CONSTEEL(康斯迪)电弧炉的设备与工艺特点

总第２０７期　河北冶全　ＴＯ　ｃａｌ　ＮＯ　２０７　２Ｏ１３卑第３期　２０１３，Ｎ　Ｌｌｉｎｂｅｒ　３　ＣＯＮＳＴＥＥＬ（康斯迪）＠　电弧炉的设备与工艺特点　赵建，阎　军，张有震　（中冶东方工程技术有限公司，河北秦皇岛０６４４００）　摘要：ＣＯＮＳＴＥＥＬ（康斯迪）　电弧炉采用平熔池连续冶炼、利用烟气余热进行废钢预热，具备节能、环　保两大优点，是目前工业化应用较多的预热型电弧炉之一。介绍了这种电弧炉的设备优点和设计特点，　对其应用提出了几点建议。　关键词：ＣＯＮＳＴＥＥＬ（康斯迪）④电弧炉；设备；特点　中图分类号：ＴＦ７４８．４１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—５００８（２０１　３）０３—００５９—０３　ＣＨＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣ　ＯＦ　ＥＱＵⅡ’ＭＥＴＮ　ＡＮＤ　ＰＲＯＣＥＳＳ　ＯＦ　ＣＯＮＳＴＥＥＬ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＡＲＣ　ＦＵＲＮＡＣＥ　Ｚｈａｏ　Ｊｉａｎ，Ｙａｎ　Ｊｕｎ，Ｚｈａｎｇ　Ｙｏｕｚｈｅｎ　（Ｚｏｎｇｙｅ　Ｅａｓｔｅｒｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ，Ｈｅｂｅｉ，０６４４００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｆｌａｔ　ｂａｔｈ　ｔｏ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ　ｓｍｅｌｔ　ａｎｄ　ｗａｓｔｅ　ｈｅａｔ　ｏｆ　ｇａｓ　ｔＯ　ｐｒｅｈｅａｔ　ｓｃｒａｐ，ｈａｖｉｎｇ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ—ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ，ｔｈｅ　ＣＯＮＳＴＥＥＬ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ａｒｃ　ｆｕｒｎａｃｅ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｅｈｅａｔｉｎｇ　ｅ—　ｌｅｃｔｒｉｃ　ａｒｃ　ｆｕｒｎａｃｅｓ　ｗｉｄｅｌｙ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ．Ｉｔ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｔｓ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｄｅ—　ｓｉｇｎ　ｆｅａｔｕｒｅ，ｓｏｍｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：ＣＯＮＳＴＥＥＬ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ａｒｃ　ｆｕｒｎａｃｅ；ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ｆｅａｔｕｒｅ　１　前言　２．１　平熔池连续冶炼　随着后京都议定书中，中方对碳排放大幅减少　（１）选取恰当比例的留钢量，使新加入的废钢　的郑重承诺及近期刚刚落幕的多哈会议中第二承诺　可快速有效熔化，避免热惯性的负面影响，是保证平　期的兑现要求，工信部颁发的“钢铁工业十二五规　熔池冶炼的重要前提。康斯迪电弧炉的留钢量一般　划”对环保要求的日益严格，节能、降耗、环保、绿色　为５０％，当废钢质量、密度不变的情况下，留钢量还　钢铁。相对于耗能较大的以烧结、高炉、转炉为代表　与总能耗有函数关系，且存在最优值问题　。　的长流程工艺，短流程电炉炼钢具有一系列节能环　（２）在平熔池状态下，废钢连续不断地加入，可　保的特点与优点。