加强技术创新,积极开发环保节能型电炉

　　我国电炉钢发展严重滞后于国际水平的现状和原因分析并为发展节能型电炉之，介绍了国际上节能型电炉技术的发展动态。一年多来我国在钢产量增长的同时，电炉在代替被淘汰的平炉中发展加快，且出现了江苏省沙钢集团等节能型电炉的先进典型，但总体上和国际先进水平还有较大的差距。我国现已加人WTO，我们既要为14年艰苦争取的目标实现而欣喜，同时亦要对国际经济一体化带来的市场竞争加剧而有危机感，在加快电炉赶超国际先进水平方面要有全面的认识和具体的措施。因为不仅在电炉钢比和电耗方面有巨大的差距，在环保方面差距亦大，如日本已对电炉烟气中的二恶烷（亦称二恶英）深度进行考核，到2002年12月起对新老电炉均按0.5mgTEQ/i（标准状态下）考核，而我国对电弧炉则尚未提上议事日程，从而电炉赶超国际先进水平的任务是十分艰巨的。

　　赶超国际先进水平必须从本国实际出发和大胆创炉的研究工作。

　　新。为此，介绍NKK开发国际一流水平的ECOARC的概况。

　　2开发经过近年来，国际上在电炉钢节能方面多采取以烟气余热充分预热废钢和喷吹氧气、燃料等化学能代替电能的方式并取得了较好的效果。如在供氧3035m'/t（标准状态下）和废钢预热到800C左右时，电耗可降低到290260kW.M.NKK作为钢铁生产大户和电炉开发制造商鉴于日本节能环保形势的严峻拟开发出节能环保效果更好的电炉。如日本已对电炉烟气中二恶英的浓度进行考核，从2002年12月起不管新老电炉均按<0.5mgTEQ/mH标准状态下）考核，不少电炉厂在后部增加对烟气中二恶英的热分解炉，为此需加补燃装置对烟气升温到85（TC以上，对此拟通过控制烟气中CO的残余量代替补燃量；另1997年通过的1990年降低6%.为此，在保证生产增长的同时需大幅节能，电炉作为高耗能设备尤应率先实施。于是1997年决定开发有广阔市场前景的环保型高效电弧炉，电耗目标为150200kV.h/t.经过1998年的调查研究和单项小型试验后，于1999年建成51电炉并于2000年工试后基本达到200 kWh/t的目标，二恶英浓度亦远低于标准。经模拟计算将规模扩大到lt炉以上后电耗可达到150kW-h/t的预期目标，由于二恶英有余裕还可大量使用汽车粉碎屑等劣质废钢。于是在接受岸和田制钢的订货后开始T第1台炉的生产，预定在2001年11月投产。经过生产实践后，预计下一年将接受3台订货合同。

　　3ECOARC简介3.1电炉和操作简介电炉炉体为椭圆形，前部熔化室和出钢口相连，后部熔化室和废钢预热竖筒直接连接在一起，除电极外还有喷吹焦粉和氧气的装置。炉后通过预热竖筒连接对二恶英热分解用二次燃烧室和防止二恶英再合成的喷水雾速冷装置，*终是除尘器和引风机。废钢预。

　　热竖筒直接连通后部熔化室且和炉体一并倾动，故结合严密，加上整个炉体呈半封闭状态，可防止空气进人而有利炉气控制。废钢由预热竖筒的顶部装人，并在保持一定高度下连续向熔化室钢水中下料和熔化。

　　炉气经预热竖筒对废钢预热后进人可使二恶英热分解的二次燃烧室及防止二恶英再合成的速冷室，*后经除尘器排人大气。其流程见。

　　除冷炉启动外，钢水熔化呈平稳状态，即废钢经常和钢水接触并上部连续到废钢预热竖筒内，当废钢下部被钢水熔化致预热竖筒内的废钢高度降低时，即由料斗装人新的废钢补上。在熔化期，由于废钢和钢水并存，钢水温度保持在15001530C.当够次出钢量的钢水生成后，熔化室和预热竖筒一并向出钢口侧倾斜，开始转人升温期。这时由于废钢和钢水的接触面积减少致熔化减慢，加上通过喷人焦粉、氧气补充热源和调整成分，故很快即达出钢温度后出钢，但仍留一部分钢水，转人下一炉的熔化期。

　　热效率极高。在熔化室内由于喷氧和焦粉生产的高温CO、co2为主的炉气对预热竖筒下方熔化室内的废钢直接接触加热，从而换热效率极高。据计算熔化速度为150t/h时，竖筒高度为6.7m（内装废钢约4m），当吹氧量为33mVt（标准状态下）时，炉气的氧化度〔C：/（CO +CO〕为0.7时，废钢预热可达850C，吨钢电耗为210kWh/t；若在标准状态下吹氧量达40mVt和45m''/t时，废钢预热温度可达1000C和105（TC，相应的电耗为170kW.h/t.均明显高于现有的其它预热方式。

