上海冶金设计-电炉冶炼兑铁水技术及设备新结构的分析.docx

12上海冶金设计1997年第2期

电炉冶炼兑铁水技术及设备新结构的分析

杨孝永

内客提要

A本文主要对当今世界上电炉冶炼采用热装铁水技术时，在理论上对其兑铁水的各种方式的优缺点和相关的设备结构作一分析，指出采用电炉热装铁水既利用了铁水的物理能，又利用了铁水中含碳量高的化学能，使电炉能耗大大降低，并且也提高了钢水的纯净度。另外选用铁水包小车方式兑铁水对减少电炉治炼时的热损失，减少兑铁水时的飞溅，减少铁水对电炉炉底耐材的冲击都是极为有利的。

1引言

随着当今世界上科学技术的迅速发展，这几年来电炉炼钢技术又有了很大的发展，世界上许多大的钢铁公司、大型冶金设备设计制造公司正在不断地研制、开发、建设各种投资省、效益高、产品质量好的专业化的生产体系，以满足用户的需要。在我国也一样.随着改革开放的不断深入，国民经济综合国力的进一步增强，钢铁产品的需求量越来越大，而同时对产品的价格、质量又提出了更高的要求，要求质优价廉，从而来满足市场竞争的需要。

为此目的、近几年来国内各厂家都从国外引进最先进的电炉生产技术和设备，包括直流电弧炉技术、竖炉技术、热装铁水技术、废钢预热技术等。这些新技术若及时地进行消化分析，对我们今后在国内进行大型电炉炼钢工程的设计时，对工艺流程的选择，设备结构的选择都是很有帮助的。

关于直流电弧炉技术的优越性，以及废钢预热、竖炉等技术及设备新结构方面国内外同行都已经发表了许多论文和专著,本文在这里仅就兑铁水的方式在理论上对其优缺点作一分析，并对其相关设备的结构、运动

作一分析。并指出采用新的兑铁水技术，新的设备结构对降低冶炼能耗、减小冶炼时热能损耗、减少铁水的飞溅和对水冷炉壁、炉底耐材的冲击都是很有意义的。

2兑铁水新技术及设备新结构

2.1问题的提出

随养电炉的大型化和电炉产钢的比例增大.废钢的需求大量地增加。根据美国世界钢动态研究组织发表的中期预测[1]认为到2000年全世界废钢市场雪求量达3.55亿t/a,比月前增加42%。而届时废钢供应将短缺1.1亿t/a。在国外有的国家除收集工厂本身返回交钢外，大量收集社会废钢，象报废的汽车、船舶、家用电器等。也有的国家选用部分海绵铁象HBI、DRI作为炼钢的原料。而在我国既缺少上述部分的废铁又缺少象HBI、DRI这种原料。近几年来各地都在兴建大型电弧炉，导致度钢原料奇缺.需要大量地从属外进口，而几个格也急引地上扬。国外进口价目前已达成$180～$190/t[1]。与此相反，由下同内新建的电炉一般都是从改造旧的氧气转炉着手，都有铁水供应的条件。所以用部分热装铁水来代替废们是一种既适合我式国情、又非常经济的工艺方案，它既

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可利用铁水的物理能，又可利用铁水中高含碳的化学能：使电炉冶炼能耗大大降低，又大大提高了钢水的纯沾度，避免了废钢多次冶炼后钢水中有害金属元素的积累。

2.1.1铁水物理能的利用

由参考文献[2]、[3]可以得到有关铁水带入炉内的热能的计算。

当铁水温度为1300℃~1400℃时，热焓为1221MJ/t铁水。

那么对于100t电炉，如果考虑兑35%的铁水，这时铁水带入炉内的热能相当于118.8kWh/t钢。

2.1.2铁水的化学能利用

由于高含碳的铁水加入炉子后与氧发生碳氧反应，生成大量的热能，可由参考文献[3]、[4]中关于碳的氧化放热公式进行计算。带入炉内的铁水化学能与铁水中的碳含量和铁水总加入量成正比，并且在1200℃的温度下通过氧气吹炼，Ikg的碳氧化生成CO时放出的热量为11299kJ。

同样对于100t电炉，如果考虑兑35%的铁水，而且此时铁水中含碳量为4%时，那么带入炉内的化学能为每吨钢43.04kWh。当然这个可以通过喷碳粉或原料中配焦炭和生铁块来达到。

关于铁京成分和温度对带入炉内吨你热量的影响见图1。

山零电炉冶炼热装铁水有如此好的经济效益，因面许多国家正在不断地尝试这种工艺。南非的Iscor、法国的Unimetal、日本的Daiwasteelcorp、比利时的Cockerill以及中国的安阳钢铁公司都有电炉兑铁水的经验。但是它们兑铁水的方式各有不同，