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降低钢水过热度1050新型多石墨电 [复制链接]

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引言连铸的生产实践证明,低的钢水过热度可以细化连铸坯晶粒和减少中心偏析;恒温低过热度浇铸可以减少并恒定热流密度,从而防止漏钢和铸坯角部裂纹;只有具备中间包钢水加热措施的系统,才能保证低过热度恒温连铸,才能有效地增加连浇次数和减少连铸事故等优点,因此受到炼钢工作者的高度重视。没有中间包钢水加热设备的连铸,为了保证连浇次数和减少连铸事故,一般总是走高温路线,因此钢水温度变化幅度特别高(图、图2)。在上世纪80年代末-90年代末,国内外曾有约40家钢厂安装了中间包等离子体加热系统。但因为设备昂贵、系统加热效率低、使用成本高等被使用厂家抛弃。图无加热设备中间包温度随时间的变化图图2无加热设备中间包钢水温度随时间的变化2系统全面升级研发试验充分考虑到80-90年代兴起使用水冷金属枪中间包等离子体加热系统的弊病和缺欠,北京奥邦新材料有限公司会同北京科技大学,重新设计了中间包钢水等离子体加热系统:全面用石墨电极代替了水冷金属枪;石墨电极中间钻孔通氩气,既稳定电弧,又能延长石墨电极寿命和对与弧接触的钢水起到保护的作用;用多电极自成电气回路,排除了中间包上砌筑底电极的弊病。重新对原系统设计改造,精心安排了试验室试验,得到良好的试验结果后,制造了一套KW的工业级的多电极等离子体加热系统,该系统使用3支中空石墨电极,不需中间包上砌筑底电极。在年,在新型铸管集团芜湖公司4号连铸机40吨的中间包上安装了该系统。在-年2月份,该系统一直在该厂连续运转,操作简便,多次为现场挽回低温钢水,避免了连铸断浇,备受钢厂欢迎。年年底,一套全新经过二次改进的0KW的新型中间包钢水等离子体加热系统安装在宝武集团梅山钢铁公司的两流板坯连铸机上。到年7月,已经成功运行了8个月。实践证明,该系统可靠、加热效率高(升温速度0.7-2℃/min)、运行成本低、操作简便、多点加热可保证中间包钢水温度均匀;实现了中间包钢水温度降低0-20℃,综合计算成本降低20元/吨钢。对方坯连铸机或管理需要优化的厂家,降低出钢温度(中间包钢水温度)0-50℃,降低成本的幅度将更大。3新型多电极中间包钢水等离子体加热系统描述新型多电极中间包钢水等离子体加热系统由交流变压器、短网、直流可控硅电源系统、PLC控制系统、3组多维电极加持机器人系统、电抗器及控制器、石墨电极等组成。利用电弧长度和电压值计算中间包钢水液面高度,连接中间包钢水已有的钢水连续测温系统,可实现一键启动加热和自动停止加热操作。因多石墨电极之间自成电回路,无需中间包衬内砌筑笨重的底电极装置。配备新型多电极中间包钢水等离子体加热系统后,不必对中间包结构做任何改造。3.新型中间包等离子体钢水加热系统概况布置如图4、图5所示。石墨电极每根长度为mm,直径为50-mm。通过中间5-0mm的孔向弧中吹氩气(流量为2m3/h),稳定电弧。弧电压最大为V,最大的弧电流是A。电极提升装置既可垂直上下移动,也可在水平方向运动,还可以倾斜一定角度以便不影响钢包回转台和中间包车的移动操作。整个系统由PLC监控;使用直流电源供电;采用快速热电偶点测中间包钢水温度;在接近中间包下水口处安装了连续测温的设备;石墨电极直接连接到电源的阴极和阳极。运行情况表明,系统简单、可靠甚至无需维修。3.2中间包加热操作多石墨电极中间包加热系统操作简单,没有漏水或误操作插入钢水爆炸事故的发生。使用氩气作工作气体,既可稳定电弧,也可获得较长的电弧。根据温度和钢种、拉速等因素的不同,PLC可自动改变加热功率,最终目的是均衡浇铸温度,改善钢坯质量。PLC控制思路为保持电弧电压始终稳定,这需要不断改变电极的位置。影响电弧电压的因素有中间包内气氛和钢水液面高度.在中间包内气体成分发生变化时,PLC就会自动调节电极的位置以便补偿弧压的波动。但是,实践表明,电极位置随气氛的变化值,与弧长绝对值相比,是非常小的。电极可精确自动跟踪钢液面的变化。3.3石墨电极的消耗中间包加热时石墨电极消耗为0.04元/t钢.