量子电炉最新技术及对废钢产业的贡献和要求

我是来自福建鼎盛钢铁公司量子电炉厂的炼钢专业人员曹亚林，我今天汇报的题目是量子电炉最新技术及对废钢产业的贡献和要求，我将从下面三个方面来阐述电炉炼钢生产过程中如何控制成本，增加企业效益，请多多指教。
 

电弧炉以废钢为主要原料，具有短流程、碳排放低和污染少等优点，因此，应当重视开发废钢预热和连续加料、全废钢高效电弧炉、电弧炉余热回收、生态型电弧炉等技术和装备。

目前电炉按加料型式分为四大类：

1、传统常规开盖式电炉

2、Consteel电炉

3、量子电炉（EAF Quantum）

4、绿色环保电炉（日本Ecoarc）
 

电炉炼钢生产过程中的成本主要是钢铁料成本、电极消耗成本、电价成本三部分组成。

1、降低三大消耗有许多措施，但只能改善指标不能改变电炉和转炉成本上的差异

2、要改变唯一办法就是采用世界最先进的电炉冶炼设备和技术

     量子电炉电炉炼钢革命性的转变

    选择最先进的电弧炉设备和技术是电炉存在和发展的前提条件，也是和转炉竞争的必要条件

1、 电炉是废钢最大的用户，电炉的发展必定会带动废钢产业的蓬勃发展

2、量子电炉从冶炼时间、钢铁料消耗、电耗等指标已和转炉相差无几，理论上可以取代转炉

3、电炉是绿色环保型产业，具有短流程、碳排放低、污染少、投资省、占地面积少等转炉不具备的优势

4、在国家环保和碳排放等高压政策下，焦化、烧结等高污染行业受到严格控制，电炉相比长流程炼钢必会得到国家政策的扶持

量子电炉是由德国普瑞特公司采用西门子和奥钢联技术全套引进的目前世界最先进的电炉，主要设备包括：废钢上料斜桥、电极横臂、电炉本体、FAST虹吸出钢系统、电炉氧枪系统、炉壁烧嘴系统、电器控制系统、水冷控制系统、液压调节控制系统等。电炉除尘采用狗屋形式，达到超低排放，粉尘排放浓度小于10mg/m3。

主要优点：

1）冶炼电耗≤280kwh/吨钢；

2）加料到出钢时间＜40min；

3）加料、出钢及出钢口填充均在通电条件下进行；

4）100%废钢预热，能量直接回收减小了变压器容量；废钢预热温度达700°，废钢预热温度每提高100°，吨钢电耗可下降20KWH

5）先进无渣出钢系统(FAST—虹吸设计)，减轻LF炉负担，降低LF炉电耗

6）创新性设计的废气处理系统优化了环保效果；

7）以最低的闪变达到真正的平熔池操作，即使在弱电网的条件下也能达到高产能；

8）总生产成本降低20%；

9）全自动方案，无天车动作，降低了移动荷载的危险性。

量子电炉同普通电炉比较

1、冶炼时间减少20min，缩短30%，平均冶炼时间≤40分钟 /炉，普通电炉为60分钟/炉

同一公称容量量子电炉比普通电炉年产钢量增加53%

   废钢用量增加58%

2、量子电炉比普通电炉冶炼电耗下降120kwh/吨钢

   下降30%，低于280kwh/吨钢，普通电炉为400kwh/吨钢

3、同一类型废钢量子电炉比普通电炉钢铁料消耗下降         50-60kg/吨钢，达到1086kg/吨钢，废钢回收率提高3-4百分点，普通电炉为1137kg/吨钢

4、量子电炉炉容比普通电炉大20%以上，留渣、留钢量大，炉下渣量减少15%，降低了含铁元素损失

  5、墨西哥Tyasa钢厂2014年120t量子电炉投产，是世界上唯一正在生产的量子电炉，到目前没有出现任何大的设备和生产事故

6、量子电炉具有炉顶氧碳喷枪和高效的底吹技术，能保证很好的泡沫渣和控制渣中Feo含量，提高废钢收到率，根据墨西哥Tyasa钢厂经验数据，轻薄废钢收到率＞88%，重废收到率能达到93%

