板坯电渣炉工艺设备.docx
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板坯电渣炉工艺设备
板坯电渣炉工艺及设备介绍
2.1概述
武汉钢铁集团鄂城钢铁有限责任公司电炉车间现有70吨Consteel电炉1座、70tLF钢包炉1座、70tVD真空脱气装置1座、四机四流合金钢方坯连铸机1台，年产方坯50万吨，最大生产能力可达60万t/a。
根据武钢集团鄂钢公司“十一五”发展规划：
鄂钢宽厚板二期项目拟考虑建设年产20万t特厚板坯生产线。
特厚板坯料考虑由电炉炼钢厂采用电渣重熔和模铸两种方式供坯。
为此鄂城钢铁有限责任公司决定在电炉炼钢车间新建20t电渣炉两座<预留40t两座），1.6吨化渣炉一座，年产电渣锭10000t。
2.2电渣炉型式的选择及设备主要技术特点
2.2.1电渣炉设备的选择
目前国内外板坯电渣炉大致有下列四种型式；
<1）单相、单电极板坯电渣炉<美国的CONSARC公司、德国ALD公司制造，国内目前宝钢特殊钢分公司6-8吨正在调试中），主要适用于小断面，否则结晶质量不易保证；
<2）单相、双电极串联板坯电渣炉<乌克兰Paton电焊研究所设计：
俄罗斯70t板坯电渣炉，乌克兰亚速钢厂20吨板坯，日本40吨板坯），取得成功，效果良好；
<3）三相三电极板坯电渣炉：
美国、前苏联均进行了实验，但不成功；
<4）低频、双电极串联电渣炉<东北大学设计制造：
舞阳钢铁公司40吨板坯）取得成功，效果很好；
根据目前国内外板坯电渣炉使用情况及国内钢厂实际操作经验决定采用低频、双极串联、抽锭式电渣炉。
与传统电渣炉相比，它具有以下技术特点；
（1>低频电源控制
按最大毛坯尺寸480×2400×4100mm计算，根据初步计算需要变压器容量为5200kVA。
考虑到三相平衡的供电要求，用2台2600kVA三相整流变压器将10kV降至100V左右。
通过晶闸管交-直-交变频，将三相交流逆变成1-5Hz的单相低频交流电，保证了三相平衡的供电要求。
在国内特大吨位电渣炉设备中首次实现了低频电源控制。
可显著节省电能。
<2）双极串联重熔
采用2支电极串联的重熔方式，可以实现减小短网感抗，提高功率因数；减少短网有功消耗，因此大幅度减低电耗；保证相同金属熔池深度的条件下，可提高熔化率。
<3）结晶器固定、底水箱移动抽锭
本电渣炉采用结晶器固定、底水箱移动的抽锭方式。
抽锭系统由2个立柱和1套驱动系统构成，驱动系统由滚珠丝杠、差动减速机、交流伺服电机和交流电机组成。
抽锭速度的调节由1台交流伺服电机实现，速度调节范围为2~8mm/min。
快速移动采用交流电机，速度为1000mm/min。
<4）二次冷却
通过实施冷风的二次冷却，提高了铸坯的凝固质量。
<5）钢锭在线保温
在重熔某些钢种时，为防止抽出的钢锭长时间冷却温度偏低，造成上下温差很大，导致钢锭开裂。
当抽锭长度在结晶器外1M时，采用保温措施，实现了钢锭在线保温。
2.3生产规模及产品方案
2.3.1生产规模
根据4300mm特厚板生产的要求；炼钢供应电渣锭为10000t/a。
电渣炉用连铸坯电极棒10575t/a。
2.3.2产品方案
⑴主要钢种：
海洋项目用钢、电站用钢、锅炉用钢、军工钢等。
⑵电渣锭规格
电渣锭重：
最大锭重23.7t。
自耗电极：
采用电炉厂自产240x240mm连铸坯做假电极棒，240×<240×<7～9））×3000，2支。
电渣锭规格：
320×<1400～2300）×<3700～4100）mm。
电渣锭和相应的电极尺寸规格见表2-1。
自耗电极尺寸可根据需要拼焊成表中的自耗电极规格尺寸。
锭型、及所需电极规格表2-1
