板坯电渣炉工艺设备.docx

1、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

2、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、双电极串联电渣炉低频电源控制按最大毛坯尺寸48024004100mm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

3、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28mm/min。

4、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产品方案主要钢种：海洋项目用钢、电站用钢、锅炉用钢、军工钢等。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，2

5、4024079）3000，2支。电渣锭规格：32014002300）37004100）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/mm23.732023004100T型720/32823608002402409）3000，2支18.132018503900T型720/32818908002402407）3000，2支13.032014003700T型720/32814368002402405）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

6、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 0.0250.830.3570tx1电炉0.020 1.12钢包 0.0051.12LF/VD炉70tx11.12电极棒连铸电渣炉 1.06废钢电渣锭 0.051.0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t11250由电炉炼钢车间供应2电极棒t10583按国家标准供应3石

7、灰、t300按国家标准供应4萤石t15按国家标准供应5工业氧化铝t15按国家标准供应6石墨电极t3.3按国家标准供应7结晶器铜板t0.3外购8耐火材料t12按国家标准供应二、主要动力介质消耗1电渣炉冶炼电耗X106Kwh13.035KV，380V，220V2其他电耗X106Kwh0.1535KV，380V，220V4氧气X106Nm30.601.2MPa，纯度99.6%5混合煤气X106Nm355.756压缩空气X106Nm31.860.4-0.6MPa8补充新水X106m30.050.6MPa2.6 电渣炉车间主要冶炼设备的技术性能2.6.1 20t电渣炉主要技术性能见表2-320t电渣炉主

8、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2024最大熔化率kg/h15005月产量t500(考虑多种规格6年产量t/a5000(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kVA25002一次电压kV35二次电压V103 二次电流kA14.012频率Hz508整流逆变装置频率Hz1-5容量kVA3250低频电压V40-110低频电流kA329电极升降系统传动方式滚珠丝杠快速Mm/min600慢速Mm/min1-30升降主体数量套1 采用旋转框架式结构）电极行程mm350010短网硬短网电流密度A/mm22.0软电缆电流密度A/mm2511自耗电极

9、制造方式连铸制造布置方式双极串联尺寸mm24021603000一次2支，共2支）12结晶器T型720/3282360800mm23.7吨，组合式T型720/3281890800mm18.1吨，组合式T型720/3281436800mm13.0吨，组合式13抽锭机构慢速Mm/min1-8快速Mm/min600行程mm500015液位检测装置检测液面方法射线法Cs137）检测精度mm516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PLC+工控机）自动化控制系统，可实现恒电流、递减功率控制、熔速曲线控制。17电渣炉冷却水流量m3/h47018烟气

10、量m3/h4500初始烟气含尘量为3g/m3）19除尘方式炉顶吸尘罩直排方式2.6.2 1.6t化渣炉主要技术参数见表2-41.6t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1.612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2.04化渣时间min90-1205主要成分 萤石、工业氧化铝和石灰等6渣料入炉温度200-3007液渣出炉温度1550-16008炉用电源化渣炉变压器kVA16001一次电压kV35二次电压V90-138V，17级，电动无载调压二次电流kA6600频率Hz509电极升降系统横臂导电

11、横臂升降驱动方式机械齿轮齿条）电极提升降速度m/min0-3.0可调）电极行程mm150010短网水冷大截面电缆 mm2/相1500二次侧铜排截面积mm2/相460011电极电极分布圆直径mm460电极直径mm200高功率石墨电极）电极长度mm160012渣包公称容量t1.6熔池直径mm1100熔池高度mm630轨距mm1400仃车精度 mm1015加料装置加料方式振动给料器16电渣炉冷却水流量m3/h2017烟气量m3/h6000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计算前提条件电渣炉公称容量：20t2座平均重熔钢锭：23.7t平均冶炼

12、电耗： 12001400 kwh/t平均冶炼周期： 32h/炉电渣炉有效作业天数： 320天2.7.2电渣炉年生产能力24/3223.7320x2=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m）延长部分长度m）面积m2）轨面标高m）起重机配置备注1连铸跨延长302678024.575/20t桥吊1新增）跨间一

13、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）303610803电渣炉跨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

14、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

15、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

16、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2025最大熔化率kg/h15006化渣炉公称容量T座数1.617化渣炉型式采用渣包移动方式8化渣量t平均1.6，最大2.09化渣时间min90-12010化渣炉变压器kVA1600111金属收得率%9512月产量t500x213电渣锭年产量t/a1000014电渣锭电耗kWh/t130015劳动定员人462.10.2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302补充新水耗量t/t锭53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