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2024

影響電弧爐煉鋼能耗的5個(gè)因素

關(guān)鍵詞:

電弧爐,直接還原鐵

來(lái)源：公司內(nèi)部

1. 金屬化率和w（FeO）

國(guó)際上電弧爐采用直接還原鐵的金屬化率一般＞90%。直接還原鐵的熔化使得能量消耗增加，同時(shí)就直接還原鐵看，金屬化率越低，則w（FeO）越高，而FeO的還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在煉鋼溫度時(shí)，還原1tFeO需消耗電約800kWh。不同金屬化率對(duì)直接還原鐵熔化電耗的影響如圖1所示。由圖1可以看出，隨著金屬化率的增加，冶煉電耗逐漸降低。當(dāng)原料全部采用直接還原鐵時(shí)，冶煉電耗近似線性變化，金屬化率每降1%，冶煉電耗增加約9kWh/t。當(dāng)原料采用65%直接還原鐵，金屬化率＞90%時(shí)，金屬化率每降1%，電耗增加約8kWh/t，而金屬化率繼續(xù)降低時(shí)，則電耗顯著增加。

圖1　金屬化率對(duì)直接還原鐵熔化電耗的影響

2. 脈石含量和堿度

直接還原鐵的脈石含量（SiO2+Al2O3）≤10%。一般電弧爐采用直接還原鐵的SiO2含量應(yīng)控制不高于6%。脈石的含量和堿度不僅決定冶煉過(guò)程造渣料的加入量，也影響著最終渣量，進(jìn)而影響冶煉能耗。脈石含量和堿度對(duì)冶煉1t鋼液所需能耗的影響如圖2所示。其中，冶煉終渣取堿度為2，渣中w（FeO）為20%，直接還原鐵w（C）為1.2%?？梢?jiàn)，直接還原鐵中脈石含量和堿度對(duì)能量消耗影響顯著。w（SiO2）越高，則電耗越高，而為了保持熔渣堿度，加入爐內(nèi)的生石灰等熔劑也相應(yīng)增加，這樣就導(dǎo)致渣量的增加，而熔化1t鋼渣至1600℃耗電約530kWh，且SiO2和鍛燒后的生石灰熔化都需耗能。研究表明，每增加1%直接還原鐵的量要增加熔劑量1kg/t。而在將熔渣堿度由2.0降低至1.4～1.7時(shí)，渣量可以實(shí)現(xiàn)一定程度的減少，鐵損降低，電耗降低8～17kWh/t。有實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)連續(xù)加料10%～30%直接還原鐵時(shí)，與全廢鋼相比能耗降低，原因在于直接還原鐵必須是優(yōu)質(zhì)且脈石含量較低（金屬化率≥94%，脈石含量≤3%），而直接還原鐵超過(guò)30%，能耗會(huì)增加。

圖2 脈石含量和堿度對(duì)冶煉 1t鋼液所需能耗的影響

3. 直接還原鐵中P和S含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

直接還原鐵的P和S不超過(guò)0.1%和0.04%。鋼的等級(jí)不同，出鋼時(shí)P和S的要求也不同。鋼中的P、S一般低于0.03%，一些優(yōu)質(zhì)鋼要求低于0.015%，甚至更低。脫P(yáng)需造氧化渣，如果過(guò)程中渣的FeO含量一定，要降低P含量，則必須加入更多生石灰，這也導(dǎo)致了電耗的增加和收得率的降低。而脫S需造還原渣，而電弧爐煉鋼是典型的堿性氧化渣，當(dāng)加入的生石灰在去除部分S時(shí)，不但不會(huì)再產(chǎn)生效果，還會(huì)增加電耗。因此，為了降低能耗，脫磷在電弧爐中，而脫硫應(yīng)在鋼包爐中進(jìn)行。

4. 直接還原鐵中C含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

根據(jù)工藝的不同，直接還原鐵C約為1%～4.5%。直接還原鐵中含有較高的C，能與其中剩余的氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體使?fàn)t渣泡沫化，采用大電壓長(zhǎng)弧操作有利于降低電耗。此外，熔池中碳氧反應(yīng)是放熱反應(yīng)，若在適宜的吹氧量的范圍，每增加1m3的氧氣（標(biāo)準(zhǔn)態(tài)），電耗將降低2～4kWh。

5. 直接還原鐵的熱裝

為降低電弧爐煉鋼的能耗，直接還原鐵熱裝熱送技術(shù)備受關(guān)注，但需要注意氧化的問(wèn)題，可以將熱直接還原鐵通過(guò)密封系統(tǒng)直接送入電弧爐內(nèi)。通常直接還原鐵熱裝熱送溫度在500～700℃，在氣基豎爐-電弧爐的熱裝熱送方式上主要有Hytemp氣動(dòng)輸送系統(tǒng)、Hotlink熱連接方式等。氣基豎爐生產(chǎn)的直接還原鐵可以實(shí)現(xiàn)熱出料，并通過(guò)熱裝加入電弧爐冶煉。基于相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，不同熱態(tài)直接還原鐵比例和溫度對(duì)節(jié)電的影響如圖3所示。墨西哥Hylsa公司采用直接還原鐵650℃熱裝，同冷態(tài)爐料相比，電耗大大降低。當(dāng)加入70%時(shí)，可實(shí)現(xiàn)節(jié)電112kWh/t鋼，縮短冶煉時(shí)間20min。當(dāng)將100%直接還原鐵加入電弧爐中后，每噸鋼可節(jié)電140kWh。普遍來(lái)看，熱裝直接還原鐵每提升100℃，可節(jié)省20～30kWh。