一种电弧炉冶炼供电方法与流程

本发明涉及电弧炉炼钢领域，尤其涉及一种电弧炉冶炼供电方法。
背景技术：
：废钢作为一种可无限循环使用的节能再生资源，应用潜力巨大。我国炼钢废钢比仅为11％，废钢循环利用水平与世界平均水平相差甚远。废钢循环应用是钢铁产业发展的必然趋势，我国未来发展空间巨大，废钢储量增长、“地条钢”出清叠加环保形势趋严使短流程优势明显。电弧炉炼钢是以电能作为热源，以废钢为主要原料的炼钢方法，其通过电极和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，加热并熔化金属炉料和炉渣，冶炼出各种成分合格的钢和合金一种炼钢方法。电弧炉冶炼过程基本上在一个封闭的空间内进行，只能从炉门口观察到局部区域的变化，目前国际上电弧炉的相关检测技术尚未成熟，都使得电弧炉的控制决策困难，从而造成电弧炉电量的过度消耗，降低了能源利用率。由于，电弧炉耗电量大，功率因数低，其运行特性决定了它会对供电系统造成很大的冲击，容易引起电网电压波动和闪变。电弧炉引起的闪变问题不仅直接影响到钢铁公司自身的经济效益，产品质量和设备安全，还影响到周边企业用电和用户照明。此外，当前电弧炉冶炼多采用废钢兑铁水的模式，从铁水中获取大量的能源。然而，该冶炼模式冶炼效率及能源利用率很低。因此，全废钢电弧炉冶炼，特别是超大型电弧炉冶炼过程的合理供电问题一直是本领域人员研究的方向。技术实现要素：本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种电弧炉冶炼供电方法。具体的，本发明的一种电弧炉冶炼供电方法，包括以下步骤：(1)在电弧炉中装入废钢；(2)按照8-11档电压给电弧炉供电2-3min；(3)电弧炉电极完全进入熔池，按照12-16档电压给电弧炉供电25-35min；(4)最后，按照8-11档电压给电弧炉供电至冶炼结束。上述的电弧冶炼供电方法，所述电弧炉为超高功率电弧炉，功率为10-20mva，公称容量为200-450吨。上述的电弧炉冶炼供电方法，所述废钢为轻薄料废钢压块。上述的电弧炉冶炼供电方法，所述轻薄料废钢压块连续送入电弧炉中。上述的电弧炉冶炼供电方法，所述步骤(2)中，8-11挡电压供电时电压为1020-1110v，电流为68-69ka。上述的电弧炉冶炼供电方法，所述步骤(3)中，12-16挡电压供电时电压为1140-1260v，电流为60-68ka。上述的电弧炉冶炼供电方法，所述步骤(4)中，8-11挡电压供电时电压为1020-1110v，电流为68-69ka。上述的电弧炉冶炼供电方法，所述步骤(2)中，8-11挡电压供电时熔池温度为1540-1550℃。上述的电弧炉冶炼供电方法，所述步骤(3)中，12-16挡电压供电时熔池温度为1540-1550℃。上述的电弧炉冶炼供电方法，所述步骤(4)中，8-11挡电压供电时熔池温度为1590-1610℃。本发明的技术方案具有如下的有益效果：(1)本发明合理分配冶炼过程供电制度，提高了能源的利用率，减少了冶炼过程中电弧炉的电量消耗。(2)本发明合理分配冶炼过程供电制度，极大地降低了冶炼过程电流变化对电网造成的冲击。(3)本发明合理分配冶炼过程供电制度，提高生产率，降低成本以及减少对环境的污染。附图说明图1为本发明的电弧炉冶炼供电方法的供电曲线示意图；其中a为送电起弧阶段、b为熔化阶段、c为氧化阶段。具体实施方式为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。为了保证电弧炉能快速高效低成本地冶炼出合格钢水，制定本发明的供电制度。结合附图1，具体地，本发明的一种电弧炉冶炼供电方法，包括以下步骤：(1)在电弧炉中装入废钢；优选的，所述废钢为轻薄料废钢压块，其中轻薄料废钢包括但不限于彩钢瓦、易拉罐和汽车板。