特钢年会论文集年月电弧炉炼钢高效化能量集成节能技术李士琦朱荣刘润藻郁建北京科技大学冶金与生态工程学院,北京摘要本文介绍了电弧炉炼钢高效化能量集成节能技术,以及在天津钢管集团股份有限公司吨电弧炉、安阳钢铁集团有限责任公司吨电弧炉和大冶特殊钢股份有限公司吨电弧炉的实施效果。关键词电弧炉炼钢,高效化,节能一,,,,又,,加,,,,,,,,,一前言目前全世界粗钢年产量超过亿吨,其中电炉钢约占。电弧炉炼钢消纳大量的钢铁废弃物,使之再生成为优质的钢材。废钢电弧炉炼钢流程每吨钢的能耗和排放量大约是矿石高炉炼铁氧气转炉炼钢流程的一,因此,在废钢资源允许的地区和国家都优先发展电弧炉炼钢。年,我国电弧炉炼钢年产量达到万吨,超过了传统的电炉钢生产大国美国,居世界第一位,比德国或韩国全年总的钢产量还要多。但我国电炉钢在总钢产量中所占比例—还不足,远低于世界平均水平,这意味着我国钢铁生产平均的单位能耗和排放都远高于世界平均水平。随着能源消耗、室温气体排放控制日益严格,在尊重科学发展观的今天,高效节能的电弧炉炼钢技术的发展尤为重要。我国电弧炉炼钢技术发展的另一个特点是金属原料结构的变化,特别是大量使用生铁、热铁水,及少部分直接还原铁。因此,研究电弧炉炼钢在多元炉料结构冷废钢、冷生铁、直还铁、热铁水条件下的优化供能,对我国电弧炉炼钢技术发展有很大的促进作用。本文介绍了电弧炉炼钢高效化集成节能技术的主要内容,即功率单元技术一一变压器的合理供电技术和爪集束射流供氧技术能量集成技术一一分时段能量集成技术。并介绍了本集成技术在天津钢管集团股份有限公司吨电炉,安阳钢铁集团有限责任公司吨电炉,大冶特殊钢股份有限公司吨电炉的实施情况。合理供电技术电弧炉炼钢采用超高功率冶炼,提高熔池能量输入密度,加速炉料熔化,大幅度缩短冶炼时间,从而使电弧炉的热效率提高,单位电耗显著下降。超高功率电弧炉具有独特的供电制度,在整个冶炼过程中采用高功率供电,熔化期采用高电压、长电弧快速化料,熔化末期采用埋弧泡沫渣操作,促使熔池升温和搅拌,保证熔体成分和温度的均匀化,同时减轻炉衬的热负荷,达到提高电弧炉炼钢生产率,降低电耗的目的。特钢年会论文集年月变压器炼钢运行非线性操作电抗模型三相交流电弧炉的供电回路示意如图,在炼钢过程中,供电电路所承受的电抗是由供电电网至电极端头的电抗总和,这是电气运行操作最重要的基本参数。尽管有多种理论计算方法,但最实用的还是直接测定。对于早期的小容量电炉,电弧炉炼钢过程所承受的工作电抗可以通过短路实验来测定。由于电路处于短路状态,回路电压和电流都是理想的周正弦波形,短路实验测得的电抗可以认为就是最接近整个供电回路的实际电抗值。然而,容量大的炼钢电弧炉,短路实验变的几乎不可能实现,若要得到大容量炼钢电弧炉的短路电抗值,必须采用新的测量方法。另一个难点是在电弧炉炼钢过程中回路所表现出的操作电抗值并不等于短路电抗,这是因为炼钢过程中电弧引起的谐波所造成。所以,要想获得更换变压器以后的实际操作电抗,就必需在炼钢过程中测定。所以,用容量为的变压器取代的变压器,并不是变压器容量的简单增大,也不仅仅是电压级别和工作电流的改变,其深层次的技术提升是需要测定新回路的短路电抗和新条件下炼钢过程的实际操作电抗勒。在电弧炉炼钢过程中交流电弧并不完全是纯电阻性质,其主要原因是①交流电压和电流每秒钟有次通过零点,由于需保证电弧连续稳定燃烧,要求电路有一定的感性,即炼钢过程中电气运行功率因数甲印②石墨电极和含铁冷炉料喀池的电子发射性质不同,交替处于电位由正变负或由负变正的过程。因此,交流电弧炉在实际炼钢过程中会产生各次谐波,由于炼钢炉料状态、炉况千变万化,各次谐波的分量构成也不尽相同。本研究使用高精度的电气测量仪表,在变压器、级二次电压下的炼钢过程中实测得到的组、个数据的散点图绘于图。可以看出①在不同的二次工作电流几下,实际操作电抗值有所不同,呈非线性变化②工作电流几增大至额定电流的倍以后,勒的变化接近平缓,似乎可以用来估计短路电抗。由散点图得到该工况下的非线性操作电抗模型,见式,,方与尸几图电弧炉的主回路示意图式中卜一工作电抗,。二工作电流,。由式可知,工作电流卜一处的短路电抗值。。将研究所得的实测非线性操作电抗模型和短路电抗与文献和外商提供的竭广模型相比较,绘于图,可以看出在整个工作电流范围内,本研究所得的非线性操作电抗模型更贴近炼钢过程实际。图实测得到片的散点图图本研究得到的操作电抗模型炼钢许用工作点总表特钢年会论文集年月使用所建立的非线性操作电抗模型可进而开发出各级电压下的炼钢电气运行曲线和变压器工