在高功率電弧爐煉鋼領(lǐng)域,最新研究成果首推海外某公司研制成功的“UltimateEAF(終極電弧爐)”。其特點(diǎn)包括用于單料斗加料的高外殼、超高功率供電、精煉復(fù)合燃燒器和強(qiáng)化工藝控制。

　　該公司憑借自己在電弧爐煉鋼方面的專門技術(shù)和強(qiáng)大的設(shè)備制造能力,成功研究出了UltimateEAF。它很容易與該公司電弧爐煉鋼方面的所有技術(shù)配合使用。新技術(shù)包括Simetal自動控制超高功率供電(高至1500kVA/t鋼水)、能增強(qiáng)EAF(電弧爐)性能且具有精煉復(fù)合燃燒器RCB(RefiningCombinedBurner)技術(shù)的氧噴、一組設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和與爐子相關(guān)的操作改進(jìn)數(shù)據(jù)、機(jī)械設(shè)備、動力提供、水冷部件、機(jī)器人系統(tǒng)和測量系統(tǒng)以及除塵設(shè)備。所有設(shè)備的數(shù)理邏輯能夠非常仔細(xì)地檢測識別錯(cuò)誤并避開操作薄弱環(huán)節(jié)。所有設(shè)備和系統(tǒng)的容量能全量程調(diào)整以確定最佳生產(chǎn)工藝,從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)最優(yōu)化目標(biāo)。

　　增加Ultimate爐子高度和增大爐子直徑容易實(shí)現(xiàn)廢鋼單斗加入。配合廢鋼料斗自動預(yù)定位可節(jié)約進(jìn)料時(shí)間約2分鐘。爐內(nèi)廢鋼可同時(shí)加熱,因此熔化操作一旦開始便可加快廢鋼熔化速度,縮短熔化時(shí)間。較大容積的爐子可裝入并冶煉各種比例的混合爐料,從100%的廢鋼到廢鋼DRI/HBI和鐵水混合料。與普通爐子相比,Ultimate爐可輸入高功率而不損壞耐火材料和水冷部件。具有很大熔池表面積的Ultimate爐,在化學(xué)熔化能力和快速而高效的精煉脫硫能力方面具有明顯優(yōu)勢。

　　鋼水溫度自動測量、電爐主控室視頻自動出鋼控制、機(jī)器人爐渣檢測等,使Ultimate爐的操作變得簡單而容易。后序操作,如機(jī)器人鋼水取樣、出渣口和出鋼口清掃則可大大降低操作危險(xiǎn)性。

　　所有技術(shù)改進(jìn)導(dǎo)致電弧爐總的熱循環(huán)周期縮短,從而使較小爐子的生產(chǎn)率比得上較大爐子的生產(chǎn)率。例如,一座120噸Ultimate爐的生產(chǎn)能力比普通EAF高50%,其年產(chǎn)量與一座180噸的普通EAF相當(dāng)。然而較小爐子能明顯減少基礎(chǔ)投資和起重機(jī)、鋼包和附屬設(shè)備的費(fèi)用。此外，應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算程序計(jì)算后發(fā)現(xiàn),UltimateEAF的停電時(shí)間顯著減少，而且生產(chǎn)效率穩(wěn)定提高。

　　設(shè)計(jì)特點(diǎn)

　　UltimateEAF的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是高端爐墻外殼采用可分式設(shè)計(jì)。上部爐殼分為水冷鋼板區(qū)和銅滾板嵌鑲區(qū),下部爐殼采用耐火磚爐襯。水冷爐頂系自承重設(shè)計(jì)。爐頂提升系統(tǒng)采用單點(diǎn)支承,能快速而有效升降,有利廢鋼加入。采用三梭柱滾子導(dǎo)向系統(tǒng)控制電極,移動容易且可減少擺動。

　　RCB技術(shù)。UltimateEAF能夠高性能操作,其關(guān)鍵原因之一是使用了RCB技術(shù)。RCB裝置由煤氣氧燃燒器、超聲氧和碳噴射系統(tǒng)組成。將RCB裝置安裝在EAF水冷培渣區(qū)以上堅(jiān)固的鼻形嘴內(nèi),可確保其不被廢鋼損壞或堵塞,從而長期、高效而穩(wěn)定運(yùn)行。RCB燃燒器可使用天然氣、液化石油氣和焦?fàn)t煤氣。采用環(huán)形引燃火舌以防止燃燒器噴濺,同時(shí)降低堵塞敏感性。

