3t 電弧爐爐膛擴容改造的實踐

王 旭，王雙捷，付 超，喬景忠，王 雯，譚鳳梅，宮偉祥，于博洋，高 明，白禹韜，武玉平

（內(nèi)蒙古第一機械集團有限公司，內(nèi)蒙古包頭 014032）

內(nèi)蒙古第一機械集團有限公司第十分公司是集團旗下的軍民融合型專業(yè)化鑄造公司，公司現(xiàn)有的一臺3 t 電弧爐是上世紀(jì)八十年代中期進行更新改造的，一直承擔(dān)著公司軍品、鐵路車輛等軍民品鑄件的鋼水冶煉。該電弧爐爐齡長、超期服役、老化嚴(yán)重，且存在著電能消耗大、生產(chǎn)效率低等一系列問題。而該爐型的電弧爐專業(yè)制造廠家早已淘汰，無相應(yīng)的備件更換，因此無法對該爐型的電弧爐進行實質(zhì)性升級改造。而在當(dāng)下未進行新型號電弧爐更新改造和技術(shù)升級的情況下，結(jié)合公司挖潛節(jié)約和精益生產(chǎn)背景下，組織相關(guān)設(shè)備保障和技術(shù)人員在技術(shù)論證的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有的3 t 電弧爐局部進行了有針對性和適度的改進和改造，擴大爐膛的容積，進而實現(xiàn)了爐膛的擴容和爐料的擴裝，在提高生產(chǎn)效率的同時降低其鋼水冶煉單耗，發(fā)揮電弧爐冶煉鋼水純凈度高和對爐料要求寬泛的工藝優(yōu)勢，并實現(xiàn)節(jié)能、降耗和增產(chǎn)增效目的。

1 3 t 電弧爐擴容與節(jié)能降耗改造方案

隨著中頻爐快速熔煉技術(shù)的不斷發(fā)展, 以及爐體、熔煉鋼水噸位的不斷增大的趨勢，電弧爐冶煉鋼水面臨著巨大的挑戰(zhàn), 尤其是鋼水噸位較小的電弧爐更是如此。但電弧爐冶煉鋼水對爐料的要求寬泛，可以冶煉一些輕薄料和雜亂料，同時也容易調(diào)整鋼水的化學(xué)成分，特別在特種鋼微合金化和鋼水質(zhì)量控制方面電弧爐具有中頻爐無法替代的優(yōu)勢，因而對高品質(zhì)鑄件和高端裝備鑄件而言，電弧爐冶煉仍然是首選工藝。

1.1 電弧爐容量與生產(chǎn)效率的關(guān)系

電弧爐的生產(chǎn)效率隨著額定容量的增加而增加，特別是大容量的電弧爐生產(chǎn)效率更加凸顯，以下是不同容量的電弧爐生產(chǎn)效率的對照情況。

從表1 中可以看出一個容量為320 t 的電弧爐生產(chǎn)效率比1.5 t 的電弧爐生產(chǎn)效率高出100多倍。因此，電弧爐在負(fù)荷允許的情況下，擴容是降低能源消耗、提高生產(chǎn)效率的重要途徑。

表1 不同容量的電弧爐生產(chǎn)效率對照表

1.2 3 t 電弧爐爐體的改造實施方案

公司現(xiàn)有的3 t 電弧爐其額定容量為3 t，通過對此電弧爐爐體、爐殼的局部改造增加了爐膛的容積，在原額定容量的基礎(chǔ)上實現(xiàn)爐膛的擴容和爐料的擴裝，并通過加長出鋼槽、增大出鋼槽傾角措施解決由于出鋼口提高所帶來的問題，發(fā)揮電弧爐冶煉的技術(shù)優(yōu)勢，具體方案如下。

基于3 t 電弧爐爐殼與翻爐平臺連接處的結(jié)構(gòu)限制無法進行改進，以及爐殼與周圍相關(guān)機構(gòu)和設(shè)施的干涉，故選擇了在原有爐殼的基礎(chǔ)上將出鋼口垂直方向上移65 mm 的方案，如圖1 所示。

圖1 增大爐殼容積的方案

經(jīng)對爐殼的測繪，得出了鋼水液面到爐殼上沿的距離H 為980mm、砌筑后的爐膛內(nèi)徑D 為2232mm（爐襯厚350mm）、爐底到鋼水液面的距離K 為530mm。

鋼水的密度為7850 kg/m3,擴容后增加的凈容量Z=（2232/1000/2）2×3.14×0.065×7850≈2（t）。3 t 電弧爐擴容后，爐料容量從3 t 增加到了5 t。

因3 t 電弧爐出鋼口的提高，翻轉(zhuǎn)電弧爐時鋼水傾倒的揚程便會增大，造成吊運鋼水包的吊車鋼絲繩與電弧爐三項電極相互碰撞，電爐內(nèi)則會有一部分鋼水傾倒剩余，故采取加長出鋼槽的長度，增加出鋼槽傾角的方法解決了此問題，如圖2 所示。

圖2 增加出鋼槽傾角的示意圖

2 節(jié)能降耗改造技術(shù)經(jīng)濟效果

經(jīng)生產(chǎn)運行實際考核，對現(xiàn)有的老齡3 t 電弧爐有針對性的適度的局部改造,改進方案合理，能夠滿足公司實際生產(chǎn)要求，解決了冶煉鋼水噸位小、單耗高的問題，明顯地提高了鋼水冶煉效率，降低了鋼水單耗，為老齡3 t 電弧爐冶煉鋼水節(jié)能降耗、增產(chǎn)增效提供了技術(shù)保障。

通過對公司的3 t 老齡電弧爐局部改造，實現(xiàn)了功能再造和潛能釋放，是目前在新型號電弧爐尚未進行更新的情況下，滿足冶煉特種鋼最有效的途徑，同時實現(xiàn)了節(jié)能降耗、節(jié)約維修費用和增產(chǎn)增效的目的，并帶來了顯著的經(jīng)濟技術(shù)效益，也為行業(yè)電弧爐擴容改造提供了技術(shù)借鑒。