电弧炉气体搅拌系统的应用及节能效果（二）

6电弧炉底吹搅拌系统的气体控制 
RHI可提供整套气体搅拌系统，包括耐火砖和耐火泥、安装程序、过程支持及气体控制装置，气体控制装置是由INTERSTOP/RHI公司根据几十年的经验研 发出来的。 
一个气体控制站管控电弧炉中1-6个RADEXDPP透气砖。每个透气砖可单独控制，采用氮气和/或氩气。通过使用特定的电弧炉操作参数，或将其集成到电 弧炉控制系统，气体流速的调节就可单独进行，而不依赖于电弧炉的控制。 
通过供应和安装具有最佳技术解决方案的全套气体搅拌系统，就可在电弧炉整个服役期内显著增加气体搅拌的可用性和可靠性。新型气体搅拌系统的技 术优势具体如下： 
◆模块化设计便于维修； 
◆用环形密封标准块替代管子，可实现100%无泄漏； 
◆可控制搅拌效率； 
◆根据用户需求，将所有输入、输出信号可视化； 
◆出具故障检测错误报告； 
◆工艺数据的可用性，通过嵌入现有IT基础设施进行数据传输与处理； 
◆程序语言SiemensStep7/WinCCFlexible或者TIAPortal； 
◆多孔气体搅拌系统可实现精确又个性化的流速控制； 
◆该系统的保证参数：100%无泄漏系统、流速控制精度±3%、设定时间<500ms。 
用于电弧炉和二次精炼的该气体搅拌系统的主要特点： 
◆具有整套气体搅拌解决方案——对整个气体搅拌技术的控制（从耐火材料到阀门控制和搅拌策略）； 
◆对系统和耐火材料实施一站式工程管理； 
◆专长于工艺知识的专家进行技术支持； 
◆供应商优势的结合——INTERSTOP气体控制系统和RHI耐火材料； 
◆先进的技术解决方案； 
◆通过L0级-L2级自动化技术将该系统全部集成到用户的工艺控制系统中； 
◆模块化设计使得操作简便、降本增效； 
◆高精度的质量流量控 
制——新一代MFCs； 

◆流速对设定值的响应快； 
◆来自气体供给、控制、透气装置、冶金技术的集成解决方案； 
◆用户友好型直觉控制面板和可视化； 
◆设计紧凑，占用空间少； 
◆满足用户特殊要求的软件解决方案； 
◆可精确调节整炉搅拌气体的类型和流速； 
◆根据不同钢种或者生产计划，可程序化气体流速。 
1）气体搅拌系统可靠的关键因素 
钢厂和耐火材料供应商主要关注于耐火材料的透气性产品，比如：透气砖及其在气泡形成、流速、压力、使用寿命等方面的特性。但也要同样关注气体 
的调节、管道系统和系统的维护方案。 
2）质量流量控制器（MFC） 
现代搅拌系统的核心设备是MFC。新一代MFC具有以下特点： 
◆基于一套热量测量系统；

◆精度可达到±1.5%； 
◆流量调节采用比例换向阀； 
◆根据应用情况，调节范围为：0.5-20Nl/min；2-100Nl/min；6-300Nl/min；12-600Nl/min；24-1200Nl/min；30-1500Nl/min； 
◆设定时间＜500ms。 
3）系统的可用性和维护 
在设计系统零部件的过程中，采用了统一的标准理念。因此，相同的基本组件都可用于电弧炉、转炉和钢包炉的搅拌站。这使得系统的维修方便、快 捷，一个专业人员就可维修所有的搅拌站。 
7电弧炉应用气体搅拌系统实现的效益 
电弧炉冶炼工艺采用直接喷吹气体搅拌系统可以增强整体熔池钢液的流动，并使钢液上下混合更加均匀。RADEXDPP底吹气体搅拌系统用于不锈钢生产获 得的效益如下： 
1）增强钢液热量和温度的均匀性： 
◆减少废钢和DRI的熔化时间； 
◆在过热期间，传热增强； 
◆能量输送的效率提高； 
◆单位耗电量降低； 
◆电弧炉和钢包炉中测得的钢液温度偏差降低； 
◆避免出钢后电弧炉炉底结渣或留有残渣；冶炼不锈钢时减少或避免电弧炉炉底堆积残渣。 
2）增强钢液化学成分的均匀性： 
◆增加金属收得率； 
◆提高二次含铁原料的利用（如：DRI、HBI、HM）； 
◆减少钢液成分分析的差异——较好的工艺控制； 
◆提高合金添加剂收得率； 
◆提高碳氧化速率，特别是热装铁水； 
◆[C]×[O]指标接近平衡条件，导致合金添加剂用量减少、较好的合金预测结果、钢包运行更加平稳； 
◆改善脱磷条件； 
◆提高吹氧效率。 
3）钢液内气泡量的产生： 
避免钢液中CO瞬时起泡或延迟起泡。 
DPP系统的节电量大于5kWh/t，通电时间减少0.5min，产量增加0.5%。与其他增强电弧炉能效的措施相比，底吹气体搅拌系统的投资回收期最短。 
8电弧炉冶炼非合金钢应用DDP系统的案例分析 