通过将未破碎处理的低等级轻薄料废钢直接打包成大压块，然后在电炉中对压块进行熔炼，减少了废钢破碎过程中产生的二次垃圾污染。所述轻薄料废钢压块连续送入电弧炉中，无需兑铁水，提高了冶炼效率及能源利用率。其中，本发明中的电弧炉为超高功率电弧炉，功率为10-20mva，公称容量为200-450吨。(2)按照8-11档电压给电弧炉供电2-3min；其中，所述步骤(2)为送电起弧阶段a。在送电起弧阶段中，送电后，电极下降，当电极端部距炉料有一定的距离时，在强大电流的作用下，中间的空气被电离成离子，并放出大量的电子而形成导电的电弧，随之产生大量的光和热。优选的，本发明在送电起弧阶段，按照8-11挡电压供电。其中，电压为1020-1110v，电流为68-69ka，熔池温度达到1540-1550℃。具体的，本发明在送电起弧阶段采用低电压，变压器输出电流恒定的大电流，电极通电产生的电弧较小，弧光稳定，有利于送电起弧阶段的“穿井”操作。另外一方面，开始阶段采用低电压，在变压器的额定功率以内，电弧稳定，从而对电网的冲击负荷小，减少对电网的污染。此外，送电起弧阶段如果采用大电压，产生的弧光很长，而此时还不是埋弧操作，电弧会对电炉的耐火材料造成严重侵蚀，影响电炉的炉龄，导致成本升高。(3)电弧炉电极完全进入熔池，按照12-16档电压给电弧炉供电25-35min；其中，所述步骤(3)处于开始熔化阶段b。起弧后，电弧炉电极下的炉料在电弧的作用下首先熔化，随着炉料的熔化，电极逐渐下降并到达它的低位置，开始进行埋弧操作，弧光不会外泄，不会造成电能浪费。本阶段为连续进料(废钢)阶段，废钢不断加入电炉，并不断熔化。其中，按照12-16挡电压供电时，电压为1140-1260v，电流为60-68ka，熔池温度达到1540-1550℃。熔化阶段采用大电压，较低的电流，此时电极通电产生的电弧大，埋弧操作，有利于快速熔化炉料(废钢)。(4)按照8-11档电压给电弧炉供电至冶炼结束。其中，所述步骤(4)处于氧化阶段c。根据电炉称重，当炉内钢水总重达到电炉公称容量nc时，停止加入炉料(废钢)，待加入的废钢全部熔化后冶炼进入氧化阶段。其中，按照8-11挡电压供电时，电压为1020-1110v，电流为68-69ka，熔池温度由1560℃逐渐升温至1590-1610℃。氧化期对钢水成分进行取样检测，当钢水成分中[c]、[p]元素含量满足冶炼钢种的工艺要求，并且对钢水测温，当钢水温度达到1590-1610℃时，判断冶炼结束。进一步地，本发明的电弧炉冶炼供电方法还包括以下步骤：(5)冶炼结束后，停止送电，进行出钢操作。其中，所述出钢操作，采用留钢留渣法进行。留钢留渣炼钢工艺起到加速废钢熔化的作用，可有效提高冶炼设备的生产率。其中，留钢量根据炉龄确定具体如下：10炉前期≥24％nc，11-20炉期间24％-30％nc，20炉后期，留钢量≥30％nc(nc为该电弧炉的公称容量，单位吨)。在一些优选的实施方式中，在冶炼过程中还包括进行供氧和喷吹碳粉操作。其中，所述吹氧操作中，氧气压力要求为1.0-1.6mpa，并根据表1所示的供氧制度进行。本发明在大压力和大流量下进行吹氧操作，使得氧气的射程更远，有利于提高氧气的穿透力，可以透过泡沫渣进入钢液里面，增强对钢液熔池的搅拌效果，使得钢液温度均匀化，增强吹氧的物理效果和化学能效果。在一些优选的实施例中，在吹氧过程中，应根据炉内化学反应情况对氧气流量进行控制。通过合理控制吹氧的强度和节奏，可以降低冶炼电能消耗，减少电极和耐材的消耗，降低了生产成本。表1各冶炼阶段供氧制度进一步地，熔池初步形成，吹氧开始后，可以根据炉渣情况分吹碳粉。优选的，所述喷吹碳粉流量控制在25-30kg/分钟范围(按15-20kg/t钢消耗，喷吹45分钟计算)。全轻薄料废钢压块熔化后钢水含碳量低，达不到冶炼氧化去气体去杂质的目的，因而需要增加额外的碳素材料来保证工艺要求。实施例下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。