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什么是量子电弧炉?EAF Quantum 量子电弧炉的基本原理
什么是量子电弧炉?EAF Quantum 量子电弧炉的基本原理
Quantum 电弧炉的预热竖井通过安装在炉顶的废钢提升机提升倾动料槽进行废钢装料操作(见图1)，废钢料槽由已在废钢料场提前装好的矩形废钢料篮自动装满，废钢装料操作全自动进行。预热的废钢分批加入熔池，废钢由输入的电能和 2 支顶枪吹入的氧气熔化。炉壳本身可以在 4 个液压缸的驱动下倾动出钢或扒渣，而炉盖和竖炉则固定不动。造渣料可以通过炉盖加入，合金料在出钢时加到钢包中。
图 1 EAF Quantum 出钢侧视图
1.1 废钢料槽升降机
EAF Quantum 结合了许多成熟的技术应用，比如与高炉装料升降机类似的废钢料槽升降机。在墨西哥 Tyasa 钢厂，这种升降机从 2014 年开始一直正常使用，没有出现过任何问题。
1.2 手指式废钢保持系统
手指式废钢保持系统(见图2)在手指式竖炉电弧炉所用系统的基础上进行了优化，手指在装料时能够从竖炉中完全抽出。手指的表面用特殊钢钢板保护，能够承受装料造成的机械冲击。
图 2 EAF Quantum 的手指式废钢保持系统
1.3 FAST 出钢系统
EAF Quantum 采用了FAST ( 电弧炉先进无渣出钢)出钢系统(见图3)，出钢口和熔池由一个虹吸装置隔开。该系统具有以下优点：由于不能通过虹吸装置实现无渣出钢，出钢口填充操作可在通电期间进行，出钢也可在通电时进行。因此，无渣出钢区烧嘴EAF Quantum 的每炉准备时间(出钢、装料、出钢口填充等的断电时间)只有大约4 min。
图 3 FAST 出钢系统示意图
1.4 炉壳动作
由于整个竖炉结构均采用固定安装方式，必须移动炉壳进行出钢和扒渣操作。具体操作方案：将炉壳安放在带有液压缸和导向装置的底座上，使其能够双向(出钢口侧和渣门侧)倾动。
电极升降系统和碳氧枪安装在固定台架上，并且能与炉壳同时倾动，可通过旋转松放电极和快速更换小炉盖，清除了传统电弧炉倾动时台架产生的沉重负荷及其对于支承结构、轴承、大电流电缆等的影响。采用一种简单的炉壳运输和移动方案，可以快速更换炉壳，减少炉体的动作，降低了系统维护操作难度。
运输车既是出钢车，也作为炉壳运输车使用，图4示出了炉壳更换步骤。为了从底座上抬起炉壳，运输车必须停在更换位置，即炉壳正下方。炉壳借助于液压缸和导向系统而降下来。在运输车上放好后被松开，然后移出炉区以修补耐材或更换炉壳，如图 5 所示。
图 4 炉壳更换步骤
图 5 钢包车的位置
为了准备好恢复冶炼，炉壳在移动到工作位置前可以装入剩余的钢水或废钢。一旦到达工作位置，液压缸和导向系统就使炉壳向上移动，并将其与底座连接好。
作者：Apfel Jens(1965 － )，男，德国，自然科学博士学位，毕业于德国卡尔斯鲁厄技术大学，现任普锐特冶金技术德国有限公司电炉炼钢创新及技术部总监，E －mail：jens.apfel@ primetals.com。
▼主要优点
1）能耗≤280kwh/t；
2）加料到出钢时间仅33min；
3）加料出钢及出钢口填充均在通电条件下进行；
4）100%废钢预热，能量直接回收减小了变压器容量；
5）创新性设计的废气处理系统优化了环保效果；
6）以最低的闪变达到真正的平熔池操作，即使在弱电网的条件下也能达到高产能；
7）总生产成本降低20%；
8）全自动方案，无天车动作，降低了移动荷载的危险性。
▼优化设计
1、升降机系统装入废钢
利用带溜槽的升降机系统将废钢从地下倾卸站装入电弧炉不需要使用天车或废钢料篮。根据准确的冶炼周期和加料时间，可以采用全自动操作。
2、 预热系统的改进设计
梯形竖炉设计加上保持系统的改进设计改善了废钢的分布和废气的流动路径，优化了传热效果，避免了废钢在竖炉内发生粘结和堵塞。
当废钢预热后，手指被拉向竖炉侧壁方向而打开。而且手指能够在加料后立刻合拢以装入并预热下一批废钢。所有这些操作均在通电状态下完成。固定式炉盖/竖炉结构，避免装入废钢时对水冷部件造成冲击。
3、 真正的平熔池操作
大量废钢熔炼以最低的闪变达到真正的平熔池操作，而且提高了预热效率。加上电弧炉先进无渣出钢系统(FAST—虹吸设计)，这种新型电弧炉方案能够在通电期间进行加料、出钢和出钢口填充等操作，实际上消除了断电时间，从而将出钢到出钢时间缩短到最低程度，显著提高了产能。
4、减少电弧炉动作
由于整个竖炉结构均采用固定安装方式，必须移动炉壳进行出钢和扒渣操作。具体方案是将炉壳安放在带有液压缸和导向装置的底座上，从而能够双向(出钢口侧和渣门侧)倾动。
5、废气处理方案
废气处理系统改进了废气流动方式，大大提高了密封性，特殊的烟罩保证了加料时灰尘和废气排放物不会外溢。该方案满足了将来的环保要求，而且无需安装厂房天篷。
西安泽邦电炉专业从事炼钢电弧炉、钢包精炼炉、VD/vod炉、矿热炉、感应炉、钎焊炉及电渣炉等冶金成套设备,设计、制造、安装和调试为主，涵盖其它冶金设备的设计制造、改造升级及工艺技术服务。是一家为国内外钢铁行业提供炼钢成套设备以及承接“交钥匙”工程(EPC)的技术型企业。
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