电弧炉熔炼节能技术应用现状与发展VIP免费

第1页共14页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共14页电弧炉熔炼节能技术应用现状与发展冯胜山（湖北工业大学机电研究设计院武汉430070）摘要：叙述了电弧炉在采用熔炼新技术，降低电气设备电能损耗，控制出钢温度、渣量和留钢量，加强炉料管理和生产组织管理等方面的节能措施及其应用效果，探讨了电弧炉熔炼节能技术的发展趋势。关键词：电弧炉；熔炼；节能电弧炉和感应电炉是铸钢的两种主要熔炼设备。与感应电炉比较，电弧炉具有如下主要优点：电弧炉炉渣参与冶金反应，可有效去除硫和磷；对原材料的要求较低，可以使用废钢和铸造回炉料以任何比例组成的炉料；钢水质量容易得到保证，适于生产各种铸钢件但是也有不足，例如：有电弧超高温作用，元素烧损较多；无电磁搅拌作用，不利于钢液温度均匀和夹渣上浮；加热速度较慢，热效率较低，能耗较高。据测算：输入电弧炉的能量只有约57％直接用于电弧炉炼钢，其余43％左右为损失热量。损失的热量中，约12.5％为炉盖和炉壁冷却水损失，约23％为废气带走的损失，约7.5％为炉渣带走的损失。因此，电弧炉的节能是一个重要课题。近40年来，电弧炉节能降耗的多种技术措施得到发展和应用。图1定量描述了这些技术措施在降低电弧炉的熔炼时间、电耗与电极消耗方面的预期效果。但是，能源和电极的实际消耗量要比图中数据高：德国在2005年的能耗是525kW·h/t+天然气11m3/t；美国2000年的能耗数据是电500kW·h/t+煤23kg/t+氧气34m3/t+天然气8.5m3/t。图1电弧炉熔炼技术措施的发展历程及其效果可见：电弧炉的节能还是一项需要广大铸造工作者继续努力的长期课题。电弧炉节能可从以下三个方面着手：一是采用新技术减少热损失；二是降低电弧炉有关电气设备的电能损耗；三是加强生产管理，降低能耗。1采用新技术1.1高功率炼钢法高功率炼钢法是通过增大熔化功率，加大熔化电流，缩短熔化时间，来达到节能目的。第2页共14页第1页共14页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共14页许多企业采用这项技术后，取得了较好的节能效果。如某厂的3t电弧炉，原变压器容量为650kVA，在变压器容量改为1250kVA后，熔化期时间缩短了一半左右，吨钢电耗也随之降低。但在采用高功率炼钢法时，应注意供电曲线的合理选用，不能整个过程都采用高功率炼钢，否则不但不会使炼钢单耗降低，反而会使单耗增加。如某厂一台5t电弧炉，变压器扩容后，整个过程都采用高功率炼钢，结果炼钢单耗反而上升了46kW·h/t。实际生产中，应根据电弧炉的特性曲线确定作业电流，同时按熔炼各时期的特点确立用电规范。目前，我国铸钢行业所用的电弧炉数量很多，却很少有测定电弧炉用电特性曲线的。图2是电弧炼钢炉的用电特性曲线示意图。图2交流电弧炼钢炉的用电特性曲线从图2可见：(1)电压一定时，随电流增大，来自电网的功率P1增大。到达P曲线的峰值以后，由于设备的功率因数COSφ降低，无功功率P3增大，P1不但不增大，反而急剧下降。可见，盲目增大电流不仅无益，而且对电网和设备都非常有害。(2)实际上用于炼钢的有用功率P2的峰值与P1峰值所对应的电流并不一致。P2峰值对应的电流I0，一般都小于P1峰值所对应的电流I0′。Pl最大时，由于电器设备的阻抗而损失的无功功率P3增大，电效率η下降，有用功率P2并不最大。因此，电弧炉运行的作业电流应该是I0，无论如何也不应超过I0′。(3)目前还不可能用仪表显示有用功率P2并用以控制电炉的供电，一般都用电流控制。电流控制是灵敏的，但如无特性曲线为依据，就可能导致效率降低，电耗增大。例如：当作业电流为I1时，认为功率不足而增大电流，当然是正常的，但如简单地将作业电流增大到I2，输入的功率大幅度增加，而有用功率并未增加。电弧炉炼钢过程中，由于各熔炼阶段具有不同的特点，所以还应根据每一熔炼阶段的炉况确定各自的作业电压，以便在尽可能的发挥变压器的供电能力的同时，减少热损失,并提高炉衬的寿命。作业电压愈高，则输入功率愈大。但电压愈高，电弧也会愈长，对炉墙、炉盖的辐射也增强，热损失增大。只有在熔化期间，电弧埋入炉料后，才可用最高电压，正好这时需要...