傳統的電弧爐,通常都是采用出鋼槽出鋼。出鋼前需先扒渣或在出鋼后以倒包的方法除渣。這樣進入精煉的初熔鋼水就難于達到純凈無渣,且除渣操作繁重,能量損失也較大。80年代初期,由西德蒂森公司和丹麥DDS公司研制的第一臺采用偏心爐底出鋼的電弧爐,使出鋼時間縮短,鋼水溫度降低較少,延長了爐襯壽命,節約了能源。尤其實現了無渣出锏,精煉爐的精煉效果明顯改善,此后,西歐一些鋼廠以及我國相繼采用了這一新技術。
出鋼時先將爐子前傾10°再打開出鋼口;在爐渣卷入前將爐子搖回,終止出鋼。通常爐內留鋼10%~15%。與常規電弧爐出鋼比較,偏心底出鋼有如下優點:
(1) 常規出鋼傾角40。,而EBT法出鋼只需10°,爐壁水冷面積可擴大到90%,耐火材料費用降低50%;
(2) 出鋼流短、緊湊,只需2min,出鋼溫度僅降30%;
(3) 減輕對包壁的沖擊,包襯壽命提高20%~40%;
(4) 降低鋼水吸氣量;
(5) 冶煉時間縮短,電耗和電極消耗都有降低。
上述因素綜合起來每噸鋼可減少直接費用2~3美元。
隨著爐外精煉裝置的普及,國外改為EBT的多達40%,主要爐中的比率達到93%。由于EBT的特征是斷渣容易,流入鋼包的氧化渣易控制,所以有利于鋼包還原精煉,包襯的熔損也減輕。采用偏心爐底出鋼,實行留鋼操作可以防止爐渣流入鋼包,改善爐外精煉效果,與采用出鋼槽出鋼相比優點如下:(1)偏心爐底出鋼的傾角減少20°~30°;(2)短網長度縮短 2m有利于提髙輸入功率;(3)縮短出鋼時間;因縮短出鋼流程和減少散流,減少二次氧化; (4) 出鋼溫降,減少30 ℃;(5) 節電20~25kW * h/t。
EBT出鋼,由于留鋼留渣操作提高了精煉效果。因為氧化性爐渣對精煉有以下不利因素: (1)降低脫氧、脫硫效果,增加脫氧劑消耗;(2) 降低合金收得率,使化學成分不穩定;(3) 在真空處理時,易造成溢渣現象降低包襯壽命。
2-71 EBT電爐技術經濟效益
超高功率偏心爐底出鋼電爐OiBT—UHP)爐體結構與出鋼口示意圖,如圖2-72所示。 普通電爐出鋼口在側壁,而偏心爐底出鋼口設在爐墻鼻狀部分的底部,其爐底出鋼系統與鋼包水口相似。
由于取消原有電爐的出鋼槽?毗鄰出鋼一側的爐殼另設一出鋼箱,其內部砌筑耐火材料,構成一個具有一定空間的小熔池與大熔池相互連通。 出鋼口垂直地安裝在小熔池底部,利用出鋼口開閉機構和爐底傾動裝置,不僅能順利出鋼,而且能夠把部分鋼水與全部爐渣留在爐內。 EBT法一般采用爐內殘留氧化渣,同時留鋼的操作,因此,它比一般電爐的爐床深、底吹時攪拌效果也好。
EBT電爐工藝最大的特點是留鋼留渣作業,為此一個合理的EBT電爐型,既要適當增加鋼、渣接觸面積,又要保證熔池中的冶金反應順利進行。該電爐與槽式出鋼電爐相比,EBT 電爐結構具備的特點如下:
(1)在出鋼側安裝出鋼箱代替出鋼槽。出鋼孔開在出鋼箱頂端的底部。出鋼孔大小應能保證鋼水有一定的流速,在規定時間內將鋼水出完。