近期DPP系统应用于电弧炉炼钢工艺，实施了以下具体改进措施： 
1）一座用于生产结构钢的250t电弧炉，以100%废钢为原料，配备了5个DPP（气体流速40-70l/min）。生产效率提高0.9炉次/天，出钢量增加了1.6t，产 量提高1.6%。 
2）一座130t电弧炉配备了4个DPP。电耗降低了7.3kWh/t，氧气输入量轻微上升了0.9m3/t，出钢时钢液温度控制得到改善。 
3）一座45t电弧炉配备了3个DPP。在变压器容量平均增加0.23MW的情况下，电耗降低8.7kWh/t。煤的添加量减少了0.4kg/t，总耗氧量降低0.25m3/t。同 时，脱碳率增加了0.05%/h。产量提高了0.6%，通电时间减少了1.5min，生产率提高1.9t/h。 
9冶炼不锈钢时应用DPP系统的案例分析 
电弧炉采用DPP气体搅拌系统也可生产不锈钢、特殊钢以及铸造产品。以下应用表明该系统是具有可持续性的电弧炉冶炼技术。 
1）一座用于生产不锈钢的100t电弧炉，配备3个DPP后，产量提高0.5%，耗氧量减少0.5m3/t，电耗降低5kWh/t。根据电弧炉生产工序，气体流速介于50- 110l/min。 
2）一座用于生产不锈钢的140t电弧炉，配备了3个DPP透气砖，气体流速恒定为100l/min。通过增强熔池搅拌力和热量转换，电能转换效率得到提高，耗氧量明显减少10m3/t。氧气输入量降低导致产量增加4.5%，出钢时间缩短9min。随着出渣中铬的减少，石灰需求量降低2kg/t。 
3）一座用于生产特殊钢和高合金钢的6t铸造电弧炉，采用1个DPP底吹气体搅拌系统后，合金添加剂的收得率明显提高，气体流速为10l/min。

4）一座10t电弧炉配备1个DPP系统后，铁合金收得率提高，出钢时间和耗电量均减少。该系统的气体流速为7-10l/min。 
5）一座用于生产不锈钢的150t电弧炉，配备4个DPP后，出钢时间更短，产量明显增加。气体搅拌系统已经成为电弧炉的标准化操作。 
6）一座用于生产高合金钢和不锈钢的30t电弧炉，配备1个DPP透气砖后，金属收得率提高3%，合金收得率增加8%，通电时间减少7min。 
10结论 
1）电弧炉冶炼非合金钢、高合金钢的过程中，采用底吹气体搅拌系统可提高熔池的均匀性、吹氧效率、脱碳效率，从而提高合金元素的收得率、降低电 能需求。另外，还可使熔池中钢液混合更加均匀，加强工艺监控。使渣中FeO的控制得到提高。通过减少CO气体的瞬时排放和沸腾（由于延迟混合和氧化反 应），可以提高生产的安全性。 
2）由于炼钢生产的质量和成本要求提高，惰性气体系统成为满足要求的重要工具。这些系统不仅能提供简单的气体流量控制，而且也适用于复杂的生产 操作，还能提供高级别的操作界面（在添加改良控制器、PLCs、HMIs时）。另外，统一的系统方法是实现预期冶金效果（降低成本）的关键，因为工艺得到 最大化控制。 
3）但是从整体考虑气体搅拌系统、耐火材料透气元件、维修方案，不将气体调节控制系统与功能性耐火透气产品分开也是非常重要的。本文介绍的这种 系统可以改善整个过程控制、达到成本降低的目的。