電爐煉鋼工藝設(shè)計中的分析

劉春霆，周永紅，劉書忠

（1.中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，重慶401122；2.山西太鋼不銹鋼股份有限公司煉鋼二廠，山西太原，030003）

電爐煉鋼生產(chǎn)以技術(shù)經(jīng)濟指標[1（]噸鋼產(chǎn)品的鋼鐵料、物料、以及各種介質(zhì)消耗）、噸鋼工序能耗[2]來衡量工況的經(jīng)濟性和先進性，該指標均未完整反映電爐煉鋼生產(chǎn)過程的熱力學(xué)完善性[3]。文章以設(shè)計110 t電爐煉鋼工藝設(shè)計為背景，結(jié)合實際生產(chǎn)廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)對電爐主要技術(shù)經(jīng)濟指標進行對比，同時進行不同比例鐵水情況下的（可用能）分析。以期在物料單耗、頓鋼工序能耗外多一個評價維度。

生產(chǎn)活動都伴隨著能源的消耗和轉(zhuǎn)換[4]，是一種形式（可用能）轉(zhuǎn)換為另一種形式的過程。效率[5（]?）指標高低，代表該生產(chǎn)過程能源轉(zhuǎn)換的先進性。

式中：QL為燃料的低位熱值，ΔS為生成系與反應(yīng)系的熵差，T0是環(huán)境溫度。

式中：(h-h0)、T0(S-S0)為蒸汽的焓差和熵差。

式中：ed、eh為動能和勢能（如：水、壓縮空氣、氧、氮和氬的的計算）。

式中：xi、hxi為物質(zhì)的化學(xué)成分和該成分的氧化反應(yīng)放熱量，Ci、ΔT為物質(zhì)的比熱容和溫差（如電極、碳粉、鐵水、鐵合金、廢鋼和鋼水的計算）。

2 電爐煉鋼生產(chǎn)工況的平衡計算

電爐煉鋼生產(chǎn)設(shè)施：110 t電爐、鋼水罐、廢鋼預(yù)熱設(shè)施、煙氣汽化冷卻設(shè)施；電爐在設(shè)計中各工況：由100%廢鋼～20%廢鋼+80%的鐵水的9個不同鋼鐵料比例情況下的技術(shù)經(jīng)濟指標進行分析。設(shè)計中考慮了廢鋼預(yù)熱設(shè)施和煙氣汽化冷卻技術(shù)裝置。

3 電爐煉鋼生產(chǎn)各工況的效率

圖1 電爐煉鋼生產(chǎn)各工況的效率圖

4 電爐煉鋼生產(chǎn)工況的分布

圖2 電爐煉鋼生產(chǎn)吃50%鐵水的分布圖

5 結(jié)論

電爐煉鋼加入100%的廢鋼時，電通過電極與廢鋼間的導(dǎo)電（廢鋼導(dǎo)電系數(shù)低，能源損失η′jr大）加熱廢鋼，廢鋼逐漸熔化，鋼水液面漸漸升高，這時電極與鋼水間的導(dǎo)電（鋼水導(dǎo)電系數(shù)高，能源損失?。┘訜徜撍?，廢鋼浸入鋼水中（與鋼水的接觸面最大）易熔化；該工況冶煉周期長，散熱損失η′sr大。

電爐煉鋼加入鐵水量的逐漸提高，η′jr和η′sr損失會漸漸的減小。但鐵水載能工質(zhì)（9.770 MJ/kg）大于廢鋼載能工質(zhì)（7.640 MJ/kg）約27.88%，然而電爐中加入鐵水量越多效率ηxt會下降。

從圖1中可知，在電爐煉鋼中加入50%左右的鐵水量（工況）時效率ηxt接近于最大，達到81.24%。

不考慮原料價格因素情況下，在鐵水比例50%左右時，電爐的主要生產(chǎn)指標最好。