西門子奧鋼聯(lián)冶金技術有限公司

1.前言

過去，產能是鋼鐵工業(yè)的關注重點，因為市場在不斷發(fā)展，鋼鐵企業(yè)追求產量?，F(xiàn)在，形勢發(fā)生了變化，市場低迷迫使行業(yè)轉而強調設備效率，鋼鐵企業(yè)開始追求成本。另外，世界上越來越多的國家正在實施新的法律法規(guī)，不僅要求提高能源效率和減少CO2排放，而且還要求控制有害廢氣排放。

EAF QuantumTM是西門子奧鋼聯(lián)冶金技術公司為此而推出的應對措施。依靠20多年預熱技術的豐富經驗，加上集40余年電弧爐煉鋼技術于一身的雄厚實力，西門子奧鋼聯(lián)開發(fā)出一種電弧爐新方案，全面結合了超過20臺正在運行中的廢鋼預熱電弧爐的操作經驗和創(chuàng)新性設想，并已推向市場。

該方案與豎爐電弧爐和手指式豎爐電弧爐技術的主要區(qū)別如下：

◆固定式豎爐結構和移動式下爐殼提高了嚴密性，顯著減少了漏風吸入的空氣量

◆梯形豎爐設計優(yōu)化了廢鋼分布，提高了預熱效率，尤其是對于低比重廢鋼

◆廢鋼保持系統(tǒng)新設計改善了廢鋼落入爐殼的行為

◆留鋼量增大，改善了傳熱效果，加快了熔化速度

◆豎爐和電極的新布置保證了無閃變廢鋼熔煉

2.總圖

從廢鋼料場開始，廢鋼既可以用卡車裝到升降機系統(tǒng)的廢鋼溜槽中（如圖1所示），也可以利用磁力吸盤或抓斗在中間裝料站裝料，然后再將廢鋼倒入廢鋼溜槽。

2.1 通過升降機系統(tǒng)裝入廢鋼

新式加料方案是利用帶溜槽的升降機系統(tǒng)將廢鋼從地下傾卸站裝入電弧爐—保證了明確而又靈活的加料流程。不需要使用天車或廢鋼料籃。另外，根據準確的冶煉周期和加料時間，可以采用全自動操作。

2.2 預熱系統(tǒng)的改進設計

通過100%廢鋼預熱而有效回收熱量，是能耗低于280kWh/t的前提。梯形豎爐設計加上保持系統(tǒng)的改進設計改善了廢鋼的分布和廢氣的流動路徑，優(yōu)化了傳熱效果，避免了廢鋼在豎爐內發(fā)生粘結和堵塞。

當廢鋼預熱后，手指被拉向豎爐側壁方向而打開。新式打開機構和大容量“馬蹄形”爐殼保證了預熱的廢鋼被加到大留鋼量熔池中，而且手指能夠在加料后立刻合攏以裝入并預熱下一批廢鋼。所有這些操作均在通電狀態(tài)下完成。

整套手指系統(tǒng)安裝在堅固的固定式爐蓋/豎爐結構上，以避免裝入廢鋼時對水冷部件造成沖擊，從而防止發(fā)生漏水事故。

2.3 真正的平熔池操作

大留鋼量廢鋼熔煉以最低的閃變達到真正的平熔池操作，而且提高了預熱效率。加上電弧爐先進無渣出鋼系統(tǒng)(FAST—虹吸設計)，這種新型電弧爐方案能夠在通電期間進行加料、出鋼和出鋼口填充等操作，實際上消除了斷電時間，從而將出鋼到出鋼時間縮短到最低程度，顯著提高了產能。爐底氮氣或氬氣攪拌系統(tǒng)改善了從鋼水向預熱廢鋼的傳熱和熔池的均勻性。

連續(xù)輸入電能不僅能夠提高產量，而且對能源基礎設施來說也非常重要，有助于解決電網的閃變問題。

無渣出鋼是這種爐殼設計的又一條優(yōu)點，有助于提高合金收得率和改善脫硫效果。圖2、圖3、圖4示意了出鋼操作?？梢钥吹?，出鋼口上方始終有鋼水，爐渣不會到達出鋼口和進入鋼包。

2.4 減少電弧爐動作

由于整個豎爐結構均采用固定安裝方式，必須移動爐殼進行出鋼和扒渣操作(如果需要)。具體方案是將爐殼安放在帶有液壓缸和導向裝置的底座上，從而能夠雙向(出鋼口側和渣門側)傾動。

電極升降系統(tǒng)和碳氧槍固定器的安裝臺架不能傾動，只能旋轉以松放電極和快速更換小爐蓋。傳統(tǒng)電弧爐傾動時臺架產生的沉重負荷及其對于支承結構、軸承、大電流電纜等的影響得以消除。

對于維修，采用了一種簡單的爐殼運輸和移動方案，通過快速更換爐殼而減少了爐體的動作，改善了系統(tǒng)維護。

運輸車集出鋼和爐殼運輸功能于一身。為了從底座上抬起爐殼，運輸車必須停在更換位置，即爐殼正下方。爐殼借助于液壓缸和導向系統(tǒng)而降下，在運輸車上放好后被松開，然后移出爐區(qū)以修補耐材或更換爐殼。

為了準備好恢復冶煉，爐殼在移動到工作位置之前可以裝入剩余的鋼水或廢鋼。一旦到達工作位置，液壓缸和導向系統(tǒng)就使爐殼向上移動，并將其同底座連接好。

2.5 廢氣處理方案

這種新方案采用的廢氣處理系統(tǒng)改進了廢氣流動方式，大大提高了密封性，特殊的煙罩保證了加料時灰塵和廢氣排放物不會外溢。該方案滿足了將來的環(huán)保要求，而且無需安裝廠房天篷。

除塵系統(tǒng)的能力因而可以大幅度減小。

3.消耗指標

表1為主要的技術參數和相應的消耗指標。EAF QuantumTM能夠靈活地熔煉各種不同類型和比重的廢鋼，同時保持高產能和低成本。

4.主要優(yōu)點

◆能耗≤280kWh/t；

◆出鋼到出鋼時間33 min.；

◆ 100噸電弧爐采用3籃操作，產能可以提高到135萬t/a；

表1 主要參數和消耗指標

◆加料、出鋼和出鋼口填充均在通電條件下進行；

◆100%廢鋼預熱，能量直接回收減小了變壓器容量；

◆廢氣處理系統(tǒng)的創(chuàng)新性設計優(yōu)化了環(huán)保效果；

◆以最低的閃變達到真正的平熔池操作，即使在弱電網條件下也能達到高產能；

◆電極消耗降低達30%；

◆總生產成本降低20%。

另外，下列因素還提高了安全性：

◆可以采用全自動方案；

◆電弧爐區(qū)域沒有天車動作，降低了移動荷載的危險性。

EAF QuantumTM整體方案見圖5所示，加上除塵系統(tǒng)和其他方面（如不需要廢鋼料籃和廢鋼天車）的節(jié)省，使其成為鋼鐵企業(yè)的一項極具效益的投資。投資回收期僅為2–4年，具體同能源成本和生產制度有關。

圖5 EAF QuantumTM 總圖

5.結論

西門子奧鋼聯(lián)冶金技術公司提供實用性電弧爐煉鋼方案，無論是采用全廢鋼操作還是部分采用鐵水或直接還原鐵，均能滿足提高能效、降低成本、擴大產能和減少排放的要求。

依靠SIMETAL EAF QUANTUMTM方案，西門子奧鋼聯(lián)冶金技術公司打造出了一種能夠使鋼鐵企業(yè)以極低的生產成本高效率煉鋼的電弧爐。