发布时间 : 星期四 文章电弧炉炼钢工艺的现状及发展趋势更新完毕开始阅读6762e29e51e79b896802261e
内蒙古科技大学高等职业技术学院毕业设计说明书
○4轻油、重油等液体燃料。
除氧气外，其余三种也称为石化燃料(ofsseliufel)或矿物燃料(而nearluefl)。通过氧燃烧嘴将这些矿物燃料输入炉内。输入化学能的目的是增加辅助能量，但这不仅仅是起一个能量补充的作用，对于电炉炼钢来说，采用辅助能源输入还有以下几个原因:
○l电能及电极费用的普遍增长，提高了电炉熔化废钢等金属料的成本。
○2对超高功率电炉来说既存在着电极附近的热区，也存在着远离电极的冷区，为减少炉内炉料的不均匀性，以氧一燃烧嘴作为辅助能源手段，对冷区进行热量补偿。
○3氧一燃烧嘴安装在水冷炉壁上，与从炉门输入化学能相比，操作简单，维护方便。辅助能源输入以比较少的设备投资，换出缩短熔炼时间，提高生产率，节电、节省电极的效果显著。一般可节电100/0015%，增加生产率6-0/010%，安装后-68个月即可回收投资,氧一燃烧嘴安装是辅助能源输入方式的一种，另外一种辅助能源输入方式是炉门碳氧枪。
氧燃烧嘴
○1纯氧助燃的优越性[8]
使用纯氧代替空气助燃，亦即避免惰性气体NZ进入燃烧区。它有两个优点，一是能提高火焰温度(因为避免了无助燃作用，并且吸热的氮气混入);而是能提高燃烧率(即燃料完全燃烧的程度)。从图3可以看出使用空气助燃天然气，火焰温度可达1800℃，随着助燃气体中氧含量的增加，当达到100%纯氧时，火焰温 度可以提高1000度，达2800℃。
图4烟气温度上升对天然气完全燃烧不利，但使用纯氧助燃与使用空气助燃，二者燃烧率下降幅度不同，使用氧气助燃时，燃烧率下降幅度小。同是1600℃的烟气温度，使用纯氧助燃，燃烧率在70%以上，而使用10%过量空气助燃，天然气燃烧效率只有20%。因此，现代电炉使用的氧一燃烧嘴全部都是使用纯氧助燃。
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图1-3 火焰温度与助燃物氧气含量的关系
图1-4 燃烧率与烟气温度的关系
2氧一燃烧嘴结构以及在电炉内的布置 ○
依使用燃料种类不同，氧一燃烧嘴结构也会不同，但基本结构还是一致的。最外层一般都是冷却水保护，使烧嘴免受高温辐射以及溅渣等侵蚀。里面依次是氧气和燃料的喷嘴，假如使用液体或粉状材料，则燃料喷嘴内还要考虑有载气输送。烧嘴的大小和多少依据电弧炉容量(也即电炉炉壳尺寸)以及电炉冶炼工艺条件(如废钢种类、DRI使用数量、是否有废钢预热或热装铁水等)而定。一般来说，使用废钢预热或有铁水热装的电炉，氧一燃烧嘴的个数与功率都可适当减少小，而使用重型废钢或。DRI比例大的电炉，烧嘴配置应适当多些或功率需适当大些。氧-燃烧嘴一般是安装在电炉水冷壁上，个数3一6只，大部分电弧炉烧嘴在炉壁上安装的位置先靠近炉内的冷区(如交流电弧炉，在电极之间共有3个冷区，ETB底出钢电炉的留钢区域也是冷区)，便于加速废钢熔化。较小的电炉可以在炉门上安装烧嘴，单个烧嘴安装在一支撑小车上可使烧嘴灵活对准炉内某个区域，使烧嘴火焰有效地达到炉内冷区。也有个别的电弧炉，氧一燃烧嘴被设计安装在炉盖之上，这对于炉盖旋转或平移的操作很不方便，但对于使用大量泡沫渣的电炉，炉盖烧嘴可以避免炉壁烧嘴出现灌渣现象 (3)炉门碳氧枪
为加速炉内废钢熔化，传统电炉操作是采用人工吹氧的办法，即操作工手持吹氧管从炉门从炉门切割废钢，或将吹氧管插入熔池加速废钢熔化，并可加速脱碳。现代电弧炉炼钢取消人工操作而代之以氧枪机械手，在电炉主控室内遥控吹氧。近年来，由于造泡沫渣的需要，在
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向炉内吹氧的同时，用另一只喷枪向炉内喷枪向炉内喷入碳粉。
炉门碳氧枪可分为两大类，一类是水冷碳氧枪，一类是消耗式碳氧枪。碳氧枪系多层无缝钢管制造，端头为紫铜喷头，类似于氧气顶吹转炉的水冷氧枪，电炉用水冷碳氧枪是在炉门前(渣门)水平放置，长度比顶吹转炉所用氧枪短得多。另
外，铜喷头吹氧口下方放置喷碳粉出口，或另外附加水冷碳粉喷枪。碳粉可用压缩空气或氮气做载气喷入炉内。
水冷碳氧枪在炉内工作时，水平角度与坚直角度均可调整以便灵活地实现助熔废钢与造泡沫渣的功能。
由于喷枪是用套管水冷的，因此，水冷碳氧枪伸入炉内时不可插入钢水熔池，也不能与炉内废钢接触，否则会影响喷枪的寿命，喷枪浸入钢水熔池，会发生爆炸事故。为了保证氧气流股吹入熔池水冷氧枪喷嘴设计成拉瓦尔式，气体出口速度超过音速。水冷碳氧枪使用时枪头距熔池液面距离应在100mm以上。