　　可大量吹氧。由于预热竖筒直通熔化室，中间无隔板等可动装置，从而放宽了对热负荷的限制，为加大用氧量创造了条件。如上所述，随着用氧量的加大，相应的带来了电耗的降低。加上化学能比电能可得到更有效的利用，故有利于降低电炉的能源消耗和钢的成本。

　　由于半密闭型结构，使对烟气的氧化度可控。由于空气不易进人炉内，使烟气的含氧量得以控制在5 %以内，从而不会对废钢造成氧化和粘结，为废钢预热到1000C以上创造了条件，这是其它预热方式难以达到的。

　　烟气量少而热量高，为后部烟气脱二恶英创造了条件。由于炉体密封性好，吹人燃料又为供氧燃烧，故烟气量仅为同等能力电炉的++.加上氧化度控制在0.7以下，使烟气有足够的CO可供二次燃烧室保证二恶英热分解所需的850°C高温，从而节约了补充燃料。

　　烟尘量少。由于预热废钢过程中废钢对烟尘的吸附作用和控制炉气的氧化度低，致烟尘量仅为常规电炉的士+，有利节约处理费。

　　其它。由于留渣留钢，难产生空弧现象，加表15t工试电炉明细表121炉容量/t*大7（含留钢水）电极直径/nim0300电流/kA*大12（DC）炉壳如3.5 4x2电力/kW*大800竖筒/m少。9（外径达出钢要求。

　　表2动角/钢水置“和钢水升温的关系H（升温20min）上空气进入少，均有利钢水含氧低。

　　4工业试验4.1工试解决的重点课铨在熔化室内经常保持废钢与钢共存的状态下能否得到1600°C的高温钢水，由预热竖筒到熔化室废钢能否稳定连续下料，废钢是否可防止粘结和悬料，熔化室内废钢和钢水并存状态下能否得到含碳003%左右的低碳钢水，竖筒内的炉气是否能保持含氧<5 %和氧化度为0.50.7的状态，烟气净化系统能否保证二恶英浓度（同时作为新能源产业技术综合开发机构下达的研发课题）达标，5t电炉进行工试。

　　4.2试验电炉的概要在NKK原料公司内设置的试验炉于1999年建成。

　　基本流程如上节所述，具体设备的规格和参数见表1直流电源（1MVA）系利用该公司的闲置设备，吹氧喷嘴为水冷结构，氧纯度为99.5%，喷焦粉装置为消耗性管材。废钢用4kg料斗从上部装人，上部空筒篼度为2m，用微波水平检测仪测定，竖筒内的烟气连续分析仪分析2、CO和co2.另在试验初期，烟气经预热竖筒直接排人大气在掌握炉气的含氧量和氧化度符合设计规定的技术后，于2000年9月始加上后部的燃烧塔和速冷塔，以试验二恶英是否可达标，装人废钢为A级汽车粉碎屑和重型块，考虑实用炉（100t炉）的废钢*大尺寸1.21对竖筒内径03.6m之比为这次废钢块度亦按竖筒内径0.4m的的*大100mm控制初期试验为每周一次，由于频繁开炉停炉致热损失较大，故未能测定出精确的热平衡。

　　4.3试验结果钢水温度可达出钢要求。如上所述，钢水量达1炉出钢量时转入升期，主要靠倾动炉体（设计*大倾角为33）使钢水和废钢的接触面积减少。现以结果（表2）可看出，随着该指标的上升钢水温度明显升高，当它达3.5时，钢水温度便可达1610烟气中的含氧量可控制在设计规定水平=普通电弧炉由于密闭性较差以致有大量空气进人炉内，烟气中的氧化度接近1.，残余氧浓度亦在1%左右，当它进人预热竖筒时将使废钢大量被氧化而粘接，难以保证连续下料，从而影响废钢预热温度的提高，具体关系见表3.表3炉气中残氧量、预热温度和废钢氧化的关系；炉气中氧不同预热温度下的废钢氧化度乍含量试验炉通过喷碳和氧气计算二次燃烧空气量，用调整烟道闸板的开度将炉压控制为负压，使烟气的氧化度保持在0.50.7的范围内，亦保证了含氧量<5废钢可稳定下降。开始按*大炉容量连续装人废钢15筐，以后在控制炉气含氧量<5%的条件下，每8min装人350kg―筐，从未发生废钢粘接和棚料故障。

　　钢水中的含碳量得到控制。通过对熔化期和升温期间喷碳和t气的控制，可稳定得到含碳0.03%0.10%低碳钢水，典型成分如表4.表4钢水和渣的成分%炉次（5）单位电耗。热平衡之一如表5.表5试验炉的热平衡21 kW-h/t电力供热钢水熔化收碳素燃烧热支炉渣带热金属氧化热炉体散热人出烟气带热导体热损失合计注：1）为了更好地与电耗挂钩。

