意大利Ferriere Nord新建电弧炉的特点

为了改进冶炼过程和优化维护操作，Ferriere Nord（隶属于Pittini集团，坐落于意大利东北部弗留利-威尼斯朱利亚地区的奥索波）决定更换现有的电弧炉。该电弧炉炼钢厂下游配备有生产长材的两台轧机，一台用于生产线材，一台用于生产钢筋。

　　1、项目概况

　　2011年9月，Ferriere Nord与设备供应商签署了新建合同，2013年初新建设备投产。

　　该冶炼车间原本运行很好，但有些地方需要改进，例如，减少加料斗、充分利用化学能、优化现有变压器、增加新的除尘箱和水冷管道、电弧炉的液压系统、在现有的装载和运输系统上为新电弧炉设计一个新的废料桶、升级自动化系统等。还需要考虑现有工厂的限制，比如有限的空间、建筑和起重机的起重能力等，并提供加快炉壳和炉顶改造的解决方案。

　　该项目涉及的主要内容如下：

　　◆新电弧炉，其容量为150t，直径为6800mm；

　　◆新电弧炉液压系统；

　　◆新钢包和钢包车改造；

　　◆升级现有的喷射技术，以满足新的要求；

　　◆新除尘箱和热水冷却的水冷管道；

　　◆新3Q自动化概念；

　　◆新HiReg电极调节；

　　◆新电弧炉地基，包括出钢坑；

　　◆新的炉底渣坑。

　　在提案和工程阶段，为找到最好的解决方案，Ferriere Nord和设备供应商团队之间举行过多次联合会议。由于双方的专业性，所选择的解决方案被证明是非常正确的，这在电弧炉开炉后显得尤其明显。

　　工程设计阶段之后，双方密切合作，监督项目的整体进度和每个组件的质量。大部分的零部件都是在同一地区制造的，这有助于使这一项目在时间和成本上是可行的和非常实惠的。设备制造出来后，都尽可能地预装好，使得所有主要部件到达时，都是“准备安装”状态。

　　所有工程都通过一个全面的3D模型来完成，所有动作的速度和同步情况都实际模拟过，以确保制造设备前对设备的操作情况有一个精确地了解。这意味着在调试、启动和瞬时加速时需要更少的微调。对供货范围内的在途的和现场的管道，也使用了一个3D模型，同时在管道制造过程中预先组装，这使现场操作的数量减少到最低限度。

　　Ferriere Nord和设备供应商的项目经理都非常努力地完全掌握所有的活动，并且要预见在项目开发过程中任何可能发生的变化。两队之间友好及时的沟通，确保了生产和采购的准时性。

　　当关停时间快到来的时候，双方项目团队都加强了现场活动，以确保所有操作都按时按计划完成：拆卸旧炉，拆除旧地基，建造新的地基，并安装新的炉子和除尘箱等。

　　2、设备特点概述

　　6800mm直径的电弧炉的公称容量是150t，由一个100/120MVA的变压器供电，电极的直径是28in（711mm）。

　　炉顶（自支撑框架设计）配备有一个扩展的设置：单点升降系统。快速炉壳/炉顶更换技术为离线维护提供了便利；通过钢包车实现了除尘箱的快速交换。

　　新的电弧炉是最新一代的全平台炉，该解决方案被选中主要是因为它适合安装在就宽度和高度而言有限的空间中，并提供高的炉壳设计、超快速的运动、良好的视野以及操作和维护的安全通道。在以下几方面尤为突出：

　　◆电极/炉顶升降和旋转单元；

　　◆电极臂/柱设计；

　　◆电源线辅助系统；

　　◆外壳设计；

　　◆除尘箱设计。

　　3、电极和炉顶单元

　　由于有限的空间，以及需要超高速运动，因此整体选择了一个非标准的解决方案。然而，对一些设备的操作、可靠性和维护方面做了一些改进，例如：更高的钢包间隙，可以降低由于机械和热的原因造成损坏的风险。

　　因为该单元的座标结构，电缆可以更短，减少了总的电抗，并增加了功率输入。此外，电缆摇摆和扭曲的减少提供了更长的电缆使用寿命。该旋转单元被设计成一个可以承受超快速度的高容量的滚子轴承，简化了维护和更换。

