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ECOARC電爐主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)及技術(shù)應(yīng)用
國內(nèi)首套引進(jìn)日本SPCO的ECOARC生態(tài)電爐（圖1），公稱容量為89t和70t，具有先進(jìn)的能量回收和環(huán)保技術(shù)。連續(xù)廢鋼預(yù)熱技術(shù)，廢鋼在頂部連續(xù)裝入到連接在爐殼上的“豎型”預(yù)熱室中，高溫廢氣直接將廢鋼預(yù)熱至600℃以上；平熔池冶煉技術(shù)，鋼水和電極之間通電電弧穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)電耗275kWh/t，電極消耗0.85kg/t以下，全廢鋼冶煉周期42min/爐；具備全廢鋼或0-60%比例鐵水兌裝的不同生產(chǎn)工藝，原料不受料型和尺寸限制，隨原料市場變化既可選用經(jīng)濟(jì)的輕型廢鋼組織全廢鋼冶煉，又可以提高鐵水比例開發(fā)高潔凈度鋼水。該項(xiàng)目是ECOARC生態(tài)電爐國內(nèi)轉(zhuǎn)化的重大突破。
圖1 ECOARC電爐系統(tǒng)示意圖
ECOARC電爐在全廢鋼冶煉條件下生產(chǎn)普通國標(biāo)碳合金鋼，如果終點(diǎn)[C]≤0.05%、終點(diǎn)溫度1630±5℃，技術(shù)保證值可以達(dá)到表1要求。
1.1 對廢鋼要求寬松
相對傳統(tǒng)電爐和轉(zhuǎn)爐，ECOARC電爐對廢鋼要求比較寬松，避免了與傳統(tǒng)電爐和轉(zhuǎn)爐搶廢鋼資源?？梢允褂幂p薄性、小型、中型、重型、打包塊、切削、含油、油漆廢鋼等。剪切料廢鋼尺寸不大于長1.5m×寬0.6m×高0.6m；對于廢料打包塊，最長邊小于0.8m，長、寬、高的三邊總和小于2m。大塊廢鋼單塊重量≤1000kg。容積密度≥0.2t/m3。
1.2 豎爐廢鋼預(yù)熱技術(shù)
在電爐內(nèi)吹入氧氣與碳產(chǎn)生的CO與二次燃燒反應(yīng)而得到的高溫CO與CO2氣體直接接觸預(yù)熱室底部的廢鋼進(jìn)行熱交換，因此實(shí)現(xiàn)很高的熱效率。在氧氣量35Nm3/t、廢氣氧化度（CO2/(CO+CO2)）為0.7的條件下，廢鋼預(yù)熱溫度達(dá)600-850℃，電耗小于275kWh/t，比傳統(tǒng)電爐電耗降低約100kWh/t以上，節(jié)電約30%。ECOARC電爐工序能耗指標(biāo)低于55.61kgce/t，比傳統(tǒng)電爐工序能耗指標(biāo)降低約15%以上。
1.3 抑制二噁英、白煙與惡臭排放技術(shù)
ECOARC電爐的廢氣處理流程如圖2所示。通過使用廢氣中含有的CO氣體，可以只用少量的額外燃料即可避免產(chǎn)生有害的化學(xué)物質(zhì)。廢氣通過預(yù)熱豎爐后，因?yàn)閺U氣溫度被降低，含氧量較少，因此不能自身燃燒。為了實(shí)現(xiàn)點(diǎn)燃CO氣體，在燃燒室的入口管上設(shè)置有點(diǎn)火燃燒器和空氣引入口。在位于預(yù)熱豎爐下游的燃燒室中，廢氣保持在800℃的溫度以上并保持足夠的時(shí)間來分解二噁英。燃燒后，在冷卻室中通過噴霧水迅速冷卻氣體至200-250℃，以防止二噁英再次生成。廢棄物燃燒在270-420℃時(shí)易產(chǎn)生二噁英，705℃開始分解，800℃時(shí)100%分解。經(jīng)過這些處理后，直接抽吸氣體通過增壓風(fēng)機(jī)和二次除塵排氣合并，最后在80-120℃溫度下通過袋式除塵器將灰塵和氣體分離。
通過該工藝，ECOARC電爐在不添加活性炭等的情況下，實(shí)現(xiàn)了二噁英含量小于0.1ng-TEQ/Nm3，解決了廢鋼預(yù)熱電爐產(chǎn)生二噁英污染環(huán)境的問題。
1.4平熔池冶煉技術(shù)
ECOARC電爐冶煉過程中采用50%-70%留鋼操作，預(yù)熱的廢鋼直接加入到熔池中，實(shí)現(xiàn)了平熔池操作。連續(xù)加料平熔池冶煉技術(shù)，具有以下優(yōu)勢。
1）電極消耗低。
連續(xù)加料平熔池冶煉，不需要像常規(guī)電弧爐那樣的廢鋼穿井期。因此廢鋼下落鋼水造成的斷電極減少，而且在鋼水和電極之間通電時(shí)的電弧變得穩(wěn)定，降低電極消耗。本鋼ECOARC電爐電極消耗保證值低于0.75kg/t，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)電弧爐。
2）提高鋼水收得率。
ECOARC電爐冶煉過程中，通過爐壁氧槍一直往鋼水中噴吹氧氣，無需氧氣切割廢鋼。與常規(guī)電爐相比，避免產(chǎn)生過量的FeO。氣密室也有助于避免廢鋼的氧化，同時(shí)預(yù)熱室內(nèi)廢鋼也阻擋了一部分煙塵外排，而隨廢鋼進(jìn)入鋼水，粉塵排放量降低約50%，提高了廢鋼的收得率。鋼水收得率可提高約1.0%-1.5％。