利用烟气余热具备更高节能效　使变压器以平均功率（接近最大功率）向熔池内平　果，同时使烟尘排放处在较低水平的带有废钢预热　稳地输入电能。由此可知，必须保证废钢的连续供　功能的电炉受到世界范围内的广泛关注。　应，操作的关键是确保康斯迪加料传送带上的废钢　２　ＣＯＮＳＴＥＥＬ（康斯迪）　电炉的优点　连续供应，这成为物流瓶颈的主要问题，也是所有废　预热型电炉有水平式和竖炉式两种，康斯迪电　钢周转操作的核心。　炉是水平预热式电炉的典型代表，也是目前应用较　（３）电弧不直接加热废钢，而是通过电弧对熔　广泛、较成功、技术较成熟的代表之一。　池内钢水进行加热升温。之后，在熔池内的高温钢　水再与废钢进行连续的对流传热和传导传热，泡沫　收稿日期：２０１２—１２—２５　渣与废钢也有传热，是平熔池冶炼的重要特点。　作者简介：赵建（１９７７一），男，硕士研究生，工程师，２００５年毕业于北　（４）泡沫渣埋弧操作，一般要求泡沫渣高度是　京科技大学钢铁冶金专业，现在中冶东方工程技术有限公司秦皇岛　电弧长度的３倍以ｊ一，才可使电弧一直处于泡沫渣　研究设计院从事设计工作，Ｅｍａｉｌ：ｑｈｄｚｈａｏｊｉａｎ＠１６３．ｃｏｒｎ　５９　总第２０７期　下，不仅能减少电弧非稳态波动，也可提高电极电弧　的传热效率约９０％　，同时具有保护电极与炉衬、　降低噪音危害等优点。这是平熔池连续冶炼实现康　斯迪电炉节能环保的重要工艺操作，同样也使康斯　迪电炉在很大程度上减少闪变和谐波对电网的　干扰。　笔者认为，废钢的水平连续预热使康斯迪电炉　具备了节能的先天条件，而采用平熔池的连续冶炼，　正是康斯迪电炉的突出特点，高效率变压器的选取　与连续加料等操作均围绕、配合这一冶炼核心。　２．２烟气余热的利用　电炉大部分的能量损失在产生的烟气。据文献　［３］报道，１　ｔ废钢从常温加热到出钢温度（取１　６２０　ｏＣ）需要的总能耗约７２２　ｋＷｈ／ｔ，而其中由于烟气带　走的能量占３０％～４０％。康斯迪电炉　是将载能　烟气引入水平预热段，利用烟气的物理显热与化学　热对废钢进行预热，目前预热窒的热效率为３０％　～５０％。　另外，康斯迪电炉还采用＿ｒ　ＥＦＳＯＰ系统对烟气　的二次燃烧进行动态控制，这对１二发挥烟气余热利　用的高效率起到了重要作用。　２．３烟尘和有害气体含量低　康斯迪电炉的烟尘含量亓丁降至１　１　ｋｇ／ｔ　，而传　统电炉烟尘量一般为１６　ｋｇ／ｔ。　康斯迪电炉设置的预热段、沉降室、蒸发冷却塔　及其后的布袋除尘设施，采用ＥＦＳＯＰ系统对炯气在　预热段实行动态闭环控制（提高ＣＯ燃烧效率），将　对环境影响较大的有机类燃烧产物与二恶英（ＰＣ　ＤＤ／Ｆ）等有害气体进行了深度处理，可以满足日益　严格的环保要求。　２．４电网影响　在具有同等生产效率的电弧炉之中，康斯迪电　炉配置的变压器容量相对较小。由于采用了平熔池　连续冶炼技术，产生的谐波与闪变数量少、程度轻，　对电网的影响小，可以配置容量较小的ＳＶＣ或ＳＶＧ　（静止型动态补偿系统）。　２．５产能效率高　传统料篮式顶装料超高功率电炉的生产效率大　部分处在１．５～１．８　ｔ／ｈ／ＭＷ，而康斯迪电炉的生产　效率可达２．０～２．５　ｔ／ｈ／ＭＷ　２．６竖炉预热式电炉　具有预热功能的竖炉预热式电炉，随着对手指　系统的不断改进、对综合能耗的考虑，该项技术得到　不断完善、不断发展。　３　２２０　ｔ康斯迪电炉设计特点　３．１主要设计参数　中冶东方江苏重Ｔ　２２０　ｔ康斯迪电炉的主嘤　计参数。　留钢：ｌ００　ｔ　炉壳直径：８．５　ｍ　电极直径：６００　ｍｍ（优质超高）　变压器额定容量：１４０　ＭＶＡ＋ｌ０％过载　冶炼周期：５３　ｍｉｎ　氧耗：３５　ｍ　／ｔ　电耗：３６５　ｋＷ·ｈ／ｔ　电极消耗．１．１　２　ｋｇ／ｔ　康斯迪加料带底部宽：２　６００　ｍｍ　３．２设计特点　中冶东方江苏重Ｉ＝＿Ｉ：２２０　ｔ康斯迪电炉，装　Ｊ　际先进水平的没备，其主要设计特点如下．　．（１）为充分发挥康斯迪电炉连续Ｊ】ｌ１料、连续预　热、平熔池连续冶炼的特点，选川３　电磁桥式起匝　机向康斯迪加料传送带　的加料操作，保证ｒ废钢　连续供应的能力。　（２）采用３支炉壁ＫＴ碳粉喷枪　４　ＫＴ氧　枪，连续向熔池供应碳粉与氧气造好泡沫渣，保证平　熔池操作。