锭重/t
电渣锭/mm
结晶器/mm
自耗电极/mm
23.7
320×2300×4100
T型720/328×2360×800
240×<240×9）×3000，2支
18.1
320×1850×3900
T型720/328×1890×800
240×<240×7）×3000，2支
13.0
320×1400×3700
T型720/328×1436×800
240×<240×5）×3000，2支
2.4生产工艺路线及金属平衡
2.4.1生产工艺路线
1.0万吨电渣钢锭的工艺路线如下：
电炉→LF/VD炉→连铸→缓冷→精整→假电极焊接→渣料称量→烘烤→化渣炉化渣→电渣重熔→电渣锭缓冷和退火→精整→检验→送轧钢厂
2.4.2金属平衡
金属平衡图见图2-1单位：
万t/年
铁合金
废钢
铁水
0.0250.830.35
70tx1电炉
0.0201.12
钢包
0.0051.12
LF/VD炉
70tx1
1.12
电极棒连铸
电渣炉
1.06
废钢
电渣锭
0.05
1.0
图2-1金属平衡图
2.5炼钢车间原材料、能源介质消耗及质量要求见表2-2
炼钢车间原材料、能源介质消耗及质量要求表表2-2
序号
名称
单位
年消耗量
质量要求
备注
一、
主要原材料消耗
1
钢水
t
11250
由电炉炼钢车间供应
2
电极棒
t
10583
按国家标准供应
3
石灰、、
t
300
按国家标准供应
4
萤石
t
15
按国家标准供应
5
工业氧化铝
t
15
按国家标准供应
6
石墨电极
t
3.3
按国家标准供应
7
结晶器铜板
t
0.3
外购
8
耐火材料
t
12
按国家标准供应
二、
主要动力介质消耗
1
电渣炉冶炼电耗
X106Kwh
13.0
35KV，380V，220V
2
其他电耗
X106Kwh
0.15
35KV，380V，220V
4
氧气
X106Nm3
0.60
1.2MPa，纯度99.6%
5
混合煤气
X106Nm3
55.75
6
压缩空气
X106Nm3
1.86
0.4-0.6MPa
8
补充新水
X106m3
0.05
0.6MPa
2.6电渣炉车间主要冶炼设备的技术性能
2.6.120t电渣炉主要技术性能见表2-3
20t电渣炉主要技术性能表表2-3
序号
名称
单位
技术参数
1
电渣炉公称容量
t×座数
20×2<预留2座40t）
2
电渣炉炉型
低频、双电极串联
3
单锭生产周期
h
32（重熔23.7吨钢锭时>
4
最大熔化率
kg/h
1500
5
月产量
t
500（考虑多种规格>
6
年产量
t/a
5000（考虑多种规格>
7
炉用电源
真空开关型号
XGN3型，35kV
电渣炉变压器
kVA
2500×2
一次电压
kV
35
二次电压
V
103
二次电流
kA
14.01×2
频率
Hz
50
8
整流逆变装置
频率
Hz
1-5
容量
kVA
3250
低频电压
V
40-110
低频电流
kA
32
9
电极升降系统
传动方式
滚珠丝杠
快速
Mm/min
600
慢速
Mm/min
1-30
升降主体数量
套
1<采用旋转框架式结构）
电极行程
mm
3500
10
短网
硬短网电流密度
A/mm2
2.0
软电缆电流密度
A/mm2
5
11
自耗电极
制造方式
连铸制造
布置方式
双极串联
尺寸
mm
240×2160×3000<一次2支，共2支）
12
结晶器
T型720/328×2360×800
mm
23.7吨，组合式
T型720/328×1890×800
mm
18.1吨，组合式
T型720/328×1436×800
mm
13.0吨，组合式
13
