ABB ArcSave电磁搅拌技术有效解决电弧炉底部结垢难题

厂商:ABB集团
  点击数:5043  发布时间:2020-12-08 11:17
电弧炉底部结垢会影响生产加工效率,成为了困扰全球不锈钢生产企业的一道难题。但如ABB资深冶金学家滕立东所言,成熟的ArcSave电磁搅拌解决方案一举攻克了这一难题。
关键词:EAF-EMS技术 ,ArcSave电磁搅拌解决方案 ,ABB

电弧炉底部结垢会影响生产加工效率,成为了困扰全球不锈钢生产企业的一道难题。但如ABB资深冶金学家滕立东所言,成熟的ArcSave电磁搅拌解决方案一举攻克了这一难题。

结垢是在使用电弧炉(EAF)生产不锈钢和高合金钢过程中的常见问题。结垢由未熔化的废钢和铬铁合金形成,不断沉积会造成减少有效的熔池容积,降低出钢重量命中率、废钢收得率以及生产力等诸多问题。

鉴于现代钢厂对生产力水平的追求不断提升,即便是微小的低效,都有可能会产生重大的影响,从而最终影响业绩。因此,防止炉底结壳便成为了工厂性能优化的重要环节。这个问题可以通过改善钢水传质传热以消除冷热点来有效地予以解决,最终可以加快废钢和铬铁的熔化速度而不会产生固体残留沉积物。

除了通过全面而精确地控制整个炉内钢水的混合效果来消除这一问题外,电磁搅拌技术(EMS)还能在能耗、工艺稳定性和增强安全方面带来额外的好处。

辉煌历史开创美好未来

ABB EAF-EMS技术最初由ABB冶金事业部发明并获得专利,迄今已有80多年的应用历史。如今,在此技术基础上,ABB已向全球交付了1870套各类电磁冶金产品,其中包括153套EAF-EMS装置。该电磁搅拌器安置在炉底壳底部,但不与炉底接触,通过搅拌线圈产生一个穿透炉底的行波磁场,并推动钢水流动并形成搅拌效果。该电磁场穿透整个熔池深度,沿整个炉膛运动,确保钢水彻底均匀化。作为ABB新一代EAF-EMS技术,ArcSave电磁搅拌器搅拌力更强,非常适合当今的大功率熔炉,并带有自动控制功能,可根据熔炉工艺来自定义搅拌力度。2014年,美国弗吉尼亚州的Steel Dynamics’ Roanoke钢厂率先将ArcSave?安装在生产碳钢电弧炉上,并取得非常好的效果,此后不少不锈钢和特种钢生产商纷纷效仿。

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ArcSave安置在炉底壳底部,但不接触炉壳,在熔池内产生行波磁场,并在钢水中产生对流搅拌

奥托昆普不锈钢公司的成功案例

奥托昆普不锈钢公司坐落于瑞典阿沃斯塔市,是一家行业领先的不锈钢制造商,有着悠久的创新历史。该公司于1930年发明了双相不锈钢。2014年,当地工厂安装了ArcSave电磁搅拌器,旨在解决其90吨电弧炉底部结垢问题,同时大幅缩短通电时间并改善氩氧脱碳(AOD)的工艺条件。该电弧炉配备一套110MVA变压器和一套炉门四枪机械手来分别喷吹氧、氮、硅铁和碳,并结合电能和三个燃气喷嘴来熔化废料,专门生产高铬含量的特种钢。为了生产这种钢,电弧炉中需要投入大量的铬铁合金,由此导致了底部结垢问题。该公司曾尝试使用底吹搅拌装置(BGS),但因坚硬的残留物和炉渣而未果。

安装ABB ArcSave后,废钢和铬铁熔化状态得以改善,从而解决了结垢问题并带来了一些其他好处,例如提高金属收得率、改善出钢重量和出钢温度的准确率,使得下游工序AOD操作更加顺利。出钢温度降低了20~30°C,同时出钢温度命中率由30%提高到100%,出钢重量命中率也从69%提高到了93%。此外,生产能耗降低3~4%,电极消耗降低8-10%,启弧时间缩短4~5%。

世亚钢铁铲除庞大炉垢

作为韩国唯一的不锈钢管材生产商,世亚钢铁为其70吨电弧炉安装了ABB ArcSave电磁搅拌系统,以解决厚达1000mm的严重炉垢堆积。该电弧炉配备了一套72MVA变压器和一套炉门四枪机械手来分别喷吹氧、铝和碳。此外还采用三个燃气喷嘴来额外加热,以熔化90%的废钢和10%的铁合金。

该公司与奥托昆普不锈钢公司情况类似,均采用配置三个透气砖的底吹搅拌装置,但结果并不理想。最终只能用耐火材料移除机将渣壳破碎,然后用起重机将其吊出熔炉。不得不说,此举艰难而又耗时。安装ABB ArcSave后,电弧炉实现炉温均质化,使渣结壳厚度减少到200mm以下,还带来以下生产便利:

  • 更易于废钢加料;

  • 改善熔池液面控制;

  • 提高出钢重量命中率;

  • 提升金属收得率;

  • 降低炉内耐火材料的维护量。

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ArcSave电磁搅拌系统可以全面精确地控制整个炉内的钢水均匀性

世亚钢铁节能约3~4%,而通电时间缩短4~5%。尤为惊人的是,由于熔化大块废钢能力的提高(最多可达4吨),废料处理成本降低了70~80%。在安装ABB EAF-EMS之前,世亚钢铁电弧炉只能使用较小的废钢,才能保证其完全熔化。

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ArcSave使出钢重量命中率提高24%

结论

从上述案例中可见,EMS在不锈钢生产过程中意义重大,除了减轻令人困扰的底部结垢外,还能提升一系列生产参数,如提高5~7%的产量,降低3~5%的能耗,同时可提高工艺稳定性和可重复性,减少合金、石灰、电极和其他工艺添加剂的使用。

从成本压力到竞争日益加剧和环保顾虑,冶金行业正面临一系列颠覆性的挑战,ABB ArcSave所带来的优势为那些愿意通过创新技术通往成功的钢铁制造商提供了重要的帮助。迄今为止,ABB ArcSave的大量安装也正说明了冶金专家和不锈钢制造商正在积极探索新道路。

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