消耗式氧枪是用机械手驱动的三根外层涂料(AIN)的钢管钢水熔池，也可直接用于切割废钢助熔，喷枪一边工作一边消耗。喷枪机械手由电炉主控室遥控，将喷枪头部对准炉内需要的位置，水平角度与竖直角度均可调整，且比水冷喷枪在炉内活动范围大。
两种碳氧枪各有特点，各有利弊。水冷氧枪一次性投资大些，且操作中不能接触钢水与红热废钢，有一定的局限性，但操作成本低，且操作工无需更换喷管。消耗式氧枪在炉内可更早地开始切割废钢，在炉内活动空间大，且不用担心水冷碳氧枪会发生的漏水事故，但操作过程中隔一段时间需要接吹氧管，增加一些麻烦。 4）电炉炉底出钢(留钢留渣操作)
传统电弧炉炼钢一般采用三期冶炼工艺，即熔化期、氧化期、还原期。出钢时，随钢水从出钢槽流入钢包的炉渣，对钢水质量没什么不利影响。相反，由于还原渣洗的作用，钢水还会进一步脱硫，夹杂物在某种程度上被还原渣吸收，还原渣对钢水有一定净化作用。 现代高功率电炉与炉外精炼技术应用以后，取消初炼炉电炉的还原期操作。电弧炉出钢前的炉渣是氧化性的。出钢过程中，假如这种氧化性炉渣流入钢包，会对炉外精炼效果以及钢水质量造成不利影响:
(1)降低钢包精炼渣的脱氧脱硫能力;
(2)降低合金回收率，特别是会增加脱氧用铝的消耗; (3)增加对钢包包衬的侵蚀，特别是渣线部位。
因此，自20世纪70年代以后，电弧炉无渣出钢(留钢留渣操作)技术研究成为现代电弧炉冶炼技术研究的一个热门课题。 5）ETB出钢法[13]
1989，蒂森特钢公司与曼内斯·德马克冶金技术公司及丹麦特殊钢厂合作，开发出世界上第一座偏心炉底出钢电炉，也叫EBT(EeentrieBottomTapping)电炉。这种电炉吸取了中心炉底
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出钢的经验，把底出钢口移至炉壳的一个向外突出部份。
偏心炉底出钢电弧炉的炉壳上半部仍为圆形，下半部带有突出的圆弧形出钢箱。传统的电弧炉出钢时，一般需要把炉子倾动450左右，才能把钢水出完。为使钢水不接触水冷炉壁，在出钢槽铡钢水面以上400mm这一部分，仍是用耐火材料砌筑的，这是影响炉衬寿命的薄弱环节，对超高功率的电炉来讲，这个问题更为严重。采用偏心炉底出钢技术后，出钢时炉子倾动最多仅需150左右，可以避免钢水与水冷炉壁的接触。这样炉衬可以大面积采用水冷炉壁，从而提高炉衬寿命。一般采用偏心炉底出钢法，可以使电弧炉水冷壁面积从整个面积的70%~80%扩大到80%~90%。偏心炉底出钢电弧炉炉底设计成浅盘状，以确保无渣出钢。ETB电炉出钢口底部的开启与关闭机构有两种形式。
1将密封盖固定在一个空心轴上，轴内通水冷却，轴安装在电弧炉摇架下部，用液压缸或气缸将轴快速转动到一定角度，即可实现出钢口开启和关闭。此种机构无相对磨擦，应用较多。
2以一种类似钢包底部的滑动水口底板，用液压缸将底板平移。从而实现钢口的开启和关闭。
为确保顺利出钢，在上一炉钢水出钢完毕后，出钢口中要填入引流砂，引流砂是一种含Fe03大约10%(质量分数)的MgO与SiO2混合填料。开启出钢口以后，先是引流砂自动流出，然后才是钢水出来。当钢水温度、成分达到出钢要求时，即可准备出钢。出钢过程为:先将钢包车开到出钢箱下面;打开出钢口之前，使炉子向出钢口侧倾斜约5度，形成足够的静压力，防止炉渣从钢水产生的漩涡中流入钢包;打开出钢口盖板，开始出钢，出钢过程中，炉子渐渐地倾斜到12度，以保证出钢口上面的钢水深度基本不变。大约排出90%钢水后，炉子就以3度/s的速度回倾到原位置，以避免或减少漂在剩余钢水上的炉渣从出钢口流进钢包。
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（1）SSF竖式电炉RBT出钢
SSF电炉出钢在炉底位置。这种圆形出钢方式的优点是出钢时炉子倾动角度可以更小，出钢时间可以控制在3min以内。除此之外，与ETB相比，最大的优点是在冶炼熔化期避免偏心留钢部分的炉内冷区，防止出钢时出钢口区由凝结冷钢，再有就是这种出钢方式也有利于实现出钢口自动填砂。减轻工人劳动强度。 （2）采用ETB或RTB出钢的冶炼工艺效果
采用ETB或RTB出钢电弧炉冶炼，可以摆脱传统的“老三期”冶炼工艺，为实现超高(或高)功率电弧炉冶炼咔炉外精炼十连铸的现代化炼钢工艺提供良好的冶炼条件。由于实现留钢、留渣操作、冶炼熔化期电弧稳定，熔池形成可提前10~15min，可提前和强化吹氧，同时也改善了钢水脱磷条件。与传统的电弧炉相比，底出钢电弧炉冶炼的生产率及各项技术经济指标都有明显的改进，如表2所示。