摘要:本文介绍了20t电弧炉扩容改造方案及改造效果。通过扩容改造采用了煤气——氧气助熔、导电横臂等新技术，使产量提高36.8％，电耗下降10.4％，电极消耗下降14.6％，耐火材料消耗下降20％，作业率提高12.3％，取得了较好的经济效益。
1 改造原因
　 第二炼钢厂于1994年新投产了两台高架式液压旋顶20t电弧炉，因公称容量较小，生产中各项技术经济指标不够理想，为此，第二炼钢厂于2003年对20t电弧炉进行了扩容改造，改造前电炉主要技术参数见表1，技术经济指标见表2：
表1 20t电弧炉技术参数
公称容量（t） 平均出钢量（t） 变压器功率（kVA） 炉壳直径（㎜） 炉壳高度（㎜）
20 24 9000 4200 3200

　
表2 2002年技术经济指标
月产量（t） 电耗（kWh/t） 电极（㎏/t） 炉衬砖消耗（㎏/t） 日历利用系数（t/MVA）
8446×2 521.21 4.10 3.54 26.381

　
　 由此可见，技术经济指标不理想，产量低，消耗高，不能适应竞争激烈市场经济形势。
2 改造项目
2.1 出钢量的确定
　 第二炼钢厂冶炼跨的天车的最大吊运重量为75t，为确保安全生产，新炉壳和满包钢水总量不能超过75t，受此限制，确定每炉钢水量为48～50吨。
2.1 更换变压器
　 改造前变压器功率水平为375kVA/t，为保持这一功率水平变压器应选用18000kWA/t，但考虑到我厂应用了煤气——氧气助熔新技术，炉料熔化速度加快，变压器功率水平无需太高，经论证，采用了12500kVA的变压器。
2.3 熔炼室的确定
　 炉壳直径原设计为4.2m，改造为4.6m，炉壳高度增至3.5m。
　 关于熔炼室，一般取Hl=(0.4-0.5)D，D为熔池直径，Hl为熔炼室高度。H1过低，利于节能，但装平料困难，Hl过高，装平料容易，但炉墙散热面积大，不利于节能，经综合平衡，确定Hl=0.45D，Hl取1.6m，D取3.6m。
2.4 D/H的确定
　 D为熔池直径，H为熔池的深度，D/H一般取3.5～5.0。确定的原则为根据炉内承担化学反应任务的轻重，如炉后配有精炼炉的初炼炉(EAF)，炉内仅需脱P、C，D/H应取下限，熔池向球体趋近，利于节能。而采用还原期的传统冶炼工艺的电弧炉因需要大的钢渣反应界面，D/H一般取上限。
　 第二炼钢厂冶炼工艺比较特殊，采用的是单渣法冶炼工艺，炉内承担氧化渣脱S的任务，D/H似应取上限，但我厂历经多年的技术积累，氧化渣脱S的效率较高，一般随熔池升温过程即可完成，故D/H取下限，以利节能，H值为lm。
2.5 炉衬综合砌筑
　 (1)应用水冷挂渣炉壁，为了提高炉龄，降低炉衬砖消耗，在炉壁渣线以上部位应用了排管式水冷挂渣炉壁，冷却壁也改为环管式挂渣冷却壁，炉衬砖节约40％，炉龄由100次提高到120次。
　 (2)炉底采用不定型镁质高钙砂铺砌，炉底为球冠形，有利钢水积聚和减少熔池比表面积，利于节能，同时杜绝了砖砌炉底钻钢导致的漏炉事故。
　 (3)炉坡原用14B镁碳砖砌筑，因炉坡不是薄弱点，存在材料浪费现象，现改为镁质高钙砂堆砌，侵蚀速度与炉衬其他部位同步，用低档材料代替高档，达到降低成本的目的。
　 (4)渣线仍采用14B镁碳砖砌筑。
　 (5)设计应用U形出钢口砖，原出钢口部位采用标形砖砌筑，砌筑成井字形，炉役中、后期砖因冲刷变薄后高温强度降低，易塌砖，影响炉龄。采用不定形耐材修补因条件所限往往效果不佳，基于此情况，设计应用了u形出钢口砖，提高了砖的高温结构强度，有效解决了塌砖问题，消除了影响炉龄提高的一个薄弱点。
　 (6)设计应用水冷炉盖，自制环管加三联水圈组合式水冷炉盖，寿命可达到3000次以上，大大减少了热停时间和耐火砖的消耗。
　 (7)制作炉顶石灰加料斗，因改造后钢水量增加，渣量增大，人工向炉内投渣料已满足不了生产的要求。于是在水冷炉盖上开第四孔，上部设置加料斗，天车投料，降低了人工劳动强度，保证了造渣速度。
　 (8)设计应用炉门氧枪，近年废旧钢铁资源日趋紧缺，且质量下降，铸件多，金熔碳含量普遍偏高。这一问题在电弧炉扩熔改造后显得更加突出，按传统工艺，采用人工用吹氧管吹氧，工人劳动强度大，脱氧速度慢，已不能适应生产要求。为此，设计应用了水冷炉门氧枪，氧压大于0.8MPa时，脱碳速度为0.02～0.04％/min，保证了脱碳速度，缩短了冶炼时间，有利于改善电弧炉冶炼的各项技术经济指标。
　 (9)应用铜管复合导电横臂，20t电弧炉原设计采用的是钢管上并行铜管的导电横臂，故障率较高，电阻大，现改用爆炸成型铜-钢复合导电横臂，故障率大幅度下降。
　 (10)料筐由原桔子皮式改为蛤式，容积增至8.3m3，满足装料次数不增加的要求。
　 (11)炉后改用50吨钢包，钢包长径比为1.4。
3 改造效果
　 2003年改造完成后，电弧炉冶炼时间同改造前基本持平，但其他技术经济指标大幅度改善，现改称50吨电弧炉。2004年各项技经指标完成情况见表3。
表3 2004年技术经济指标
月产量（t） 电耗（kWh/t） 电极（㎏/t） 炉衬砖消耗（㎏/t） 日历利用系数（t/MVA）
11556×2 467 3.5 2.83 29.641

　
4 结语
　 采用先进适用技术，科学论证，对电弧炉进行技术改造，可以改善电弧炉冶炼的技术经济指标，为企业创造巨大的经济效益，对增强企业的核心竞争力，实现可持续发展具有不可替代的作用。