量子电炉对废钢的要求

1、废钢堆比重在0.8-0,9t/m3，过重或过轻都会影响电炉指标

2、单体废钢尺寸不大于1500mm，重量不超过500kg

3、在保证废钢堆比重的前提下，废钢可轻重搭配使用或采用同一固定的废钢料型

4、废钢内不能有密闭物和爆炸物，有害元素不能超标

5、废钢干燥 减少热量损失

6、废钢杂质少

量子电炉在设备和技术方面保证了产量增加、钢铁料消耗和电耗的降低

（一）量子电炉比普通电炉产量增加53%，废钢用量增加58%

1、升降机系统装入废钢

利用带溜槽的升降机系统将废钢从地下倾卸站装入电弧炉不需要使用天车或废钢料篮。根据准确的冶炼周期和加料时间，可以采用全自动操作。

1、炉体液压倾动装置

  稳定可靠

  便于检修

  倾动角度小

2、快速炉壳更换装置

  创新设计通过钢包车炉体可整体移出

炉体更换40min完成

提高电炉作业率增加产量

    4、70%的留钢量提高了冶炼节奏

5、精炼组合烧嘴RCB

专利技术

氧气利用率高

废钢快速熔化

集束火焰

6、底搅设备

设置5个吹气口，布置在炉底上、并与炉顶氧枪及电极避开。效果：可缩短通电时间2~3min、减少电耗10~15kWh/t。

7、量子电炉对废钢的要求

  严格废钢搭配

  严格废钢布料

  严格废钢分拣

（二）冶炼电耗280kwh/吨钢，缩短和转炉成本差距 带动电炉炼钢发展，普通电炉电耗400kwh/吨钢

1、竖井系统

  干燥废钢水分

可燃物质充分燃烧

废气全部通过废钢进入除尘系统 充分利用

废钢预热700°电耗降低120kwh/吨钢

上小下大保护水冷板有效收集烟气

密封除尘效果好

2、竖井系统对废钢的要求

  废钢堆比重0.8-0.9t/m3 保障换热面积和废气通畅

废钢干燥 减少热量损失

  废钢尺寸小于1.5米 重量小于500kg

  废钢杂质少，无密封爆炸物

3、手指系统

 快速加料

灵活可靠

独特密封

安全防护设计

4、氧碳枪顶吹系统

 顶吹氧气利用率高

搅拌效果强

喷碳效果好

实现电炉溅渣护炉技术

不易烧枪

泡沫渣效果好

5、真正的平熔池操作

电极不接触废钢

电弧稳定热效率高

电极消耗低0.9kg/吨钢

冶炼时间短

噪音低

（三）钢铁料消耗1086kg，基本达到转炉水平 普通电炉1136kg

1、平熔池操作

炉顶氧枪氧气不接触废钢，减少废钢吹损

先进的泡沫渣工艺和底搅技术降低了渣中Feo含量

无钢渣飞溅减少钢铁料损失和设备损坏

2、普瑞特专利技术出钢FAST烧嘴系统

钢水保持高温液体状态

3、FAST虹吸出钢系统

虹吸无渣出钢

降低钢铁料消耗1%

减少LF负担 降低合金消耗

出钢口通电填充

（四）先进的废气处理技术

  超低排放≤10mg/m3

  超前的废气收集理念

  二次燃烧室和活性炭吸附装置有效降低二噁英等有害物质含量

  余热锅炉

  余热发电
 

量子电炉对废钢要求更加严格和精细，剪切料、粉碎料、小型重废是量子电炉首选，废钢堆比重0.8-0.9t/m3是不变的要求

废钢是电护炼钢主要原料之一，钢铁企业由于场地和成本考虑，基本取消了大型的废钢加工设备可以说，如果没有一定的废钢质量保证,就不可能实现优质、高产、低消耗。量子电炉对废钢质量的要求表现为以下几点：

废钢料洁净的要求

废钢如果含有泥沙和铁锈，在冶炼中就会增加渣量，降低回收率和炉渣碱度，加剧了对碱性炉墙的侵蚀，对电炉炉体寿命带来不利影响。

如果废钢炉料少带入1%的泥沙夹杂，就相对可少造1%的渣量，可节电4kW·h/t。同样，炉料回收率每提高1%，将可降低冶炼电耗4kW·h/t。此外，生锈的废钢含有不少结晶水，在冶炼中由于受热分解，因此，铁锈多不仅会导致钢液中的含氢量增加，直接影响钢的质量，而且会降低废钢和合金元素的回收率。

