碳剂高,没有发现不良影响,且价格便宜,性价比高。10~20mm的煤质增碳剂平均收得率较石墨柱状增碳剂提高80.43%,吨钢增碳剂消耗成本降低16.98元,经济效益良好。