钢包精炼炉节能减排技术

钢包精炼炉节能减排技术

本文详细介绍了一种精炼设备——LF（钢包炉）及其精炼工艺。LF精炼主要依赖钢包中的白渣，在低氧气氛下，通过向钢包中吹入氩气进行搅拌，并通过一级精炼炉的钢水由石墨电极加热进行精炼。LF使用三相电极进行加热，通过埋弧加热方法将电极插入渣层，以实现节能减排和提高钢水质量。同时，LF还可以替代一次精炼炉进行还原期操作、加热、脱氧、脱硫、脱气、合金化、吹氩和搅拌钢液，使钢液的成分和温度均匀。此外，LF的结构和工艺布局可以根据需要进行调整和优化，以提高能源利用效率和设备生产效率。

LF（钢包炉）是日本在20世纪70年代初开发的一种精炼设备。LF精炼主要依靠钢包中的白渣。在低氧气氛（氧含量约为5%）下，将氩气吹入钢包进行搅拌，通过一级精炼炉的钢水由石墨电极加热进行精炼。LF使用三相电极进行加热。在加热过程中，使用埋弧加热方法将电极插入渣层。这种方法辐射低，对炉衬有保护作用（这对LF炉尤为重要）。同时，加热效率相对较高，热效率良好。LF可以代替一次精炼炉进行还原期操作、加热、脱氧、脱硫、脱气、合金化、吹氩和搅拌钢液，使钢液的成分和温度均匀，提高钢液的质量。

根据电极调整形式，LF结构分为三相单臂电极升降调整和三相三臂三相电极调整；按结构形式可分为加热基架和加热桥架；根据工艺布局，可分为钢包车（单车双工位、双车三工位、电极旋转双工位）和钢包转盘。

LF节能减排技术

（1） 采用优化的工艺布局形式

在短流程炼钢中，首选效率更高、资源配置更低的导电横臂旋转电极或钢包转塔形式的工艺布局，以提高能源介质的利用率和设备的生产冶炼效率；

（2） 主电路采用合理的电气参数

合理选择变压器的一次电压和变压器容量

对于8000 kVA及以上的变压器，首选35 kV的一次电压以减少一次线路损耗。合理选择变压器的额定容量，避免盲目膨胀造成的投资浪费和无功功率及炉膛母线损耗。

优先使用铜钢复合新型导电臂材料代替铜管进行导电，降低系统的阻抗值，降低能耗。

母线系统的优化设计

炉母线采用空间三角形布置。采用编程和相关电磁分析软件等计算机辅助技术建立三相电源模型，准确计算炉膛母线阻抗和三相不平衡，提高功率输入，降低电源损耗。

（3） 采用自动吹氩装置

根据冶炼工艺需要，采用自动钢包底吹氩装置，根据设定的吹氩工艺曲线，在整个过程中吹氩，实现软吹、搅拌、保温、强吹熔炼、常温升吹氩的稳定安全输出，降低氩气消耗。

（4） 采用智能电极调节技术

电极调节器系统是基于单相考虑和三相相关性设计的。尽管以往的经验表明这是可行的，但目前的钢包炉工艺在冶炼过程中不断吹氩，导致钢表面沸腾情况发生显著变化。（实际经验表明，吹氩口偏置方向一侧的电极电弧电流变化很大。）调节器系统通常在不平衡或亚平衡状态下工作，纯PI调节器响应慢，调节时间长。使用智能电极调节技术可以克服这一缺点。

（5） 采用二级自动化系统

根据相关工艺模型，估算相关工艺指标，指导炉前操作人员，实现能耗降低，保证产品质量和生产节奏。

相关模型主要包括：温度预测模型、自动吹氩模型、优化合金进料模型、冶金数据库、能量计算模型。

（6） 采用自动供料系统

采用自动进料系统，加入炉内的物料通过仓下变频控制的振动给料机送入称重仓。然后，精确称重的物料通过进料带式输送机或进料车送入炉内。确保进料精度，减少物料浪费，提高冶炼效率。结合进料数据模型可以实现进料操作的自动化，降低人工劳动强度，改善工作环境，提高钢水质量。

（7） 采用泡沫渣工艺

泡沫渣工艺是提高热效率、降低能耗的有效手段。通过调整加入炉中的材料成分来进行除渣。通常，碱性炉渣用于使炉渣起泡，包裹电弧，实现全电弧加热，从而稳定电弧，提高变压器功率的输入效率，大大提高加热效率，加速钢水的温升，缩短冶炼时间，减少电极材料和衬里耐火材料的消耗。