采用低频电磁搅拌器提高电炉工艺稳定性

作者:情报分会              发布时间:2010-12-01


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1 ↑↑↑概述↑↑↑↑↑ ↑

瑞典↑↑Vasteras↑↑↑的↑↑ASEA↑↑↑钢厂第一次将低频移动磁通用于电炉液态金属搅拌。↑↑1947↑↑↑年第一次安装在瑞典↑↑Hagfo↑rs↑↑↑的↑↑Uddeholm AB↑↑↑钢厂的电炉并成功投入应用。↑↑1947↑↑↑年后,↑↑ABB↑↑↑开始为炼钢和炼铝工业提供各种类型的电磁搅拌系统。至今,已有↑↑1500↑↑↑余台的电磁搅拌系统用于电炉、钢包炉和炼铝炉。早些时候,电磁搅拌用于电炉二次还原工艺以帮助脱渣、合金化和促进钢液均匀化。↑↑20↑↑↑世纪↑↑60↑↑↑年代,由↑↑ASES↑↑↑和↑↑SKF↑↑↑引进钢包炉。至今,电磁搅拌仍用于电炉冶炼高合金钢。↑↑↑↑ ↑

2 ABB↑↑↑电磁搅拌系统↑↑↑↑↑ ↑

电炉电磁搅拌系统成功用于电炉炼钢后,↑↑20↑↑↑世纪↑↑60↑↑↑年代初与↑↑Ovako↑↑↑钢厂一起联合开发钢包炉电磁搅拌系统。↑↑20↑↑↑世纪↑↑70↑↑↑年代,已开发成功不同的电磁搅拌系统并用于连铸机。目前,↑↑ABB↑↑↑集团有一个覆盖面较广的生产计划,即从最小的方坯连铸造机搅拌系统到最大的板坯连铸造机阻尼磁钢搅拌系统。↑↑↑↑ ↑

与电炉相似,最近↑↑10↑↑↑年电磁搅拌在炼铝工业中的应用发展很快。该技术在提高铝收得率、节能方面取得了显著经济效益。↑↑↑↑ ↑

3 ↑↑↑电炉工艺↑↑↑↑↑ ↑

随着电炉冶炼工艺技术的不断进步,电炉冶炼周期逐渐缩短。最新技术包括特大容积电弧炉允许单斗加料。利用下列技术,可在提高电炉生产率和降低电炉钢成本方面获得较大改进。↑↑↑↑ ↑

u↑    ↑↑↑↑利用较长电弧控制炉渣起泡;↑↑↑↑ ↑

u↑    ↑↑↑↑强化燃烧(器)技术;↑↑↑↑ ↑

u↑    ↑↑↑↑发送喷氧气和喷碳技术。↑↑↑↑ ↑

以上改进措施,已使两斗加料电炉的冶炼周期短至↑↑45min↑↑↑,单斗加料电炉的生产周期更短。现代电弧炉习惯地喷入大量氧气,导致金属收得率降低,同时由于钢液中存在着过饱和氧气使工艺出现不稳定。↑↑↑↑ ↑

20↑↑↑年前,利用炉底吹气搅拌,来节约能源并取得很好的效果。同时,提高了金属收得率和炉子生产率。由于在整个操作过程中必须保持吹气搅拌,目前已很少使用。↑↑↑↑ ↑

实际证明,炉子底部吹气搅拌获得的经济效益,可以通过电磁搅拌获得。而且通过缩短出钢时间提高生产率的效果,超过了底部吹气搅拌。电磁搅拌系统完全能够经受住了炉子下部恶劣环境的考验,显示出很强的适应性且不影响炉子设备维护。↑↑↑↑ ↑

以下将讨论电炉引入电磁搅拌系统后,潜在的经济效益,以及在改善和提高典型碳钢的生产率方面的可能性。↑↑↑↑ ↑

4 ↑↑↑电炉电磁搅拌系统↑↑↑↑↑ ↑

电弧炉电磁搅拌系统的关键部件是安装在炉子正下方的水冷电磁搅拌线圈。线圈和炉子之间无实质性接触,应用普通耐火砖砌筑。搅拌器采用低频移动磁场穿过炉子底部的耐火炉衬,使钢液运动,作用相似于线性电动马达。↑↑↑↑ ↑

电磁搅拌器系统由一支搅拌线圈、一台频率转换器、一台变压器、一套水冷站和控制系统组成。↑↑↑↑ ↑

5 ↑↑↑典型电弧炉生产碳钢的经济效益↑↑↑↑↑ ↑

金属熔化期间,电磁搅拌的电炉熔池内的金属会产生运动。以下将对电炉炼钢采用电磁搅拌在废钢熔化、钢液熔池均匀化、脱碳、钢液氧化、炉渣还原和出钢等方面给电炉生产带来的经济效益进行讨论。↑↑↑↑ ↑