ＫＴ枪的布置见　ｌ，　２为¨１钢剧蝴内　的废钢加料能力　输入功率　（３）取消了炉门碳氧枪，实行闭炉门操作．控制　一次风　２　Ｘ】０６　ｍ　／ｈ（温度ｌ　０００℃）　（４）改置沉降宦，使ＶＯＣ　ＰＡＨ充分燃烧，极　大地降低ｒ二恶英（ＰＣＤＤ／Ｆ）再次合成的可能性；　之后配置的激冷塔及袋式除尘系统，保证丫烟气除　尘后的环保达标。　（５）车间内电炉上方设有大型　顶罩，捕集二‘　次烟气，　善了操作环境，增加＿ｒ除　效果，体现Ｊ　绿色炼钢、环保炼钢的理念　．　（６）眦置了ＳＶＣ装置，为康斯迪Ｉ乜炉　书埘电　网的影响较小的情况Ｆ，加ｌ　ｒ双保险，满足Ｉｊ＝｛家对　于电网健康的各项要求。　（７）康斯迪电炉没有称重系统，町以实时监控　通过康斯迪加料带加入的废钢重量，为电炉准确、定　量炼钢提供了可实施性。　（８）采用全废钢冶炼的设计。　（９）电炉变压器额定容量１４０　ＭＶＡ，旧产最大；　康斯迪电炉本体没备大部分已经实现　产化，许在　国内制造完成。　河北冶金　２０１３年第３期　图１　ＫＴ枪的布置　Ｆｉｇ　１　Ｌａｙｏｕｔ　ｏｆ　ＫＴ　ｌａｎｃｅ　水的保障，也是电炉进一步提高各项性能指标、优化　冶炼操作、提高冶炼水平的重要因素。　（４）采用平熔池连续冶炼时，为加快熔池的搅　≥　、＼　拌、促进成分均匀、温度均匀，炉底应设置底吹搅拌。　（５）喷吹碳粉、喷吹氧气，甚至喷吹石灰、天然　气，是现代电炉强化冶炼的一大进步，对实现泡沫渣　埋弧冶炼至关重要，康斯迪采用平熔池连续熔炼的　电炉尤其重要。　５　结语　簪　督　出铡　拜ｌｊ／ｍｉｎ　康斯迪电炉属于废钢预热型电炉，利用冶炼废　气余热、采取平熔池连续冶炼操作、完整有效的烟气　除尘系统，满足节能、环保的要求，是适应国家节能　环保政策、符合国际发展趋势、具有推广价值的　炉型。　参考文献　［１］Ｍａｒｉｏ　Ｍａｒｃｏｚｚｉ，Ｍａｒｉａ　Ｇｕｚｚｏｎ（Ｔｅｎｏｖａ　ＳｐＡ）．Ｔｈｅ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｅｈｅａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｏｔ　ｈｅｅｌ　ｉｎ　ｓｕｐｅｒｓｉｚｅｄ　ＥＡＦ　图２　出钢周期内的加料与功率曲线　Ｆｉｇ．２　Ｃｈａｒｇｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｃｕｒｖｅｓ　ｗｉｔｈｉｎｇ　ｔａｐｐｉｎｇ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　４　建议　为保证康斯迪电炉的工艺顺畅，经过对该电炉　在本工程的设计、施工与安装、调试过程中一些特点　的考虑，对今后康斯迪电炉的应用提出几点建议。　（１）合格废钢在车间内的周转，特别是保证废　钢在康斯迪传送带上的不问断供应，是控制废钢物　流的关键。　ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＭＰＴ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０１１，（３）：８２～９１．　［２］罗家顶，何勇，等６０ｔＣｏｎｓｔｅｅｌ（康斯迪）电弧炉泡沫渣冶炼的＿＝【＝＝艺　实践分析［Ｊ］．现代机械，２０１１，（１）：６３～６６．　［３］Ｄｒ．Ｈｅｎｎｉｎｇ　Ｓｃｈｌｉｅｐｈａｋｅ，Ｃａｒｓｔｅｎ　Ｂｏｒｎ，ｅｔｃ．Ｈｅａｔ　Ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ＥＡＦ　ｏｆ　Ｇｅｏｒｇｓｍａｒｉｅｎｈｕｔｔｅ［Ｊ］．Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１　１，　（５）：３３０～３３５　（２）康斯迪传送带上布料的均匀与布料制度　（料层轻、中、重废钢的搭配等）对一炉钢的冶炼操　作影响非常大，是缩短冶炼时间、优化供电、吹氧模　型时不应忽视的重要参数。　（３）优质原材料，如优质废钢与生铁、优质电　［４］花皑，吴培珍．在电弧炉中连续炼钢作业的康斯迪Ｔ艺［Ｊ］．工业　加热．２００２．（３）：４３　４７．　极、优质碳粉、优质石灰等散状渣料，是冶炼优质钢　６１