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炉后在线烘烤炉在红钢炼钢厂的应用

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：张良缪荣芳邓志国

[导读] 摘要：为实现炼钢工序的降本降耗，提高钢铁产品质量，同时降低合金消耗以降低生产成本，降低炉衬耐材耗量、从而进一步改善炼钢经济指标以及质量控制水平。

        红河钢铁有限公司云南蒙自 661100
        摘要：为实现炼钢工序的降本降耗，提高钢铁产品质量，同时降低合金消耗以降低生产成本，降低炉衬耐材耗量、从而进一步改善炼钢经济指标以及质量控制水平。在红钢炼钢厂转炉车间现有离线式大型合金加热炉基础上，为每座转炉各设置一套新型节能转炉炉后在线合金快速加热炉，以符合合金烘烤加料工艺要求。
        关键词：合金烘烤节能安全
        红钢炼钢厂转炉车间现阶段的入炉合金烘烤采用的是高位料仓形式对合金进行集中离线预加热，然后通过铲车将称重好的合金运输至转炉炉后加料料仓。该装置由热风炉、高温送风系统、料仓环流散热装置、自动控制检查系统等组成，该装置使用热风传递热量，由换热式热风炉产生的热风再配以一定比例的常温空气后根据工艺要求温度控制在500℃以上，经配风送风系统分成若干路输送到合金料仓系统。该装置采用高炉煤气为燃料，煤气热值约3300kJ/m3。
        新标准实施后炼钢合金用量大幅上升，由于离线烘烤设计为传统的工艺，现场采用手持式红外温枪对合金料入转炉情况进行持续一周共计167个样本的跟踪测量，合金料入转炉温度在81℃到249℃之间波动，测量期间合金料的整体平均入炉温度为164.4℃。
        离线合金烘烤系统已经无法满足正常的生产合金烘烤温度需求，烘烤温度低，出钢过程中合金加入钢水时会吸收大量的温度，为保证钢水的可浇铸性转炉必须提高出钢钢水温度，对提升质量和降低成本贡献有限，造成转炉长期被迫提高出钢温度，出现炉况恶化速度加快，合金烧损增高，钢水过氧化，钢铁料消耗偏高等情况，对生产顺行、经济指标控制以及产品质量控制均带来较大制约。
        根据存在的现状和问题，和新标准全面拓开以及产能继续提升的需求，红钢炼钢厂经外派技术员实地考察以及结合生产实际，综合相关经济效益，实现炼钢工序的降本降耗，提高钢铁产品质量，认真研究讨论，认为在现有离线式大型合金加热炉基础上，为每座转炉各设置一套新型节能转炉炉后在线合金快速加热炉，以符合合金烘烤加料工艺要求，实现对炼钢用合金的充分加热，提高合金烘烤效果，保证合金烘烤温度、除掉合金的结晶水，提高合金收得率、降低终渣 FeO含量、有利于降低转炉的出钢温度，同时降低合金消耗以降低生产成本，降低炉衬耐材耗量、从而进一步改善炼钢经济指标以及质量控制水平。
        独立的合金在线烘烤装置，设备高度约2.5米，占地面积小于4平方米，根据实地勘察合金加料场地工况。转炉炉后平台现场条件满足合金烘烤装置安装。
                                 介质取点要求

        改造后所取得的效果
        1、合金料采用按需加热的方式，利用转炉冶炼间隙将1-2t合金料快速加热，时间一般约为11分钟左右，随加随使用，与现有离线加热炉比不仅效率高而且省去保温能耗。
        2、使称重好的合金得到充分加热，温度明显提高，仅在加热时消耗煤气，需要多少加热多少，燃气条件需求低，加热时间短，燃气利用率高，保证加热效果，温度可达到400℃-600℃。
        3、将称量好的合金料运至炉后合金烘烤装置，加热后的合金料直接投放在在线钢包内，节省了合金的周转时间，无温度损失。
        加热后的合金料直接在炉后操作台上通过溜槽投放在在线钢包内，节省了合金的周转时间，避免了倒运过程中的温降，无温度损失。
        4、操作控制一体化：炉后合金在线烘烤设备燃烧系统组成简单，控制系统集检测、控制、联锁保护为一体，自动控制煤气调节阀、助燃空气调节阀、在卸料或检测到炉内无料时，系统自动将火焰调节至小火状态，实现高效自动操作。
        4、联锁保护：机旁CO浓度高报警与联锁保护；煤气压力低报警与联锁保护；异常熄火报警与联锁保护，加入自动检测及自动控制系统，系统安全可靠便于设备操作及设备维护，燃烧空间充足，燃气燃烧充分。

        结合炼钢厂自身生产状况显示：增强合金烘烤效果，提高合金烘烤温度，降低出钢钢水温度，所带来的经济效益：
        1、以炼钢生产过程中出钢温度每降低1℃计算，钢水液态平均质量热容0.837kJ/（kg•℃），Fe元素的氧化热按4249kJ/kg计算，转炉热效率按75%计算。
        （1）转炉出钢温度下降1℃，1吨钢水放出的热量：Q1=1×1×1000×0.837=837kJ；
        （2）Q1的热量全部由Fe氧化后放出的热量提供，则需要Fe的质量为：837/4249/0.75=0.26kg，铁水含铁量按93.6%计算，则需要铁水：0.26/0.936=0.28kg，2019年铁水单价按2.41元/kg算，铁水成本：0.28×2.41=0.71元/t。
        2、高炉煤气消耗成本：综合单耗400m3/h，日均钢产量4700吨计算，煤气按照286元/km3的单价计算，吨钢煤气消耗成本为（400×24h/4700）×（286/1000）=0.58元/吨。
        3、耐材成本：0.07元/吨（经验计算）。
        4、综上：增加转炉炉后在线合金烘烤装置后，合金烘烤后钢水温降可在原来的基础上降低约7℃，出钢温度每降低1℃吨钢成本下降0.71元，红钢公司2019年钢产量171万t，一年降低成本约7×0.71×171=546.7万元。煤气消耗及耐材消耗为（0.58+0.07）×172=111.8万元。合计年经济效益：546.7-111.8=434.9万元。
        红钢炼钢厂转炉在线合金烘烤装置投入使用以来，工艺跟踪比对结果如下图

        按照项目改造效益测算，每降低1℃出钢温度可降低成本约0.71元/t，低合金钢可降低成本2.46-4.1元/t，普碳钢可降低成本0.82-1.64元/t。
        该项目的改造投用，解决了目前合金烘烤器存在的烘烤温度低、烘烤均匀性差、燃烧效率低、周转温度损失大、自动化程度低、安全措施缺乏等众多问题，并且提高了合金烘烤系统设备运行稳定性，降低合金烘烤系统设备故障率，同时减少设备抢检修强度，提高生产效率，促进生产顺畅有序，不仅满足了目前的生产工艺、节能、环保及安全要求同时合金温度升高，出钢温度下降，炼钢成本得到大幅度降低，在降本增效方面也有新的突破。