【转贴】集束氧枪技术在韶钢的应用

于洁

摘要：介绍了韶钢90t consteel电炉进行集束氧枪技术改造的工艺流程及降成本的生产实践情况，可供同类型企业参考。
关键词：电炉；集束氧枪；降成本
　　韶关钢铁公司(以下简称韶钢)炼轧厂90t consteel电炉2000年底建成投产，设计年产钢水65万t，2004年实际产钢水80.31万t。90t电炉自投产以来，由于外购废钢价格高、质量低，同时电耗偏高等问题，生产成本居高不下，一直是韶钢的亏损大户。2005年韶钢决定对炼轧厂电炉进行停产改造，引进美国普莱克斯公司集束氧枪技术，用cojet氧枪替换现有氧枪，争取电炉提高铁水比，少用废钢，降低生产成本。
　　该项目由韶钢设计院负责设计，2005年4月在与普莱克斯公司多次技术交流后，韶钢设计院完成了全部设计内容。2005年7月项目建成投产。
1 集束氧枪技术及改造内容
1.1 集束氧枪技术
　　集束氧枪技术是由普莱克斯公司发明并已获得专利授权的一种炼钢技术，其核心是一种多功能集束氧枪(cojet氧枪)和气体供应监测系统。其优点是氧气以集束流形式喷射，氧气吹入钢水深度比传统氧枪大80％左右，大大提高氧气利用效率；从而可以大幅度增加铁水使用量，提高劳动生产力，冶炼工艺更加稳定，钢水成分和温度更趋均匀，同时钢水含[n]和渣中feo显著减少。目前该项技术已在全球80多座电炉上得到了应用，而在国内只有宝山钢铁股份有限公司150t 电炉和韶钢90t电炉采用了该项技术。
1.2 改造内容
　　(1)取消现有90t电炉的移动式水冷氧-碳枪，增加3支炉壁集束氧枪、1套控制阀站、1套plc控制系统和1个操作台。
　　(2)改造现有喷碳罐，采用进口1套2个罐的喷碳系统。
　　(3)新建焦炉煤气净化站、加压站及相应输送系统。
　　(4)改造现有厂房内氧气管道。
2 工艺流程及主要参数
　　本项目由焦炉煤气系统、氧气系统、氮气系统和碳粉系统4个部分组成。主要设施包括焦炉煤气净化站、加压站、控制阀站、碳粉罐、集束氧枪、管道系统等。　　
2.1 焦炉煤气系统
　　集束氧枪需要1000～1500m3/h(标准状态下)精制的、并具有一定压力的焦炉煤气。焦化厂外供焦炉煤气(标准状态下)杂质含量为：焦油不大于50mg/m3，h2s不大于200mg/m3，萘不大于300mg/m3，nh3不大于30mg/m3；压力为6kpa，不能满足要求，因此需建焦炉煤气净化站、加压站等设施。
　　焦炉煤气(在标准状态下)先经净化站处理，杂质质量浓度达到如下指标：焦油不大于10mg/m3，h2s不大于20mg/m3，萘不大于50mg/m3(冬季)，萘不大于100mg/m3(夏季)，nh3不大于30mg/m3；然后再经加压站升压到0.5mpa，通过管道送至控制阀站，阀站调节分配后分三路供3支集束氧枪使用。
2.2 氧气系统
　　集束氧枪改造后，设计铁水比可由改造前的30％提高到60％，每吨钢耗氧量(在标准状态下)由改造前的46m3提高到59m3。氧气消耗量(在标准状态下)由5400m3/h增加到9540m3/h，原有到电炉氧枪的氧气管道管径偏小，需要扩大管径。
　　新建氧气管由厂房外引入，将氧气送至控制阀站，阀站调节分配后，分三路供3支集束氧枪使用。每路均有主氧、辅氧、二次燃烧氧3条氧气管道，每支集束氧枪也均有3个氧气接口。
2.3 氮气系统
　　氮气主要供碳粉浓相输送及控制阀站仪表用气。氮气管道由厂房内原有管道引出，分两路支管分,nn控制阀站和碳粉罐使用。
2.4 碳粉系统
　　为了满足集束氧枪对碳粉输送速率的要求，原有碳粉系统需要改造。原有32m3碳粉贮仓保留，采用普莱克斯公司提供的喷碳罐替换原有喷碳罐，同时采用氮气作为浓相输送介质，引3条管道分别将碳粉输送到3支集束氧枪使用。
3 生产实践情况及经济效益
3.1 生产实践情况
　　(1)2005年7月，90t电炉集束氧枪改造后正式投入使用。当时由于7号高炉投产进度推迟，铁水供应不足，同时操作人员对新系统处在逐步理顺中，集束氧枪改造的效果并未发挥出来，电炉炼钢还是处于亏损状态。2005年9月开始，由于7号高炉顺利投产，电炉操作人员的操作水平提高，电炉铁水比逐步提高，铁水比由原来的最大30％提高到集束氧枪改造的设计值60％，并且一直提高到2006年1月份的93.3％，成功实现了降成本工作。如：2006年1月， 90t电炉月产钢5.6万t，钢铁料消耗1071kg，其中铁水971.3kg，生铁28.7kg，生产回收废钢66kg，外购废钢5kg；渣钢(含乌龟铁)110.4kg。钢铁料消耗中铁水+生铁比例为93.3％。
　　(2)2005年9月开始，90t电炉电耗由原来的每吨钢270kw·h逐步下降到集束氧枪改造的设计值160kw·h，并且一直下降到40kw·h左右稳定生产。
3.2 经济效益
　　90t电炉集束氧枪改造后，电炉铁水比由原来的30％上升到90％左右，实现了降成本工作。生产成本中变化的主要因素有：(1)铁水比增加，废钢使用量降低，原料成本大幅下降。(2)电耗大幅度下降，用电成本降低。(3)需消耗焦炉煤气，并且氧气消耗量增加，能源介质成本有所增加。
　　实践表明，90t电炉集束氧枪改造后，2005年9～12月每吨钢平均成本为2586元，比2005年1～8月每吨钢平均成本3333元下降了747元，后4个月按产量25万t计算，降成本1.8亿元左右。同时2006年2月，每吨钢成本降至2329元，对比上年同期每吨钢降成本约1000元，经济效益显著。
4 问题讨论
　　(1)韶钢90t电炉采用集束氧枪技术是解决废钢成本偏高的一种“非常”措施，改造后既可增加铁水比，又可增加钢产量。
　　(2)电炉铁水比增加到50％以上后，随着脱碳速度的进一步提高，会给电炉冶炼带来一些问题，如跑钢、跑渣、炉衬寿命等。
　　(3)电炉采用集束氧枪改造后，节电非常明显，但由于增加了焦炉煤气、氧气消耗量，同时也没有向转炉那样回收煤气及余热蒸汽，能耗反而增加。
5 结语
　　电炉采用集束氧枪技术可以增加氧气吹入深度，适当提高脱碳速度，提高氧气利用率，也可提高铁水热装比及生产能力，改善钢水质量，此项技术可供同类型企业参考。