下列实施例中使用的原料均为常规市购获得。实施例1(1)将废钢连续送入220吨超高功率电弧炉(公称容量320吨)；(2)对电弧炉进行送电起弧阶段操作，按照8-11档电压供电2-3分钟，熔池温度达到1540-1550℃；(3)电极完全进入熔池，开始熔化阶段供电操作，按照12-16档电压供电25-35分钟，熔池温度达到1540-1550℃；(4)冶炼过程进入氧化阶段，按照8-11档电压供电至冶炼结束。各冶炼阶段供电制度如表2所示：表2实施例1中各冶炼阶段供电制度冶炼阶段送电起弧阶段熔化阶段氧化阶段电压等级8-1112-168-11电流ka68-6960-6868-69电压v1020-11101140-12601020-1110熔池温度℃1540-15501540-15501590-1610冶炼结束后，经计算吨钢的电耗为393kwh/t钢。本发明的电耗远小于现有的全废钢电弧炉冶炼供电方法的电耗，提高了能源的利用率。实施例2(1)将废钢连续送入220吨超高功率电弧炉(公称容量320吨)；(2)对电弧炉进行送电起弧阶段操作，按照8-11档电压供电2-3分钟，熔池温度达到1540-1550℃；(3)电极完全进入熔池，开始熔化阶段供电操作，按照12-16档电压供电25-35分钟，熔池温度达到1540-1550℃；(4)冶炼过程进入氧化阶段，按照8-11档电压供电至冶炼结束。(5)取样合格后，冶炼结束，采用留钢留渣法进行出钢操作，留钢80-90t。各冶炼阶段供电制度如表3所示：表3实施例2中各冶炼阶段供电制度冶炼阶段送电起弧阶段熔化阶段氧化阶段电压等级8-1112-168-11电流ka68-6960-6868-69电压v1020-11101140-12601020-1110熔池温度℃1540-15501540-15501590-1610冶炼结束后，经计算吨钢的电耗为387kwh/t钢。本发明的电耗远小于现有的全废钢电弧炉冶炼供电方法的电耗，提高了能源的利用率。实施例3(1)将彩钢瓦、易拉罐、汽车板等低等级轻薄料废钢无需破碎处理，直接通过打包机打包成尺寸小于2000×600×500mm的大压块；(2)通过吊具将将打好包的废钢压块送入连续加料通道上，连续加料通道以4-5吨/分钟的速率连续不间断地将压块送入220吨电弧炉(公称容量nc＝320吨)进行熔炼；(3)对电弧炉进行送电起弧阶段操作，按照8-11档电压供电2-3分钟，熔池温度达到1540-1550℃；(4)电极完全进入熔池，开始熔化阶段供电操作，按照12-16档电压供电25-35分钟，熔池温度达到1540-1550℃；(5)冶炼过程进入氧化阶段，按照8-11档电压供电至冶炼结束。表4实施例3中各冶炼阶段供电制度冶炼阶段送电起弧阶段熔化阶段氧化阶段电压等级8-1112-168-11电流ka68-6960-6868-69电压v1020-11101140-12601020-1110熔池温度℃1540-15501540-15501590-1610其中，在冶炼过程中以表5所示的吹氧强度进行吹氧操作；氧气压力要求1.2-1.6mpa，吹氧过程加强观察炉内化学反应情况，根据反应程度对氧气流量进行控制。供氧制度见表5：表5实施例3中各冶炼阶段供氧制度冶炼阶段送电起弧熔化阶段氧化阶段吹氧强度低氧低、中氧中、高氧氧气流量(m3/h)1500-20004000-50005000-6000熔池初步形成，吹氧开始后，根据炉渣情况开始喷吹碳粉，流量控制在25-30kg/min范围。(6)取样合格后，冶炼结束，采用留钢留渣法进行出钢操作，留钢80-90t。冶炼结束后，经计算吨钢的电耗为385kwh/t钢。本发明的电耗远小于现有的全废钢电弧炉冶炼供电方法的电耗，提高了能源的利用率。本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。当前第1页12