由于量子电炉废钢是装入竖井内进行预热的，竖井容积小约70m3，全部是水冷板没有耐材，所以废钢内严禁混有密封容器和爆炸物，否则会对竖井设备造成严重伤害。

废钢料干燥度的要求

如果入炉原材料含有大量的水份，对钢质量带来影响也是明显的，而为了排除水份，还直接影响到电耗的升高。根据理论计算，要排除炉料中1%的水份，最少要增加7Kwh/t的电能。尤其在南方，由于雨水多、天气潮湿，废钢容易生锈，造成熔化时火焰大、熔清渣量多、废钢回收率低、冶时延长、电耗升高。

量子电炉高温烟气全部由竖井出口排出，如果废钢内水分含量大，水分吸收大量烟气温度，造成烟气温度低，竖井内废钢预热温度下降，直接影响量子电炉指标，而且造成除尘设备的损坏和环保压力增加。

废钢料中化学成分的要求

冶炼中对入炉废钢的化学成份应基本明确、且力求稳定。如果废钢来源不明，没有合理分类，其化学成份难于掌握，经常易造成产品有害元素超标，钢水报废。

量子电炉公称容量150吨，钢水报废损失巨大。后道工序为ESP（无头带钢连铸连轧）中断，成本增加和影响难以估算，会对废钢供应商产生无法弥补的后果。

废钢料重量和外形尺寸的要求

入炉废钢的重量和外形尺寸是有严格的要求。在电炉冶炼中,作为轻型废钢，其尺寸越小，则堆比重越大，电弧就越稳定，热效率也就越好，电极也不易被折断，从而可减少装料次数，缩短熔化时间，节约用电。

量子电炉竖井容积小约70m3，竖井上部打开进行装料，开口尺寸为4000mm×5000mm，尺寸大废钢无法加入竖井中，如果尺寸长的废钢集中在一起会相互搭接堵在加料口，而且竖井无法压料，只能停电人工处理，竖井上部加料口为19m高，连接四孔烟气出口，劳动强度和工作环境恶劣，影响生产效率。废钢尺寸过大影响堆比重，增加加料次数，影响生产节奏。竖井高度为5m，下部为手指密封装置，如果废钢单重过大，垂直下落冲击力大，会造成手指装置损坏。

量子电炉要求废钢长度≤1500mm ，单重≤500kg
 

  炼钢原材料精料化是炼钢过程的关键点，高质量洁净钢的生产加强对入炉废钢的质量管理是十分重要的。

1、严把废钢入口关

  采购人员要严格把好废钢采购关，要全面分析其真正的质量，凡进场废钢必须严格检查验收。

2、入炉废钢比例合理、分类堆放

量子电炉由于竖炉加料方式，在不同冶炼时期对废钢堆比重要求是一致，要求的废钢搭配方式也是不变的，唯一变化是冶炼不同钢种对合金废钢加入量有严格的规定。

3、严格废钢外形尺寸

   对尺寸过长、过大的废钢必须经过加工切割后才能入炉，以减少加料次数改善冶炼条件，轻薄废钢尺寸越小越好，做到废钢等级标准化、废钢尺寸统一化，废钢成分一致化，废钢物流合理化，废钢入炉比例合理化。

4、废钢资源再开发利用

根据废钢尺寸、厚度不同可以进一步深加工，将含有不易氧化的元素Cr、Cu、Zn、Ni、Ti、Mo等稀有、贵重合金含量高的废钢分类集中，在冶炼品种和高附加值钢种生产中使用。

5、与合格稳定的废钢供应商合作

  寻找产品信誉好，质量高且稳定，有一流的售后服务。不断研发和创新的废钢供应商。在全国都有一定的影响力和知名度，长期做到精细化管理，严格废钢分类、等级、高合金废钢管理等供应商，给与优质的服务，增加钢厂和废钢行业的亲和力，做到合作共赢。