　　使用RCB技術(shù)后,以下系統(tǒng)和工藝優(yōu)勢已成功實(shí)現(xiàn)：被防護(hù)火焰圍繞的超聲氧氣流能保持層狀,渣液或鋼液也不產(chǎn)生噴濺;熱燃燒煤氣有足夠時(shí)間穿透并預(yù)熱廢鋼;由于裝置的特殊設(shè)計(jì),層狀氧氣流的角度和長度以及防護(hù)火焰的特點(diǎn),氧氣流噴入鋼液熔池的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他系統(tǒng);后燃燒反應(yīng)減少了供電時(shí)間,節(jié)約了電能;多點(diǎn)全自動噴碳使整個(gè)爐內(nèi)產(chǎn)生了可保護(hù)爐襯的泡沫渣,從而允許在廢鋼熔化期內(nèi)進(jìn)行長電弧操作;采用碳噴射完全控制爐渣氧化,降低了渣中氧化鐵含量,從而提高了全金屬收得率;未增加對置面爐墻或爐底耐火磚的磨損;超聲氧槍多點(diǎn)布置促進(jìn)熔池鋼水強(qiáng)烈攪拌,有利鋼液溫度和成分均勻。

　　電氣設(shè)備。為了給爐內(nèi)輸入最大電力,電能分配設(shè)計(jì)必須小心而嚴(yán)格。供給爐子的強(qiáng)大電力是通過一臺電爐配電裝置(由一個(gè)引入段和兩個(gè)斷路器段組成)實(shí)現(xiàn)的。一臺120噸UltimateEAF變壓器數(shù)據(jù)如下：額定功率為150MVA、第2段額定電壓為740V～1350V、第3段額定電流為78kA。為穩(wěn)定爐內(nèi)電弧,將裝有OTLC(OnLoadTapChang?鄄er)功率為55MVA的串聯(lián)電抗器聯(lián)接到變壓器中間繞組,使電極控制系統(tǒng)既在最佳狀態(tài)下運(yùn)行又能穩(wěn)定供電,且減少電極消耗。

　　自動化。1級：全球已有100多臺EAF和鋼包爐安裝了1級自動控制系統(tǒng),足以證明它的性能可靠。該系統(tǒng)由SiemeticS7和WinCC或選擇件PCS7組成?？刂艵AF的其他自動化系統(tǒng)有數(shù)字電極管理系統(tǒng)SimeltAC和泡沫渣管理系統(tǒng)。

　　2級工藝最優(yōu)化：使用該系統(tǒng)可以控制監(jiān)視電爐生產(chǎn)過程從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝最優(yōu)化,確保操作可靠性。通過先進(jìn)技術(shù)(包含計(jì)劃數(shù)據(jù)處理、生產(chǎn)控制、工藝設(shè)定值、工藝模型和數(shù)據(jù)跟蹤)的應(yīng)用,可提高爐子的生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。若干EAF模型很好地幫助了操作者實(shí)現(xiàn)各道工序良好操作。實(shí)踐證明,安裝第2級工藝最優(yōu)化系統(tǒng)使眾多生產(chǎn)者獲得了實(shí)惠。例如,縮短了10分鐘冶煉時(shí)間,節(jié)約了5%的能源,降低了10%的消耗,同時(shí)提高了鋼的質(zhì)量。

　　運(yùn)行成果

　　俄羅斯NSMMZ鋼鐵廠的120噸Ul?鄄timateEAF。提供給俄羅斯NSMMZ鋼鐵廠的一座120噸EAF配有多臺RCB裝置、氧氣燃燒器和碳噴槍。變壓器額定功率為120MVA。由于下游連鑄機(jī)鋼包六角轉(zhuǎn)臺容量的限制,工廠試生產(chǎn)的前9個(gè)月,爐產(chǎn)量降為90噸。正式投產(chǎn)后應(yīng)用了Ultimate技術(shù),例如廢鋼單斗進(jìn)料(爐子容量的65%)、高功率輸人(功率120MVA)等,每天產(chǎn)鋼40爐。幾個(gè)月后,工廠安裝了具備Ultimate技術(shù)的所有設(shè)備,同時(shí)改進(jìn)了鋼包六角轉(zhuǎn)臺,爐產(chǎn)量達(dá)到120噸。

　　亞洲鋼鐵生產(chǎn)商的300噸UltimateEAF。提供給亞洲某鋼廠的一座300噸EAF也配有數(shù)臺RCB裝置、燃燒噴射器和碳噴射器。該爐子使用的變壓器系全球最大,額定功率為240MVA,第2段電壓超過1600V。投產(chǎn)一個(gè)月后每天產(chǎn)鋼17爐，投產(chǎn)4個(gè)月后每天產(chǎn)鋼23爐,周產(chǎn)鋼量達(dá)4.5萬噸。實(shí)踐證明，采用Ultimate技術(shù),產(chǎn)鋼量會直線上升。

　　依靠自己的技術(shù)(包括電極控制系統(tǒng)、電力供應(yīng)系統(tǒng)、技術(shù)、泡沫渣管理器)，以及所有工程和EAF全套設(shè)備制造能力,海外某公司研制成功了一整套被稱為UltimateEAF的新型通用電弧爐設(shè)備以滿足生產(chǎn)者對高生產(chǎn)率、低成本、高安全性和高的操作穩(wěn)定性的要求,并廣泛用于碳鋼、不銹鋼和特殊鋼的冶煉。