100t竖式电炉炼钢技术及应用
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摘要： 本文主要介绍100t竖式电炉炼钢技术及其应用，主要以安钢100t竖式电炉为例进行说明，对100t竖式电炉在生产中的应用进行总结，目的就是为了该技术更好地发展。
Abstract： This paper mainly introduces the technology and application of steel 100t shaft EAF， mainly taking the 100t FSF for example. The application of 100t shaft EAF in production is summarized and the purpose is to better develop the technology.
关键词： 100t竖式电炉炼钢；安钢；技术；应用
Key words： 100t shaft EAF steelmaking；Anyang Steel；technology；application
中图分类号：TF741 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）35-0291-02
0 引言
我国是能源大国，钢铁产量位居世界前列。电炉炼钢在钢铁工业中占据着很重要的作用。电炉钢产量在二十世纪七十年代时，占据世界钢产量的百分之十四，到现在已经达到百分之三十五了。可见其重要性。现代电炉逐渐采用高科技技术，为了更好地生产率，更高的利用效率和降低成本，电炉正迈向大型化、智能化。
我国最早在九十年代引进和自主开发设计了50t以上容量的电炉，到目前为止，我国已经拥有100t以上的电炉十八座。目前世界上已经投产使用的竖式电炉一共有20座，我国就有六座，其中有安钢100t级一座。本文主要是介绍安钢100t电炉炼钢技术，竖式电炉拥有良好的技术特性。
1 100t竖式电炉介绍
100t竖式电炉采用多项先进技术，比如铁水热装，圆心底出钢等。1999年，100t竖式电炉进行热负荷试车，2001年产钢量达到七十五万吨，超出设计能力八点二万吨，2002年九月生产钢量达到最高。
主要参数：100t竖式电炉的主要技术参数如下：100t竖式电炉的容量为100t，留钢量二十五吨，采用的变压器容量为72MVA，二次电压共11级，第一次是625v，第二次是875V，二次电流（最大可调）60kA，电极直径610mm，装有5个固定式氧油烧嘴，单个氧油烧嘴最大功率3MW。
工艺流程：100t竖式电炉主要就是生产率大，但同时废气热损失最小，这样就能保护环境，符合我国的环保政策和可持续发展，对废钢要分开装，第一炉开始时，要关闭氧油烧嘴，进行精炼，同时关闭指形托架，然后装入下一炉的第一批料。第一炉出钢后，将一部分钢水和渣留下，大约留有百分之二十左右，然后打开指形托架，同时打开氧油烧嘴，把一开始已经加热过的第一篮废钢倒入炉中，在同时加入第二篮料。准备好之后接通电源，开始融化废钢，添加铁水之后的废钢就会起弧。此时第二篮料在炉内的温度也逐渐升高，将它们放入熔池熔清，这种方式就可以实现了百分之百的废钢预热。等到温度合适之后，成分也适合之后就可以出钢了。
2 100t竖式电炉主要技术及生产应用
2.1 废钢预热技术 废钢预热技术能够利用气流中所含的热量和二次燃烧产生的热量，具体过程如下，竖式电炉内废钢流和炉内的高温废气会持续不断的进行运动，而且不是同向的，所以当废气流上升过程中经过竖式电炉里指形托架上的废钢，对废钢进行热传导，达到预热效果。测得废钢经预热后的平均温度达到三百摄氏度，有时最高温度能够达到八百摄氏度。废钢受到预热的同一时刻，也起到了过滤效果，因为废钢能够过滤废气，这也就说明大量的炉尘不需要处理，所以能够在电炉内收的金属的概率也就提高了百分之一左右。与此同时，因为布袋除尘室中炉尘芯的含量几乎达到百分之十，而这些炉尘可以在以后的工序中得到重新利用。
