DOC《电炉炼铁》

电炉炼铁 电炉炼铁(eleetrie furnaee iron smelting) 以电能为供热能源的非高 炉炼铁方法.

由于炼焦煤的缺 乏及水电资源的开发,自20 世纪初一些国家开始研究和 使用电炉炼铁,1908年第一座 炼铁电炉在瑞典投入工业生 产.至今在一些水电资源丰富 的国家(如挪威),以及具有高 炉难以处理的特殊资源(如钒 钦铁矿、砂铁、钦铁矿)的国家 (如南非、新西兰)电炉炼铁仍 得到应用和发展.南非海维尔 德钢与钒公司(Highve一d steel %26Vanadium Corp Ltd.)威特 班克(Witbank)厂有7座炼铁 电炉,年产含钒生铁超过100 万t. 原理及工艺特点原料 经配料加人炉内,炉料经加热、分解、还原、熔化、造渣 及渣铁反应等过程生成生铁和炉渣,渣、铁定期从渣 口、铁口放出.电炉炼铁有以下特点:(1)炉内所有反应 所需热量不是由燃料燃烧提供,而是由外部输人的电 能提供.电流通过自焙电极引入炉内,电流通过料层、 熔体的电阻及料层内熔体上部的电弧,将电能转化为 热能.电热转换不带入其他物质,不产生气体、故对炉 内气氛、对炉料及熔体不产生影响,且热量集中,易于 获得高温,炉内温度易于控制.(2)电炉炼铁过程中的 炉料的还原主要是直接还原(占总还原量的80%~ 90%),由煤气产生的间接还原仅占10%~20%,其原 因是电炉炼铁不鼓风,下部还原及分解产生的气体量 仅约65om /t铁,炉料800一1000OC的间接还原区甚 窄,炉料通过这一区域时间甚短、虽然下部上升煤气 CO含量高达60%一75%,但间接还原数量较小.(3) 炉料入炉后经下部上升的热煤气及自身电阻热的加 幸谕 变压器次级电压为80一250v,多级_可调,般均布自低炉身炼铁电炉纵断面图 动控制.多数炼铁电炉采用三台单相变压器组成供电,一电极构架;

2三电极;

3三悬履电极白勺带条;

4一钳制带条的 变压系统,为改善功率因数,通常还应有相应功率的效装置;

5一操纵电极升降的水压卿筒;

6一悬挂电极的托架;

率补偿电容器.7一支持柱;

8一电极外壳;

9一接触板;

10一钳制接触板的 产品及技术经济指标电炉冶炼普通铁矿获得的环圈;

11一冷却集电器及接触板的导水管;

12一软导回线'

生铁的 型成分 :C3・6%一4一2%,st_'

一'

3一 止'

火吮咒翁黔 火填 ;

3 .0%,Mn 0.1%一0.2%,P 0.02%一0.30%,S<

0.05%;

炉渣成分为CaO40纬一45%,510225%一h/t铁水,电耗数量随原料的含铁品位升高而降低,当30%,A12o.15%一25%;

炼铁电炉煤气成分为使用预热预还原原料时电耗可大幅度下降,可降到 eO6o%一75%,CO.15%一20%,H25%一8%,CH4

0 1000一1500kw・h八铁水,还原K1J消耗无烟煤或劣质 ~3%,热值可达1..OOkJ/m3,回收可做燃料使用,但焦为400一450kg八铁水,电极糊耗量与电极糊质量及 煤气中含有极细的粉尘,脱尘净化困难.炼铁电炉冶炼炼铁原料质量相关,为10一15kg/t铁水,当使用预热 钒钦铁矿(经回转窑预热预还原)生产的典型含V生预还原炉料时电极糊消耗可降到5.okg/t铁.电能供 铁成分为C 3.2%一4..%,V 0.45%一0.55%,Ti热占热总收入98%以上,热支出中,水分蒸发分解,化.,10%一0.20%,510.15%一0.30写,50.05%一合水及碳酸盐分解占10%一12%,氧化物还原占38% 0.07%;

炉渣成分为Ti0238%一60%,510215%一一42%,铁水,炉渣、炉气及炉尘带走显热占30%一35写,Al:035%一5%,eaos纬一30%,当TIOZ含量32%,热损失占23%~26%. 达到一定水平时,炉渣可做钦工业原料使用,含钒生铁展望(1)电炉炼铁技术是成熟的,已有大型 经氧化处理可获得钒工业原料一钒渣.(6 3000kw)电炉在生产,日产生铁可达800一1000t.在 炼铁电炉冶炼普通矿的电耗为200.一25ookw・特定的资源条件下是一种生产生铁的有效途径.但由 于世界范围内电能供应并不充裕,以及高品位精矿的 出现和直接还原技术、熔融还原技术的发展,电炉炼铁 已逐步被其他钢铁生产工艺所取代,许多大型电炉炼 铁厂已改造成电炉炼钢厂.只有在矿石资源特殊,其他 工艺无法合理经济利用时,电炉炼铁仍是一种可选择 和利用的成熟工艺.在南非、新西兰、挪威的电炉炼铁 厂均用以处理特殊矿(钒钦铁矿、砂铁、钦铁矿).(2)炼 铁电炉使用预热预还原炉料可以大幅度降低冶炼电 耗,改善操作条件和冶炼经济技术指标,提高经济效 益,回转窑预热预还原一电炉炼铁联合流程已成为电 炉炼铁的基本形式.(