3）減少電爐過程中鋼水氮含量。
ECOARC電爐平熔池冶煉，爐內(nèi)有足夠的鋼渣量，很容易實(shí)現(xiàn)埋弧冶煉。由于電弧始終被爐渣覆蓋，鋼水中吸氮會(huì)減少，與常規(guī)電弧爐對比，鋼水氮含量平均降低10ppm。
4）降低工作現(xiàn)場噪音。
由于造厚泡沫渣的平熔池冶煉及不開爐頂蓋方式裝入廢鋼，沒有電弧與廢鋼之間發(fā)生的電弧聲音。在常規(guī)電弧爐中，在熔化期間噪聲水平為100-110dB；而ECOARC電爐冶煉過程中的噪聲水平約為95dB以下，操作過程中的噪音可降低15dB。
1.5 可處理固體廢棄物
ECOARC電爐獨(dú)特的煙氣處理技術(shù)，可適當(dāng)?shù)靥幚硪徊糠謴U輪胎、廢塑料、醫(yī)療廢物等，這些廢棄物可以與廢鋼一起裝入到廢鋼預(yù)熱室內(nèi)。因?yàn)镋COARC電爐的廢鋼預(yù)熱室頂部是雙層結(jié)構(gòu)，所以不會(huì)在廠房內(nèi)直接接觸到爐內(nèi)產(chǎn)生的高溫氣體而發(fā)生煙塵。
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ECOARC電爐煉鋼工藝流程及技術(shù)
本鋼電爐煉鋼生產(chǎn)工藝流程為：（鐵水倒罐）→ECOARC電爐→LF→RH→方坯連鑄機(jī)。
2.1 LF精煉
LF采用了管式盤管全水冷間接排煙爐蓋及除塵罩技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無煙工廠；采用先進(jìn)的自動(dòng)加料技術(shù)；采用惰性氣氛爐蓋，保證微正壓操作；采用鋼包底部氬氣自動(dòng)連接技術(shù)；采用PLC控制系統(tǒng)和智能化電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)；采用先進(jìn)的冶金模型，實(shí)現(xiàn)高效的生產(chǎn)和準(zhǔn)確的控制。鋼水升溫速度快，為5℃/min；電極消耗低，小于10g/kWh；電耗低，為0.5kWh/(t·℃)；鋼水溫度和成分控制準(zhǔn)確；雙車單工位工藝布置靈活。
2.2 RH精煉
采用雙車四工位布置型式，RH精煉周期顯著縮短；設(shè)置多功能頂槍系統(tǒng)，具備鋼水脫碳、加熱真空室、清除真空室冷鋼等功能；采用事故真空返料系統(tǒng)，提高真空加料系統(tǒng)容錯(cuò)能力；采用大直徑浸入管內(nèi)徑和真空室內(nèi)徑，加快鋼水的循環(huán)速度；采用四級蒸汽噴射泵+末級水環(huán)泵技術(shù)，節(jié)能降耗；采用鋼包液壓頂升系統(tǒng)，頂升裝置升降速度連續(xù)可調(diào)；采用分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的真空室；采用PLC自動(dòng)控制，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抽真空，遠(yuǎn)程喂絲、智能吹氬、自動(dòng)加料等；采用先進(jìn)的冶金模型（脫氣模型、脫氧模型、合金模型、溫度模型等），可實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)和準(zhǔn)確控制。
2.3 連鑄
連鑄采用大包下渣檢測、中間包連續(xù)測溫、H型中間包感應(yīng)加熱技術(shù)、分級電磁攪拌、末段輕壓下和重壓下，工藝裝備水平處于行業(yè)領(lǐng)先水平，具備生產(chǎn)高純凈、高均勻性、高致密性高檔軸承鋼和齒輪鋼等品種的能力。連鑄系統(tǒng)示意圖如圖3所示。
本鋼板材特殊鋼事業(yè)部電爐項(xiàng)目工程于2018年開始規(guī)劃設(shè)計(jì)，2019年10月1日正式開工建設(shè)，2022年10月15日一次熱負(fù)荷試車成功。新煉鋼產(chǎn)線工藝技術(shù)裝備先進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化、專業(yè)化和最佳經(jīng)濟(jì)效益化。
面向未來，本鋼板材會(huì)以打造高等級汽車用鋼、軸承鋼、高合金類品種鋼等優(yōu)勢產(chǎn)品為抓手，堅(jiān)定“制造更優(yōu)材料，創(chuàng)造更美生活”的企業(yè)使命，認(rèn)真落實(shí)“務(wù)實(shí)高效、攻堅(jiān)克難、精準(zhǔn)精細(xì)、少說多做”的工作要求，披荊斬棘、接續(xù)奮斗，堅(jiān)決把本鋼板材特殊鋼事業(yè)部打造成國內(nèi)極具競爭力的一流優(yōu)特鋼基地，切實(shí)成為本鋼集團(tuán)乃至鞍鋼集團(tuán)新的效益增長點(diǎn)和戰(zhàn)略支撐點(diǎn)。