2.2 碳氧枪和泡沫渣技术 碳氧枪中需要吹氧的工具是两个拉瓦尔喷管，两个喷管的最大供氧能力为5000N立方米每小时；其中的一个喷管主要是喷碳，它的喷碳能力最高可以达到80kg每分钟。该技术在熔化初期燃烧碳粉，将熔化炉门口旁的废钢处理速度大大提升，这样就能早点形成泡沫渣，同时温度较低能够为脱磷奠定基础。该技术的主要过程如下，应用碳氧枪进行吹氧，此时，氧气与铁碰撞，发生化学反应，生成一氧化铁，一氧化铁进一步与熔池例的碳发生化学反应，形成很小的一氧化碳气泡，这些小的气泡就会粘附在渣滴上形成泡沫渣。我们来分析一下泡沫渣，它的最佳成份为碱度一点八至二点二，一氧化铁为百分之二十五到百分之三十五之间，一氧化钙为百分之三十五到百分之四十五，二氧化硅的含量为百分之十八到百分之二十二之间。它的发泡高度一般为四百到五百毫米，有时最高竟然到达一千二毫米。想要发泡高度足够高而且温度维持时间长的话，就需要持续喷碳，一般为每分钟二十到三十千克，供氧压力需要达到23MPa，而且供氧流量3000～4000N立方米每小时，碳粉粒度小于等于3mm，这样才能够获得足够的气体生成量，并且实现脱碳速度为每分钟0.07～0.10%。
2.3 氧气——轻柴油烧嘴技术 烧嘴所用的氧气、轻柴油和压缩空气分别由各自独立的系统供应。氧气和轻柴油的比例一般是2.33比1，将两者按照一定比例混合之后，将它们放进烧嘴前部的拉瓦尔管，然后喷射出去，速度为超音速，目的是为了消除炉内的冷点区。该技术需要利用二级计算机，计算机能依据转入的炉料数量，按照供氧供油程序实现对每个烧嘴的操作模式控制，也就是控制流量、压力和氧油比，还包括操作时问，控制的目的就是为了实现最高的热效率实现最低的消耗，氧油烧嘴提供的能量占到总输入能量的百分之十左右，可以看出其节能效果很明显，符合可持续发展原则。
2.4 二次燃烧技术 在对钢进行冶炼的过程中，碳会发生化学反应，其化学公式如下：第一个，2C+O2=2CO—2.85kW·h/kgC，第二个，2CO+O2=2CO2—6.55kW·h/kgC。从这两个公式可以看出，二次燃烧反应产生的热量相较于第一次燃烧反应产生的热量，比第一次高出二点三倍，所以对化学能的利用主要集中在碳的二次燃烧反应过程中。
不过碳的二次反应不是随便发生的，它要受到一定因素的制约：第一，碳的二次燃烧必须小于七百零五摄氏度才行，如果温度高于七百零五摄氏度，那么二氧化碳不能稳定存在。第二，碳的二次燃烧反应必须主要集中在烟气中及渣一气界面，反应热量向炉内低温度的地方进行，是以对流或辐射传热的方式来传递的。碳的二次燃烧反应释放的热量最开始是由烟气所吸收的，然后向废钢传热的。当一氧化碳气流的流速非常低的通过废钢料柱后，会向反方向流动，这样产生的能量会传给废钢。100t竖式电炉的自由空间的二次燃烧主要是依赖指形托架室的台风机和竖式电炉废气出口处的气体分析仪，气体分析仪是分析一氧化碳、二氧化碳、氧气的。然后向竖式电炉内鼓风，从而达到比较充分的二次燃烧。二次燃烧所产生的一氧化碳要经过后燃烧的处理，所谓后燃烧的处理指的就是沉降室上方的氧/轻柴油烧嘴燃烧一氧化碳，而燃烧时依赖一氧化碳的含量的。在燃烧之后能够降低一氧化碳的含量，这样就不会发生爆炸，还能稀释有害气体的含量，使其达到国家环保标准。所以可以看出，二次燃烧之后能够回收更多的能量，常规电炉的能量回收率很低。
2.5 圆心底出钢技术 圆心底出钢技术，其出钢孔的位置位于炉底圆周范围之内，而炉内钢水没有低温区，所以下渣量明显降低，也就意味着能够回收更多的合金，所以与传统的偏心炉底出钢技术相比，该技术具有明显的优势，并且出钢之后，钢包内渣厚一般小于五十毫米。
3 结论
大型电炉有很多种，但是竖式电炉具有更多的竞争优势，因为竖式电炉的废钢预热技术、圆心底出钢技术等能够产生更多的钢，而且对环境污染最小。竖式电炉的应用前景将会更广。
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