抽锭机构
慢速
Mm/min
1-8
快速
Mm/min
600
行程
mm
5000<满足4100mm锭高重熔）
14
运锭车
载重量
t
40
行走速度
mm/min
250-1000（VVVF>
15
液位检测装置
检测液面方法
射线法检测精度
mm
±5
16
控制系统
自耗电极称重
采用HBM系列称重模块，能实时连续测量自耗电极的重量
计算机系统
采用两级计算机17
电渣炉冷却水流量
m3/h
470
18
烟气量
m3/h
4500<初始烟气含尘量为3g/m3）
19
除尘方式
炉顶吸尘罩直排方式
2.6.21.6t化渣炉主要技术参数见表2-4
1.6t化渣炉主要技术参数表表2-4
序号
名称
单位
技术参数
1
化渣炉公称容量
T×座数
1.6×1
2
化渣炉型式
采用渣包移动方式，电极升降采用齿轮齿条传动、炉盖提升采用链条方式。
3
化渣量
t
平均1.6，最大2.0
4
化渣时间
min
90-120
5
主要成分
萤石、工业氧化铝和石灰等
6
渣料入炉温度
℃
200-300
7
液渣出炉温度
℃
1550-1600
8
炉用电源
化渣炉变压器
kVA
1600×1
一次电压
kV
35
二次电压
V
90-138V，17级，电动无载调压
二次电流
kA
6600
频率
Hz
50
9
电极升降系统
横臂
导电横臂
升降驱动方式
机械<齿轮齿条）
电极提升降速度
m/min
0-3.0<可调）
电极行程
mm
1500
10
短网
水冷大截面电缆
mm2/相
≥1500
二次侧铜排截面积
mm2/相
＞4600
11
电极
电极分布圆直径
mm
460
电极直径
mm
200<高功率石墨电极）
电极长度
mm
1600
12
渣包
公称容量
t
1.6
熔池直径
mm
1100
熔池高度
mm
630<1.6t）
渣包外壳直径
mm
1800
渣包高度
mm
1820
包衬耐材
碳砖
13
炉盖及其升降系统
提升方式
电机、减速机提升
升降速度
mm/s
30
行程
mm
300
14
渣包车
载重量
t
5
行走速度
mm/min
1～3（VVVF>
轨距
mm
1400
仃车精度
mm
±10
15
加料装置
加料方式
振动给料器
16
电渣炉冷却水流量
m3/h
20
17
烟气量
m3/h
6000<初始烟气含尘量为3g/m3）
18
除尘方式
炉顶吸尘罩直排方式
2.7.电渣炉生产能力计算
2.7.1计算前提条件
⑴电渣炉公称容量：
20t×2座
⑵平均重熔钢锭：
23.7t
⑶平均冶炼电耗：
1200～1400kwh/t
⑷平均冶炼周期：
32h/炉
⑸电渣炉有效作业天数：
320天
2.7.2电渣炉年生产能力
24/32×23.7×320x2=11376t/a
可见,两台电渣炉能够完成10000t/a钢水的产量要求。
考虑到将来发展需要，预留2台40t电渣炉。
2.8车间厂房及车间工艺布置
2.8.1车间厂房及吊车配置
根据总图要求，结合现场情况，电渣炉由一跨组成即由电渣炉跨<即原连铸跨延长86m）组成。
厂房尺寸及吊车配置见表2-5
主厂房尺寸及吊车配置表表2-5
序
号
跨间名称
跨度
延长部分长度
面积
轨面
标高
起重机配置
备注
1
连铸跨延长
30
26
780
24.5
75/20t桥吊×1<新增）
跨间一端头新增1台10t检修电葫芦，葫芦底轨面~32.5m。
2
电渣炉跨<一期）
30
36
1080
3
电渣炉跨<二期）
30
24
720
合计
2580
2.8.2车间工艺布置
电渣炉、化渣炉布置在电渣跨靠2D列213#-216#柱之间。
