南钢电炉高效低成本生产的探索

武爱萍

（南京钢铁有限公司，江苏 南京 210035）

近年来，我国钢铁产能从大力发展到目前的产能过剩，一些钢铁企业效益不理想，如何应对这些问题，才能使我国钢铁工业持续发展，南钢电炉同样面临这些困境，在此发展过程中，不断创新，不断改造，引进新技术新设备，不断优化产品结构，打造出一条高效低成本的特钢生产线[1]。

1 南钢电炉简介

南钢电炉由90年代从达涅利引进的当时最先进的技术，设计产能为40万t；主体设备包括：1座70t超高功率偏心炉底电弧炉，1座70tLF精炼炉，配套1台R8m五机五流连铸机，主要生产130*130mm2小方坯普碳钢。南钢电炉除了原先采用的偏心炉底出钢技术、泡沫渣埋弧冶炼技术、二次燃烧技术等等，现在拥有普莱克斯转化技术、连续加铁水技术、烟气余热回收技术、供电供氧优化技术、智能化取样、测温、快分技术等等，为实现高效低成本的目标提供保障[2]。

2 创新、改造，实现高效低成本目标

2.1 “双加”改造

随着电炉技术的不断发展，南钢电炉2000年实施了“双加”改造，电炉在变压器功率不变的条件下由70t改造为100t，增加了一台VD真空脱氧脱气炉，引进意大利达达涅利公司合金钢小方坯连铸机，当年钢产量突破60万t，成功开发生产优钢产品40多个。

2.2 加大、加快电炉断面改造

电炉厂产品断面最初仅为130×130mm2，随着市场的变化，产品结构的优化，轧制要求必须有一定的压缩比，对断面不断进行优化，增加断面150×150mm2、150×220mm2、175×220mm2；ø150mm、ø160mm、ø180mm、ø200mm、ø210mm等圆坯，以满足不同产品、不同规格的质量需求。

2.3 精炼炉、真空炉双工位改造

随着钢铁市场对钢材质量要求越来越高，精炼时间、VD处理时间直接影响钢种内在质量，为了品种质量和产量的提高，确保高品质要求产品精炼时间大于40min以上，确保真空处理时间能够大于30min，确保静搅时间大于25min。为提升钢水内在纯净度，减少钢中夹杂物，不断完善装备，多次改造，目前为2台LF炉，2台双工位VD炉，为电炉从普钢向特钢转型提供保障。

2.4 兑铁水技术的多次改造

高温铁水的兑入是实现高效低成本生产的有效措施之一。兑入热铁水可带入大量的物理热，可相应减少废钢融化时间；有助于强化冶炼技术，提高冶炼效率；减少或消除有害元素对钢性能的影响，提高钢种质量。首次改造，铁水加入量约300kg/t左右，电炉电耗降为293kwh/t，电极消耗降为1.21kg/t。随着公司的发展需求，1#、2#大高炉的相继投产，使得铁水量富余很大，只能铸铁；为改善这种局面，有效利用好铁水，电炉厂进行了多吃铁水的技术改造。铁水加入量从约300kg/t增加到550kg/t～700kg/t；首先节约了铁水铸铁成本，同时大大改善电炉钢铁料入炉状况，加料次数由一次铁水二次废钢，大部分改为一次铁水一次废钢，减少冶炼过程中热损耗，同时满足电炉厂生产各种新品的需要，以降低电耗、电极消耗来降低成本。相继又创新出连续兑铁水技术，连续兑铁水不仅改善了冶炼条件，而且减少了旋开炉盖次数，每次可减少热损失2000kwh，同时减少了辅助生产时间。电炉电耗、电极消耗以及产能得到大幅度改善。

2.5 大方坯连铸机的增加与改造

大方坯连铸机（断面：320mm×480mm、320mm×420mm）的增加，使得电炉的生产能力得到充分的发挥，产能由增加前的80万t/年向100万t/年的迈进；18年实现了大方坯加流改造，由3机3流改造为4机4流，月产稳步超10万吨，高品质品种得到大幅提升。

2.6 同钢种异断面混合浇注

在市场不景气期间，产品零散、多规格订单大幅增加，很多无法合并使用同一断面生产，为满足客户需求，必须生产。由于生产此类订单连浇炉数短，换组和换断面准备时间增加，且金属收得率大幅降低，造成生产效率大幅降低，生产成本大幅增加；为解决此问题，专业人员发挥创新思维，创新出同钢种异断面混合浇注的方法；在一级系统中将各流按各自断面原来的工艺参数事先录好，包括结晶器软水、二冷各段水流量、结晶器电磁搅拌等；同时，各流按断面选择相应的振动模式、拉速及末搅参数。不同断面的坯料分开堆放，各断面正常坯料（不包含头、尾坯和异常坯）按炉次和断面进行区分。这一技术在转炉生产中等到了推广应用[1]。