　　金属氧化热高于常规电炉的80130kW h/t较多，主要由于混人A级粉碎屑中的C级粉碎屑中含废铝较高之故。耗氧为45m'/t（标准状态下），电耗为216kVh/t.此时预热竖筒内烟气的氧化度为0.5，升温期的*终温度为1580C，升温时如倾动角大时，只需40kW-h/t即可，这例由于倾动角较少约耗80kWh，“倾动角/钢水量”和升耗电的关系如表6.表6升温期电耗和‘倾动角/钢水量“的关系~倾动角钢水量1升温期耗电（6）烟尘量较少。经对全部产生的烟尘计量，仅为6kg/t，不到常规电炉I52kg/t的如10'常规电炉亦难达到。

　　烟气中二恶英的检测结果。这次因受设备布局不理想的影响，烟气温度下降较多。为保证二次燃烧室温度达850C，专门设置了煤油补燃器。冷却室出口温度控制<200另为对比同时亦按<280°C作了试验，所测结果如表7.表7标准状态下各处烟气的二恶英浓度HmgTEQ-/m'测点燃烧室冷却室冷却室出口人□出口人□浓度由上可以看出，当燃烧室温度保证850°C时，二恶英的除去率可达99.8%99.95%；当冷却室出口<200°C时，二恶英低于标准浓度很多，但改为<280°C时3+1标近一倍且高于进口浓度，说明在冷却室温度不V低时二恶英出现了再度合成。

　　5对实用炉的模拟推算根据51试验炉的工试结果，对于100120t实用炉的主要项目进行模拟推算如下5.1关于单位电耗按照试验炉的热平衡对放大规模后的实用炉进行了模拟推算。主要考虑实用炉的散热将大幅下降，由于电投人量大导致炼钢时间可缩短，水冷竖筒的带走热量亦将下降；还有金属氧化发热量改按常规电炉的100kWh/t计算。在烟气和废钢的传热方面，考虑废钢块度加大后单位体积传热比表面积会缩小，但烟气流速加大后传热系数会大为改善，可抵消尚有余。竖筒内的烟气氧化度按0.6考虑，以便在二次燃烧室中为二恶英热分解所需高温创造条件。据此算出的热平衡如表8.即在标准状态下用氧45mVt的条件下，电耗为150kW-M，可达预期的目标。

　　电力供热钢水熔化收炭素燃烧热支炉渣带热金属氧化热炉体散热入出烟气带热导体热损失合计注：1）为了更好地与电耗挂钩。

　　5.2烟气处理系统预热竖筒出口的烟气量为650mVmin（标准状态下），而常规的120t电弧炉则为2000m'/mim含有大量CO的烟气在二次燃烧塔内燃烧可升温到达900 C，可充分保证二恶英热分解后，再经喷水雾冷却塔急冷至200°C以下，如将它直接冷却后送人除尘的70 90°C时则易产生露点问题故使之先经过空气稀释室稀释水汽后降至7090°C，再进人除尘器，经除尘后排人大气。此类稀释冷却亦有利降低烟气中的二恶英浓度至<.lmgTEQ/m5，从而为多吃粉碎屑等含杂质多的劣质废钢创造条件。

　　由于电耗大幅降低，故电力供应和变压器容量仅为同规模电炉的吨钢成本可比常规电炉降低2 000日元以上，见表9.表9ECOARC和常规电弧炉的成本对比项目/日元常规炉消耗节约/日元-广消耗节约/目元-r1电耗氧耗w电极耗/kg-r1补燃/L合计/日元-r1（3）100t炉每台售30亿日元，在原有同规模电炉厂房内可安装，有利老电炉改造、投资回收期约2.53年= 6小结和建议综上所述，NKK开发成功环保型高效电炉的经验，有很多值得我们学习，建议如下：RZS-24-16型真空结职研制陈先咏（武汉理工大学，湖北武汉430070）搞要：详细叙述了RZS-24>16型真空烧结炉的结构特点、控制方法及主要的技术和性能指标，并简介了其应用范围；该炉炉温高达1600X：，由于采用水冷式双层炉外壁和全金属隔热屏式的炉内胆及高真空机组抽真空，其真空度能达到SxlCTPa.测试结果表明：其主要的技术性能和指标达到或优于国家标准。

　　在工业生产中不少精密零件、形状复杂的特殊零件、特殊材料制作的零件均是由粉料成型后烧结而成，这样的零件仅在汽车工业的生产中就占了约20%；在机械制造业中，离不开工具，而不少工具的刃部均由硬质合金刀头焊接成，而硬质合金均为成型后烧结而省突出贡献中青年专家，主要从事金属材料表面强化技术、真空技术（包括：真空炉。真空烧结炉及各种热处理炉等）。

　　成，为此，我们研制出RZS-24-16型真空烧结炉。本文将详细叙述该炉的结构、性能、特点、控制方法及主要的技术性能指标。

　　2塍特点该炉子主要由加热炉炉体、充气系统、真空系统、测控系统、水冷系统等部分所组成。

　　2.1加热炉炉体加热炉炉体为圆筒双壁水冷型立式单室结构，如所示。它主要由炉身、炉胆、炉盖及炉盖启闭机构、炉底、炉体支撑、电热元件、电热元件引出棒及气、燃料以代电能的措施和提高废钢预热温度的措施等。