电渣锭缓冷坑、假电极精整焊接区、结晶器存放区、烘渣炉等布置在靠2C列213#-216#柱之间。
为了节约投资，建设可以按二期进行即：
一期将连铸跨延长62m到机修间厂房旁，新增1台75/20t桥吊，保留机修间，即建设211#到215#柱之间62m长的厂房。
布置1台化渣炉、2台20t电渣炉，以及电渣锭缓冷坑、假电极精整焊接区、结晶器存放区、烘渣炉等。
电渣锭将通过连铸跨（延长部分>的铁路或公路运到中厚板车间。
二期，拆除机修间，将新厂房继续延长，即建设215#到216#柱之间24m长的厂房，放置2台40t电渣炉。
虽然第一次投资低，但因为一期辅助作业面积太小，吊车作业面积也受限制，所以建议一、二期同时建设。
详见车间工艺平面布置图。
2.9.电渣炉车间工艺操作简述
2.9.1电极棒的制作
电渣炉所用自耗电极<采用240x240mm连铸坯）约1.12万t，由电炉厂连铸车间供给。
在出坯跨将连铸坯进行精整，然后将精整过的7-9根连铸坯运到电渣炉跨辅助区进行预热、对底部烘烤和焊接，焊接好后的电极通过75/20t吊车吊到更换电极工位进行安装固定。
2.9.2电渣炉冶炼工艺简述
电渣炉所需渣料经称量后加入烘烤炉内烘烤后，然后加入到化渣炉内熔化。
化渣炉采用焦碳或导电渣引弧，通电后利用电弧产生的热量逐渐将渣料熔化。
随着渣料的不断熔化，逐渐分批加入事先经烘烤的渣料。
当渣料全部熔化后再精炼20-30分钟，温度达到预定值<约1600℃）化渣结束，采用75/20t吊车将渣罐吊运至电渣炉结晶器工位，副勾翻转方式将液渣倒入带有流槽的中间小包注人电渣炉结晶器内。
完成了以上操作工作后，电极升降旋转机构旋转到重熔工位，下降电极。
根据工艺预先设定控制曲线<递减功率和熔化速度曲线），采用智能PID算法跟踪控制曲线，控制熔炼电流及电压，进而控制熔化速度，并使电极的下降速度与电极的熔化速度相匹配。
根据电极熔化速率，控制底水箱抽锭速度，保证结晶过程质量。
到充填期补缩操作采用递减功率和递减熔化速度方式方，保持较小的电极熔化速度以补充熔池凝固收缩的体积量，保证头部基本为平面，没有明显的下凹为目标。
采用同时减小电极电流与电压设定值的控制策略。
可实现自动填充。
运锭车将电渣锭运出熔炼工位后通过吊车吊到缓冷坑内缓冷，经退火、精整和检验后通过铁路或公路送到轧钢厂。
电渣炉、化渣炉及其加料烟气经大烟罩进入除尘系统，经布袋除尘后排入大气。
2.10电渣炉主要技术经济指标及消耗指标
2.10.1电渣炉主要技术经济指标见表2-6
电渣炉车间主要技术经济指标表表2-6
序号
名称
单位
技术参数
1
电渣炉公称容量
T×座数
20×2<预留2座40t电渣炉）
2
电渣炉炉型
低频、双极串联
3
电渣炉变压器
kVA
2500×2
4
单锭生产周期
h
32（重熔23.7吨钢锭时>
5
最大熔化率
kg/h
1500
6
化渣炉公称容量
T×座数
1.6×1
7
化渣炉型式
采用渣包移动方式
8
化渣量
t
平均1.6，最大2.0
9
化渣时间
min
90-120
10
化渣炉变压器
kVA
1600×1
11
金属收得率
%
95
12
月产量
t
500x2
13
电渣锭年产量
t/a
10000
14
电渣锭电耗
kWh/t
1300
15
劳动定员
人
46
2.10.2电渣炉主要原材料和能源介质消耗指标见表2-7
电渣炉主要原材料和能源介质消耗指标表表2-7
序号
项目名称
单位
数量
备注
1
渣料消耗
kg/t锭
30
2
补充新水耗量
t/t锭
5
3
转炉煤气耗量
Nm3/t锭
1170
保温、渣料干燥等
4
氧气耗量
Nm3/t锭
5
引锭板和电极余头切割
5
电
kwh/t锭
1300
升级会员 