(2) 出鋼箱上面有水冷蓋板,蓋板上正對出鋼孔處開圓洞,便于清理出鋼口和填料。從便于檢査維修考慮,出鋼箱短一點好;從冶金效果來看,出鋼箱越短越好。
(3)出鋼箱高度在滿足一定傾角悄況下,使鋼水不接觸其頂蓋。
(4) 在出鋼箱與爐體的相貫處裝有水箱,便于支撐爐體上部的耐火材料。
(5)要求鋼渣即能留得住又能出得凈,必須考慮適當的傾角度。因此,爐底應為平坦、均勻的淺盆狀,其內表面為兩個球面和一個斜面的組合面。
A EBT出鋼系統組成與操怍
現代UHP電爐底出鋼口由內外兩層組成,外層為套磚、內層為管磚,還包括尾磚、座磚、充填料,組合為EBT出鋼口系統,所用耐火材料如圖2-73所示。
爐底出鋼口用耐火材料
EBT出鋼口系統用磚材質如下:
(1) 套磚:出鋼口外層由4節長約203mm的鎂質或加電熔鎂砂的鎂碳質套磚(袖磚)硇筑而成,
(2) 管磚;管磚孔徑尺寸應根據爐子容量、出鋼時間等因素決定,一般內徑為140~260mm,出鋼口管磚主要為鎂碳質。在管磚和套磚之間(管磚周圍)使用鎂質干式搗打料充填。
(3) 尾磚:位于出鋼口下部的尾磚(端磚)使用石墨 質或鎂碳質。尾磚下部為一擺動式絞鏈蓋板,出鋼口用此蓋板密封,蓋板一般為石墨質材料,通過壓縮空氣推動往復式氣缸,使蓋板沿水平旋轉軸作旋轉運動以啟閉出鋼口。通常還配有手動操作手柄,以防氣動失靈時使用。
(4) 座磚有碳磚或碳化硅磚。
電爐在裝料之前,將石墨質蓋板封住出鋼口,出鋼口內填入適當的干狀耐火顆粒料(鎂撖欖石砂等)再裝料進行熔煉。熔煉期接觸鋼水的充填料被輕度燒結,下部仍為干狀散狀料。出鋼時,傾斜爐體打開蓋板,出鋼口中下部松散料掉落,上部經輕度燒結的耐火填料在鋼水靜壓力下被穿透,鋼水流出,進入爐下的鋼包內。
出鋼時先將爐子前傾10°再打開出鋼口;在爐渣卷入前將爐子搖回,終止出鋼。通常爐內留鋼10%~15%。與常規電弧爐出鋼比較,偏心底出鋼有如下優點:
(1) 常規出鋼傾角40。,而EBT法出鋼只需10°,爐壁水冷面積可擴大到90%,耐火材料費用降低50%;
(2) 出鋼流短、緊湊,只需2min,出鋼溫度僅降30%;
(3) 減輕對包壁的沖擊,包襯壽命提高20%~40%;
(4) 降低鋼水吸氣量;
(5) 冶煉時間縮短,電耗和電極消耗都有降低。
上述因素綜合起來每噸鋼可減少直接費用2~3美元。
隨著爐外精煉裝置的普及,國外改為EBT的多達40%,主要爐中的比率達到93%。由于EBT的特征是斷渣容易,流入鋼包的氧化渣易控制,所以有利于鋼包還原精煉,包襯的熔損也減輕。采用偏心爐底出鋼,實行留鋼操作可以防止爐渣流入鋼包,改善爐外精煉效果,與采用出鋼槽出鋼相比優點如下:(1)偏心爐底出鋼的傾角減少20°~30°;(2)短網長度縮短 2m有利于提髙輸入功率;(3)縮短出鋼時間;因縮短出鋼流程和減少散流,減少二次氧化; (4) 出鋼溫降,減少30 ℃;(5) 節電20~25kW * h/t。
EBT出鋼,由于留鋼留渣操作提高了精煉效果。因為氧化性爐渣對精煉有以下不利因素: (1)降低脫氧、脫硫效果,增加脫氧劑消耗;(2) 降低合金收得率,使化學成分不穩定;(3) 在真空處理時,易造成溢渣現象降低包襯壽命。
