康斯迪电炉炼钢节能降耗技术要点

康斯迪电炉炼钢节能降耗技术要点

王哲利

梧州市毅马五金制品有限公司 广西 梧州 543199

摘要：为了解决碳排放的问题，达到节能降耗的要求，本文以康斯迪电炉钢厂为例，对康斯迪电炉的节能技术要点进行了研究，提出了降低电耗的解决措施，以期为相关人员提供参考。

关键词：康斯迪电炉；节能降耗；技术

1前言

当前国内国际都在倡导绿色发展，减少碳排放。而钢铁冶炼这个高能耗行业必是当前及将来节能减碳治理的重点。在钢铁冶炼中以烧结，高炉，转炉为代表的长流程冶炼工艺能耗较大，虽然市场存量较大，但未来随着市场及政策的变化肯定会被逐步压缩规模；而随着国内钢铁存量逐步提高，短流程电炉冶炼市场会逐步加大。

而康斯迪电炉则是当前比较节能且近一二十年正在推广发展的短流程冶炼工艺，预计未来将会继续发展进步。本人过去长期从事电气技术工作，主要是顶装料电弧炉和中频炉，最近几年进入康斯迪电炉钢厂工作，学习总结了一点节能降耗方面的技术心得，下面章节将进行分享介绍。

2  康斯迪电炉的节能技术要点

CONSTEEL也就是废钢预热水平加料，比传统的顶装料的优势在于一方面废钢得以预热从而降低电耗，关键的另一方面水平持续进料，电弧加热得以持续进行高泡沫渣埋弧加热，电弧热量利用率高。

2.1 利用康斯迪电炉优势节能的关键点

   （1）废钢搭配要合理，尽量多配高碳料，安全范围内尽量调高预热温度。

   （2）高泡沫渣埋弧操作，最大限度提高电弧利用率

   （3）配置较大功率的电炉变压器，并且优化电极升降调节程序最大限度输出变压器能力

  （4）合理配电，除第一炉顶装料外，正常冶炼尽量全部使用长弧最大功率送电。

  （5）强化供氧，炉壁氧枪尽量选用穿透力强的集束氧枪，并合理选择较高氧气压力和较合适角度

  （6）稳定较高终点碳含量，减少沸腾等异常大量流渣，提高收得率。

（7）强化钢水的搅拌，注意电弧电磁搅拌的方向及氧枪的角度配合一致，有条件的上底吹设备并合理使用。

2.2 联系实际工作加以理论阐述

比如2019年我在西南某地钢厂工作，这家公司就是一家康斯迪电炉炼钢厂，处在试生产阶段。

这家钢厂很长一段时间生产方面的问题是化料慢，电耗高，且漏水频繁。生产现场部分领导对以上问题的主流判断是：化料慢电耗高的原因是变压器的功率不够，SVG运行不佳，电极调节程序不够好。

频繁漏水怀疑是地线不够好。而我当时是朋友引荐过去的炼钢厂电气主任，面对这些问题除了尽职维护好现有设备，并尝试改进部分电气设备，还做了很多炼钢工艺方面的学习研究。总结如下：

（1）合理控制进料速度才能根本解决打火漏水问题。                               首先电炉的地线陆续安装了很多，地线好坏只影响感应电，而炉内漏水显然不是感应电引起（感应电导致的打火破坏能量相对很小且不处理的话会持续存在，因为感应电电压很低），那么漏水的主要原因应该是废钢搭接电极拉弧引起。我偶尔长时间待在电炉现场发现，每当电炉冶炼时频繁出现轰隆隆较大放电声音时，就会很大几率炉壁打火漏水；其实质是废钢进料到炉子里，如果进料速度大于熔化速度，就会堆积在炉子里越来越多越来越高，部分废钢就会很大几率靠近电极进而打火融化产生轰隆隆的声音，而如果和电极打火的废钢恰好搭接到炉壁或者加料小车就可能把这些地方打漏。