生产实践表明,石墨电极的消耗主要来自边侧的氧化和头部的侵蚀,而占主导地位的是边侧。3.4钢水碳、氧和氮含量的变化在中间包内对等离子体加热的钢水进行了取样分析。平均而言,使用中间包等离子体加热后钢水碳含量仅增加5-0ppm,平均8ppm.对超低碳钢0.03%的碳含量来讲,增加0.8%的碳,并没有大碍。加热前后铸坯中氮含量变化-3ppm之间,属于误差范围之内,因此等离子加热对铸坯中氮含量基本上无影响。加热后中间包钢水氧含量都呈现下降趋势,下降的范围在-6ppm之间。公司设计的直流电源及等离子体加热控制系统,能够保障石墨电极不必浸入钢水中即可顺利起弧,这个技术也是使钢水不显著增碳的重要条件.加热过程中等离子体弧的工作状态见图6.3.5多石墨电极等离子体加热运行成本使用多石墨电极等离子体加热系统,可以大幅度降低中间包钢水的过热度。按此次统一降低了0℃为例,仅计算温度降低一项,可以实现成本降低.5元/t;如果按降低20℃计算,可以实现成本降低23元/t.由表注意到,石墨电极加热系统运行成本低、易于操作、基本不存在易损易耗件以及设备单元少,因此故障率极低、设备利用率高.由表可知,多石墨电极等等离子体加热系统的运行成本,主要来自于电消耗,为.63元/t;远远低于因为降低中间包钢水过热度产生的成本降低。3.6使用效果宝武集团某钢厂使用情况表明,配备新型多电极等离子体加热系统后,中间包钢水温度最多可以降低20℃,升温速度0.7-2℃/min。此外等离子加热减少事故起到了重要的保障作用。在年0月的一座转炉维修区间,成功地挽救了5包钢水温度过低,通常情况下必须回炉升温的重大事故。等离子加热设备在均衡浇铸,即消除不同炉次之间以及同一炉不同浇铸时刻之间大的钢水温度波动方面,效果尤佳;对实现中间包钢水目标温度命中率起到非常可靠的保障作用;始终可控制钢水温度的变化在目标值的±5℃范围以内。图7是具有等离子体加热和没有加热时,中间包钢水温度的变化情况。4、新型多电极等离子体加热与感应加热的对比在过去的5年,一些钢厂连铸中间包安装了感应加热设备。生产实践表明,该系统与新型等离子体加热相比存在如下缺点:4.新型等离子体加热不需要改造中间包多电极自成电气回路;而感应加热设备减少中间包容量0-20%;4.2感应加热需要长期浸在钢水里的特殊耐火材料,一般都是进口,寿命不高,造成运行成本高。4.3感应加热需要笨重的与中间包体插接的电回路;如果出现意外事故,中间包车快速移走,容易破坏,造成损失。4.4等离子加热占用中间包上面一些空间,但不影响操作.4.5感应加热需要持续加热,运行成本高(比照梅钢参数,比等离子体加热多0元/t)。等离子体加热每包钢水只加热5-0分钟;运行成本.63元/t。4.6新型等离子体加热使用氩气做工作气体,过程不增碳和氮(只增碳8PPM),可以降低钢水氧含量。5、结论5.成功地实现了无底多石墨电极等离子体加热系统投入生产;使用石墨电极加热,钢水增碳在5-0ppm之间,不大于0ppm,对梅山钢铁的所有钢种的生产没有影响;钢水加热前后氧含量都能降低;氮含量增加-3PPM。5.2等离子体加热系统运行成本为.63元/t钢;主要来自于电能的消耗;石墨电极的消耗仅为0.04元/t。5.3系统操作简便;实现了一键加热;设备故障率低。5.4可降低中间包钢水过热度0-50℃左右5.5在一个连浇周期中,中间包内钢水温度波动可以控制在目标值的±5℃范围以内。5.6系统操作简便,无需配备专有操作人员.5.7在钢包一开浇就可启动等离子体加热,能够有效地避免钢包更换或是连铸第一包中间包内钢水温度陡降的问题,可最大限度地降低钢水过热度,也即降低出钢温度;5.8设备一次性投资只需要半年内就能回收。6、设备制造周期系统由北京奥邦新材料公司设计制造。公司自有独立德知识产权。设备制造周期为3-4个月。北京奥邦新材料有限公司注册资金0万;在北京怀柔科学城占地80亩和3万平米厂房和办公楼;现有80个员工;多年国家和中关村高科技企业;多年北京市纳税A类企业。新型多电极中间包钢水等离子体加热系统已经在宝武集团梅山钢铁投入使用,欢迎咨询或去参观。联系人:王存博士北京奥邦新材料有限公司北京科技大学北京四态科技发展有限公司年7月

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