　　4、电极臂

　　该电极臂处于共面结构，它提供了各种优点。所有电缆连接都是在同一平面上，并且可以通过业务平台上的变压器侧被访问。维修人员现在可以在任何时间从电极臂的两侧和变压器的次级系统安全地到达电缆终端。

　　由于现有的起重机轨道是在电极臂尾部的上面，使第二阶段的一个三角安排的可能性基本变为零。利用这种结构，所有三个阶段都达到在升起位置尽可能高的水平。这是通过造壳实现几何上尽可能高的。

　　电极柱位置尽可能的接近到电弧炉本体，减少了悬臂效应和相关的电极振动；桅杆导轨所用滚轮采用易于调整偏心轴的棱柱形。该桅杆采用悍达耐磨钢制成以延长使用寿命。

　　5、辅助系统

　　由于通过电极臂的共面排列创建的整体电抗平衡，辅助系统必须专门为第二阶段设计专门的电抗补偿。这是通过应用创新的解决方案，还包括了变压器房外的共面的母线布局，特别是因为有一个起重机轨道梁限制访问选项完成。所选择的解决方案在系统中创建一个完美的平衡，从而致使炉内热点均匀分布。

　　6、外壳设计

　　外壳是专为全壳的变化而设计，先从炉顶和带有面板和笼架的上部外壳开始，随后是EBT下壳。所有面板设计为可靠地布置，便于更换和一些特定的创新，比如炉壳的运动从不会因面板故障而中断。任何修理或维护过程都可以在更换炉衬耐火材料过程中离线完成。

　　因为这些要求，以及为了使用从现有的水处理厂提供的冷却水，选用了一个独特的分布概念。所有安装在上壳体的下部喷射和燃烧器被安置在全铜管板上，而上壳体的上部是由钢制成的管板。设备供应商的出钢口装置是专为运行期间安全关闭和打开设计的，也允许出钢后出钢口的机械清理。

　　7、除尘箱

　　电弧炉初级排出气体被收集在一个地基上的有一个可移动进气管道的除尘箱内。由于Ferriere Nord电炉流程的特点，废气烟尘内的能量需要熔化湾和并行辅助湾之间安装一个很大的气体柜。为了使用海湾桥式起重机的沉降箱进行维护，因此决定在钢包车安装除尘箱，以缩短维护时间。

　　为了达到除尘和气体冷却效率最大化，气体流量和入口和出口管道的位置，采用了流体动力学进行模拟。

　　除尘箱底部有固定的圆筒和一个排放系统，以避免大量的停机清洗。另外还有一个优点：连续排放和回收的粉尘与炉渣结合起来，也可部分地重新利用在电炉流程中。

　　8、工程、采购和安装

　　联合审查会议确保了所有事项都在预测范围之内，并都符合相关的详细说明。这包括了Ferriere Nord运行/维护团队和设备供应商工程办公室之间非常密切的合作，从而为万一发生故障时的快速、高效运行，便捷安装，操作过程中的可靠性和快速访问提供了具体解决方案。

　　整个项目的开发搭建了三维模型，用来检查并解决现有的基础设施可能带来的所有干扰，并且为了进行快速管道铺设而做好正确管道路线，有力地缩短了安装时间。项目工程由设备供应商和Ferriere Nord的项目团队共同完成。所有部件用3D建模，这大大改进了设备选型、动作模拟和设置，管道工程和碰撞预测。

　　所有主要的炉部件在本地区生产，这意味着整个过程，包括车间装配和测试，都可以被密切关注。Ferriere Nord和设备供应商共同完成各个零件的车间验收试验，然后在钢厂被关停前运到现场。例如，为了达到现场快速、精确的建设效果，液压系统完全预组装好，连同所有的入口/出口支管，并在一个和实际尺寸完全相同的人工液压室内搭建好。

　　9、电气自动化

　　自动化程序包取代现有的硬件和软件系统，提供了最先进的界面和人体工程学布局的工作环境。设备供应商还提供一个由其开发的全新3Q系统，整个设备在运送到现场之前由设备供应商和Ferriere Nord双方共同在工厂测试过。