怎样才能避免打火呢？我认为必须合理控制进料速度，以便达到炉内加入废钢量和熔化速度相平衡。主动控制的要点有三：

1，料跨行车工加废钢节奏要稳定；

2，电炉操作对进料速度的控制既要观察监控了解废钢料况，对炉内钢水温度心中有数，根据需要提前调整频率。

3，设计进料辅助程序，自动检测实际进料速度并自动修正微调进料频率，并设计若干配方供操作选择。

（2）连续平稳控制好吹氧效果（化学热）

过去观察到炉长操作思路有明显的传统顶装料的分段操作思路痕迹，前段片面强调快速造渣，造成熔池快速降温抑制碳氧反应，前期化学能较少整体化料功率不够，造成容易堆料打火。后段钢水积累较多碳，温度升高后碳氧反应剧烈经常沸腾大量流渣，降低了收得率提高了电耗。前期钢水少，为了快速造渣加入渣料过快，特别是第一批渣料有一半的白云石（分解是吸热反应），且后续批次渣料间隔时间很短，基本上是紧跟着继续加入，造成钢水温度持续减低，高热值碳氧反应受到抑制。

故而需要将造渣材料加入间隔适当调长，以放走钢水初期降温过快，并且根据钢水液面高度合理调整枪位，强化吹氧效果，并配合合适的进料速度，控制合理的钢水温度。

（3）杜绝沸腾，合理流渣，稳定控制较高的终点碳含量。

留钢量方面，多留则前期液面较高吹氧效果好，且热容量大减弱前期加废钢及石灰造成减温波动，前期操作容易，但后期液面高操作难度大，搞不好就沸腾，容易流渣多。故而需要适中选取流钢量，我觉得三分之一出钢量比较合适。

我们加入炉内的各种物料包括废铁，石灰，白云石，煤球，碳粉，氧气，一方面与出炉钢水，流渣，烟尘，废气（CO，CO2等）在物料总的重量方面应该是平衡的，另一方加入的各种物料的温度升高及部分吸热化学反应所需的热量，和电弧发热及吹氧化学放热反应产热也应该是平衡的。这么说来合理减少流渣量是可以降低电耗及提高收得率，首先流出的渣子温度也是有1500度左右的，物料温度上升到这个温度也是要通过电能或化学能加热的，可以说减少流渣就意味着减低电耗；

    稳定控制较高的终点碳，不仅出钢少下氧化渣利用精炼炉操作，更重要的是较高的终点碳同时也就意味着后期脱碳反应控制比较合理，不容易沸腾且收得率较高。

（4）电极调节自动化方面优化程序

当前主流程序一般分为电流控制型和阻抗控制型。传统的电炉电极调节程序一般强调高电压档位阻抗控制，低电压大电流档位电流控制。但康斯迪电炉连续进料的特点则需要高电压长弧且最大功率送电，以达到最大限度发挥电炉变压器的潜能，这就需要调整优化电极调节程序，高电压档位也可以选择电流控制。因为西安电炉厂比较多，而做自动化程序优化的电气公司或个人也比较多，我接触到的比较成功的优化案例的思路有两个，一个就是前面说的电流控和阻抗控分开做可以选择，还有一种是自动不同工况下灵敏度的自动调节。

总之优化程序后确实可以提高电炉变压器最大输出，电弧功率维持在允许的最大值。但同时需要关注相关设备的运行情况，比如变压器的散热，电极及横臂的震颤情况等待，并加以强化维护。

（5）提高合金收得率

很多公司搞了在大包里加钢筋头的方法，我之前的公司也是，目的是降低精炼炉合金加入量，其实我觉得可以在初炼炉的冶炼后期强调高温回锰来的更好，避免了增加精炼炉及连铸的操作困难和钢水及成品质量的影响。操作工艺中前期尽量加强脱碳（壁枪低温区强调脱硅升温，门枪高温区强调提前连续脱碳），后期控渣调碳，就可以有较长时间段的高温低碳的回锰环境。因为Mn虽然前期快速氧化成MnO，但到后期温度高而氧化铁含量低时，在较高的碱度下，是有大量的自由氧化锰可以与C发生置换反应将锰置换出来，进而回到钢水中到达回锰效果。

3结束语

综上所述，通过一系列的节能方法及技术的调整，应用到实际生产中，康斯迪电炉生产线节能降耗得到了明显的效果，周边的环境也得到了明显的改善，环境治理工作取得了阶段性的进步，加快康斯迪电炉环保工艺及节能技术的开发，降低消耗是一项长期的任务。

参考文献：

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[2]程建龙.中频感应电炉熔炼过程中的节能问题[J].铸造设备与工艺,2019(03):11-12+30.

[3]曹宝生. 电炉钢工艺技术与节能降耗[A]. 中国金属学会能源与热工分会.第七届全国能源与热工学术年会论文集[C].中国金属学会能源与热工分会:中国金属学会,2013:3.

作者简介：王哲利（1983-），男，汉族，河南省滑县人，本科，助理工程师，主要从事电工班长工作。