2-71 EBT電爐技術經濟效益
超高功率偏心爐底出鋼電爐OiBT—UHP)爐體結構與出鋼口示意圖,如圖2-72所示。 普通電爐出鋼口在側壁,而偏心爐底出鋼口設在爐墻鼻狀部分的底部,其爐底出鋼系統與鋼包水口相似。
由于取消原有電爐的出鋼槽?毗鄰出鋼一側的爐殼另設一出鋼箱,其內部砌筑耐火材料,構成一個具有一定空間的小熔池與大熔池相互連通。 出鋼口垂直地安裝在小熔池底部,利用出鋼口開閉機構和爐底傾動裝置,不僅能順利出鋼,而且能夠把部分鋼水與全部爐渣留在爐內。 EBT法一般采用爐內殘留氧化渣,同時留鋼的操作,因此,它比一般電爐的爐床深、底吹時攪拌效果也好。
EBT電爐工藝最大的特點是留鋼留渣作業,為此一個合理的EBT電爐型,既要適當增加鋼、渣接觸面積,又要保證熔池中的冶金反應順利進行。該電爐與槽式出鋼電爐相比,EBT 電爐結構具備的特點如下:
(1)在出鋼側安裝出鋼箱代替出鋼槽。出鋼孔開在出鋼箱頂端的底部。出鋼孔大小應能保證鋼水有一定的流速,在規定時間內將鋼水出完。
(2) 出鋼箱上面有水冷蓋板,蓋板上正對出鋼孔處開圓洞,便于清理出鋼口和填料。從便于檢査維修考慮,出鋼箱短一點好;從冶金效果來看,出鋼箱越短越好。
(3)出鋼箱高度在滿足一定傾角悄況下,使鋼水不接觸其頂蓋。
(4) 在出鋼箱與爐體的相貫處裝有水箱,便于支撐爐體上部的耐火材料。
(5)要求鋼渣即能留得住又能出得凈,必須考慮適當的傾角度。因此,爐底應為平坦、均勻的淺盆狀,其內表面為兩個球面和一個斜面的組合面。
A EBT出鋼系統組成與操怍
現代UHP電爐底出鋼口由內外兩層組成,外層為套磚、內層為管磚,還包括尾磚、座磚、充填料,組合為EBT出鋼口系統,所用耐火材料如圖2-73所示。
爐底出鋼口用耐火材料
EBT出鋼口系統用磚材質如下:
(1) 套磚:出鋼口外層由4節長約203mm的鎂質或加電熔鎂砂的鎂碳質套磚(袖磚)硇筑而成,
(2) 管磚;管磚孔徑尺寸應根據爐子容量、出鋼時間等因素決定,一般內徑為140~260mm,出鋼口管磚主要為鎂碳質。在管磚和套磚之間(管磚周圍)使用鎂質干式搗打料充填。
(3) 尾磚:位于出鋼口下部的尾磚(端磚)使用石墨 質或鎂碳質。尾磚下部為一擺動式絞鏈蓋板,出鋼口用此蓋板密封,蓋板一般為石墨質材料,通過壓縮空氣推動往復式氣缸,使蓋板沿水平旋轉軸作旋轉運動以啟閉出鋼口。通常還配有手動操作手柄,以防氣動失靈時使用。
(4) 座磚有碳磚或碳化硅磚。
電爐在裝料之前,將石墨質蓋板封住出鋼口,出鋼口內填入適當的干狀耐火顆粒料(鎂撖欖石砂等)再裝料進行熔煉。熔煉期接觸鋼水的充填料被輕度燒結,下部仍為干狀散狀料。出鋼時,傾斜爐體打開蓋板,出鋼口中下部松散料掉落,上部經輕度燒結的耐火填料在鋼水靜壓力下被穿透,鋼水流出,進入爐下的鋼包內。
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