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20t电弧炉扩容改造
来源: 作者: 发布时间:2008-01-09

 

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。
 


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