3、中国攀西地区蕴藏有大量钒钦 磁铁矿,西南地区有丰富的水力资源,预热预还原一电 炉炼铁工艺是实施钒钦磁铁矿铁、钒、钦综合利用最有 前途的工艺之一,有良好的发展前景. 中频感应电炉熔炼铸铁是发展方向 与冲天炉相比,采用中频感应电炉熔炼铁液,既可减少环境污染,有利于铁液质量的控制,投资较少,又能够方便地进行球墨铸铁、蠕墨铸铁和灰铸铁等各种铸铁多牌号的生产,生产方式十分灵活.与采用以生铁为主配料的熔化相比,采用废钢增碳工艺熔炼铁液,可以降低铁液成本1000元.中频电炉能够实现自我故障诊断和保护,减少维修时间和工作量,可与计算机熔炼过程自动控制管理系统连接,操作、管理简便.因此,20世纪90年代以后,国外及我国新上的铸铁铸造厂,多数用无芯中频感应电炉熔炼铁液. 中频感应电炉熔化铁液时,采用经过破碎、抛丸处理干净的回炉料,可显着提高铁液质量,降低吨铁液能耗.我公司铸造厂在10t中频炉上曾做过生产试验,采用干净回炉料,生产大功率的柴油机缸盖,铸件气孔废品率降低6个百分点,铁液熔炼耗电量降低90kW・h/t;

同时可以有效降低工人扒渣的劳动强度,改善铸造熔炼作业环境,降低工频炉炉口的结渣现象,解决炉口结渣后难处理的难题,提高工频炉炉衬使用寿命20%,提高熔炼生产效率.因此,采用中频感应电炉熔炼铁液时,要十分重视炉料的净化问题,尤其是回炉料的破碎、抛丸净化处理,这是发挥中频炉熔炼铁液效率的一个十分重要的环节. 中频感应电炉熔炼铁液还能够生产出加工性能优异的灰铸铁缸体、缸盖.熔炼炉型对灰铸铁加工性的影响多年来一直有争论,即多数铸造人认为,感应电炉熔炼生产出来的灰铸铁件比冲天炉熔炼生产的灰铸铁件加工性差.对此,美国铸造协会1998年组织研究人员采用车削、钻削试验法研究了感应电炉熔炼与冲天炉熔炼对灰铸铁(相当于HT

150、HT

200、HT250)加工性的影响.研究表明,冲天炉熔炼时,材料加工性能并不比感应电炉熔炼好,而对一些加工性数据,感应电炉熔炼的灰铸铁加工性更好些.我公司也针对感应电炉熔炼生产的灰铸铁件的加工性进行了研究,并在大批量生产的HT250缸体上进行了验证:中频感应电炉生产出缸体加工性能,比热风冲天炉、电炉双联熔炼生产出的缸体加工性能提高了20%,同时铸件力学性能提高10%,金相组织改善,缸体铸件致密性提高,这说明中频感应电炉熔炼铁液能够生产出加工性能优异的灰铸铁缸体、缸盖,关键是要采用良好的熔炼工艺――废钢增碳工艺,并采用优质的增碳剂以及良好的孕育工艺. 感应电炉熔炼 ?? 感应电炉 (1)感应电炉构造及工作原理 感应电炉是利用电流感应产生热量来加热和熔化铁料的熔炉.炉子的构造分为有芯式(图2)和无芯式两种,在无芯式感应电炉中,坩埚内的铁料在交变磁场的作用下产生感应电流,并因此产生热量,而将其自身熔化和使铁液过程热.在有芯式感应电炉中,需要加入用其它熔炉(如冲天炉)熔化的铁液,在环形铁芯内产生的交变磁场使沟槽内的铁液过程,并利用沟槽中铁液与其上面熔池中的铁液循环作用而加热全部铁液.无芯式感应电炉具有熔化固体炉料的能力,而有芯感应电炉只能过热已熔化的铁液,但在过热铁液的电能消耗方面,则以有芯感应电炉更为节省. 感应熔化技术的应用现状与展望

一、感应熔化技术的发展历程?? 感应电炉在国内铸造企业中的应用可以追溯到20世纪70年代,那时工频感应电炉开始逐渐推广使用,在巅峰的时候曾经有过10t?2.8MW和20t?4MW规格的工频感应电炉投入运行,虽然有很多的缺陷,而且最终也没有被大面积的推广,但是开创了使用电力、以电磁感应方式进行铸铁熔化的先例,为以后更先进的熔化方式指明了发展方向. 同期,随着电力半导体器件的出现,中频感应电炉在国外被发明并逐步完善(........