5.1 ↑↑↑废钢熔化↑↑↑↑↑ ↑

废钢熔化期间,电磁搅拌的作用十分明显。最重要的作用是熔化后期能够促进钢液对流,强化大块废钢熔化,可有效减少废钢的成叠现象。改善熔化可以减少废钢在熔化过程中坍塌,导致钢液急冷使碳沸腾突然停止。↑↑↑↑ ↑

5.2 ↑↑↑均匀化↑↑↑↑↑ ↑

通过促使大范围钢液的流动性,可确保钢液温度和化学成分均匀。早期阶段,有电磁搅拌时温度测量和化学分析较无电磁搅拌时高。钢液均匀化将进一步有利于工艺优化。↑↑↑↑ ↑

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5.3 ↑↑↑燃烧器、喷氧和脱碳↑↑↑↑↑ ↑

在氧喷射器↑↑/↑↑↑氧枪模式下,通过提供新鲜的富碳钢液,电磁搅拌可以强化喷氧气效果,即限制铁水过度氧化,降低氧气水泵和提高金属收得率,保证含碳量低于↑↑0.04%↑↑↑。↑↑↑↑ ↑

5.4 ↑↑↑钢液脱氧↑↑↑↑↑ ↑

在冶炼的末期,强化钢液搅拌,利用碳作脱氧剂可使过饱和钢液熔池完全脱氧。由于电磁搅拌能促进钢液熔池的良好混合,因此可使出钢时钢液的含氧水平接近于平衡值。除此之外,电磁搅拌还可保证冶炼低碳钢后,在钢包脱氧时能节约大量合金元素(↑↑Si↑↑↑、↑↑Al↑↑↑),因此可有效降低炼钢成本。↑↑↑↑ ↑

5.5 ↑↑↑炉渣还原↑↑↑↑↑ ↑

出钢前的强烈搅拌可有效促进炉渣中的↑↑FeO↑↑↑和↑↑MnO↑↑↑还原,改善传质。炉渣中↑↑FeO↑↑↑和↑↑MnO↑↑↑的还原水平取决于有效利用时间。↑↑↑↑ ↑

5.6 ↑↑↑出钢↑↑↑↑↑ ↑

改善电炉出钢工艺有许多要素。首先,保证偏心炉底出钢附近的废钢彻底熔化,电磁搅拌方可保证出钢的稳定性。其次,可通过先进的出钢技术,保证适当降低出钢温度。因为较低的出钢温度,可改善和延长出钢口耐材的使用寿命。进一步降低出钢时钢液中的含氧量,从而缩短冶炼周期、节约能源和降低炼钢成本。↑↑↑↑ ↑

此外,出钢时控制搅拌,还可阻止和减轻出钢时钢液产生涡流,减少或消除偏心炉底出钢时的炉渣带出量。↑↑↑↑ ↑

6 ↑↑↑讨论与结论↑↑↑↑↑ ↑

强劲而稳定的↑↑ABB↑↑↑电炉电磁搅拌器系统,可在冶炼期间对多个难于加热部位的钢液提供强有力的搅拌,为一座典型高生产率的冶炼碳钢电弧炉带来如下经济效益:↑↑↑↑ ↑

u↑    ↑↑↑↑使钢液对流促进废钢熔化;↑↑↑↑ ↑

u↑    ↑↑↑↑确保钢液成分和温度均匀;↑↑↑↑ ↑

u↑    ↑↑↑↑在喷枪↑↑/↑↑↑喷射器模式下,提供富碳钢液可改善燃烧器和喷氧效率,以降低钢液过氧化;↑↑↑↑ ↑

u↑    ↑↑↑↑出钢前利用钢液中的碳脱氧,可进一步保证冶炼低碳钢出钢时具有良好的稳定性;↑↑↑↑ ↑

u↑    ↑↑↑↑可促进炉渣中↑↑FeO↑↑↑和↑↑MnO↑↑↑还原。↑↑↑↑ ↑

熔完偏心炉底出钢口区域的所有废钢后,电炉电磁搅拌器可极大改善出钢工艺,并避免出钢时钢水形成涡流。高温偏心炉底出钢允许较低出钢温度,加上出钢时带出较少的炉渣,可提高金属收得率和炉子生产率,降低耐材综合消耗。↑↑↑↑ ↑

上述各种优势将对电炉的工艺性能产生重大影响,至少能够节能↑↑5%↑↑↑。以下两个原因可提高炉子生产率:较低的电能消耗;通过电磁搅拌减少废钢塌陷造成的碳沸腾骤停,避免出钢事故和出钢时碳含量太高等。↑↑↑↑ ↑ ↑