2.7 异钢种同断面连续浇注

由于品种订单少、种类多，造成连浇炉数少，频繁换组，严重影响生产效率。通过对不同钢种技术要求的研究，对成分有重叠、浇筑要求相似等相关钢种进行混浇，对不同钢种混浇段进行不同的处理，判废、改判以及降级处理等，极大地节约了换组及准备时间，提高了钢水收得率，相应的辅助材料耐材等成本大幅降低，减少一组中包就降本3.3万元[4]。

2.8 烟气余热预热回收技术

采用电弧炉烟气余热回收技术，不仅可有效地利用炼钢过程中产生的大量烟气余热，还可以降低除尘尾部温度，减少废气排放，降低废气处理成本。

电炉生产冶炼产生的高温废气由电炉第四孔经二次燃烧后从沉降室顶部引出，送入余热回收装置进口的总管，经总管分别进入三组并联的换热系统，经由余热回收系统产出不同压力的蒸汽，冷却后的烟气进入除尘系统处理。余热回收后的高压蒸汽供VD使用，有效降低供VD蒸汽的燃气锅炉的煤气使用量0.06Gj/t钢，降本1.74元/t钢，低压回收蒸汽一方面供生活澡堂使用，另一方面供冬天取暖使用，实现了电炉烟气余热的循环利用，达到清洁生产以及降本目标。

2.9 连铸坯热装热送技术

连铸坯热送热装技术可充分利用热钢坯的物理热，比常规冷装炉加热工艺可节能约80%左右，还可提高成材率1%左右，缩短生产周期，大大提高了工作效率。目前大方坯热装热送量4.2万t/月左右，约占大方坯70%；小方坯热装热送量0.45万t/月左右，约占小方坯10%，小方坯热装热送还有待进一步提高。

2.10 优化电炉供氧工艺降低电炉冶炼电耗

根据不同铁水条件，制定相应电炉供氧制度。在铁水使用量达到70t每炉的生产条件下，电炉冶炼前期按该生产模式进行冶炼操作，在电炉冶炼中期达到脱碳高峰时，控制供氧强度，停用一只集束氧枪，减缓碳氧反应速度，只使用两只集束氧枪供氧脱碳，两只集束氧枪供氧3min～5min以后，再恢复3只集束氧枪正常供氧。适当延长脱碳期，避免脱碳高峰时碳氧反应过于激烈产生的热能超出废钢吸热极限，大量高温烟气被除尘系统吸走导致不必要的浪费。

2.11 智能化取样、测温、快分技术的应用

电炉自动取样测温机械手的引进，不仅在电炉供电供氧的同时可以进行取样测温操作，而且可以降低工人劳动强度，测温取样位置更加精准，样品成分、钢水温度更具有代表性；节约了人工取样测温的时间2min/次，降低了停等取样测温的能源浪费。

电炉全自动快分设备的引进，旨在减少成分化验等待时间，杜绝人为化验导致的化验结果波动问题。一键操作，维护简单，快捷精准，可节省冶炼时间0.5min/炉。

2.12 质量控制技术

为确保钢坯质量，连铸采用了液面自动控制、自动开浇技术，中间包连续测温技术、结晶器及末端电磁搅拌技术，二冷全喷雾冷却技术，全保护浇注技术以及大包下渣检测，大方坯还采用了动态轻压下技术以及连续矫直等技术，生产中还采用低过热度恒拉速恒液面浇注工艺技术，可改善甚至消除铸坯内部缩孔疏松等缺陷等。成分控制C±0.01%，Mn、Si、Cr±0.02%；纯净度控制【O】≤10ppm、【S】≤10ppm、【N】≤50ppm，一次合格率达到99.2%，钢水收得率达到96.5%。实现了以轴承钢、汽车机械用钢、合金焊丝、弹簧钢为主打产品的品种结构，在探索的过程中不断创新出《一种控制低碳高硫易切钢中硫化物形态的方法》专利等40多项自主知识产权。

3 总结

总而言之，电弧炉炼钢技术具有自己独特的优势，再加上，配备先进的工艺设备技术，电弧炉冶炼的效率也随之快速提升，冶炼电耗也正在不断下降，炼钢的经济指标得到了大幅度提高。南钢电炉通过设备改造、技术创新，提高品种质量，继续探索高效低成本生产之路，寻求更高更远的发展。