意大利钢厂如何打造新电炉

　为了改善熔炼流程、优化操作，意大利的Ferriere Nord钢铁厂（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）决定更换现有的电炉。该电炉流程的钢厂主要生产长材产品，供应两个轧钢厂，一个生产线材，另一个生产钢筋。2013年1月24日，该新型电弧炉冶炼了第一炉钢。到第6个生产日为止，按照公称设计容量，该电炉生产了32炉钢，启动28天后就生产了10万吨钢水。目前，该电弧炉运行良好。
　　富有挑战性的项目
　　对于该电炉改造的项目团队来说，该电炉项目非常具有挑战性。该厂的熔炼车间本身已经运行良好，但有些方面须要改善，例如，减少加料仓、最大可能地利用化学能、优化现有的变压器、安装新的除尘箱和水冷导管、改造电炉液压系统、升级自动化系统、为使用现有负载和传送系统的新电炉设计新废钢仓等。同时，还须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。
　　该项目涉及的内容包括：容量为150吨、直径为6800毫米的新电炉，新电炉的液压系统，新料仓和传送车改造，为满足新要求升级喷射技术，新的除尘箱和热水冷却水冷导管，新的3Q自动化系统，新的电极规程，新的电炉炉基（包括出钢坑）和新电炉炉底渣坑。
　　该项目的大部分制造都是在同一地区完成的，这使得这个项目可以缩短时间、降低成本，并且是可行的。其中，设备尽最大可能先期制造和预组装，所有的主要部件供货时都处于待安装状态。
　　该项目所有的工程都用一个复杂的3D模型完成。为了在制造前精确了解机器的运行，所有移动和操作都根据实际情况进行速度模拟和同步模拟。这可以减少电炉在试运行和启用时的调整，可以使产量快速提高。组装过程也用到了3D模型。同时，大部分管道在制造时就是预装的，这些都把现场组装操作难度降到最低。
　　在停工期间，项目团队加快了现场施工，以保证所有工作按计划完成，其中包括拆除旧电炉、撤走旧炉基、浇注新炉基、安装新电炉和除尘箱等。
　　电炉设计的独到之处
　　容量150吨、直径6800毫米的新电炉由100/120MVA（兆伏安）电力变压器供电，由超高功率的化学能量包供给燃料，电极直径为711毫米。该电炉的炉顶（自支撑框架设计）装配有可扩展的单点提升系统。其中，快速的炉壳、炉顶更换技术能够实现电炉的离线维护，除尘箱的快速更换能够通过传送小车实现。
　　新电炉是最新一代的全平台电炉。因为它适合现有钢厂宽度和高度的有限空间，而且提供了高炉炉壳设计、超快速移动功能和良好的视野，以及操作和维护的安全通道等。该改造项目在以下几个方面尤为突出：电极和炉顶的提升，旋转单元、电极臂（柱）的设计，电源线的辅助系统、炉壳设计，除尘箱设计等。
　　电极和炉顶单元。由于空间的限制和超快速移动的要求，该整体装置选择了一种非标准方案，并在设备运行的可靠性和维护方面作了一些改进。例如，更高的钢包间隙，可以降低机械和热能原因造成损坏的风险。
　　由于该装置的特殊结构，电缆可以更短，减少了电抗，增加了能量输入。此外，电缆摇摆和扭转的减少延长了电缆的寿命。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，简化了维护和更换过程。
　　电极臂。该电炉的电极臂呈共面排列，这有许多优点。所有电缆连接都在同一平面上，能在变压器侧的服役平台接入。现在，无论是从电极臂还是变压器辅助系统的两侧，维护人员都能随时、安全地到达电缆终端。
　　由于现在的天车轨道位于电极臂尾端，在这种情况下，所有3个阶段都达到了在升起位置时尽可能高的水平。这主要是通过使炉壳在几何形状上尽可能高实现的。
　　电极柱位置尽可能地接近电弧炉本体，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，该桅杆由耐磨钢制成，可以延长使用寿命。
　　辅助系统。由于电极臂共面排列创建的总体阻抗平衡，辅助系统必须为第二阶段设计专门的电抗补偿。这通过一种创新的方案来实现，方案仍然包括变压器箱外的共面母线排列，但是实现了系统的良好平衡，使炉体内的热点均匀分布。
　　炉壳设计。该炉壳专为全壳的变化而设计，设计从炉顶和带有面板及笼架的上部外壳体开始，随后是EBT（偏心底出钢法）炉下壳。所有的面板都设计成可靠的结构，易于更换且有一些特有的创新功能，比如炉壳的运动不会由于面板故障而中断。任何修理或维护都是在更换炉衬耐火材料时离线完成的。
　　由于以上的需求，以及为了使用现有水处理厂提供的冷却水，该设计选用了一种独特的分配方法。安装在上壳体下部所有的注水器和烧嘴都用铜管面板封装，同时壳体上部用钢管面板制作。设备供应商还设计了能在运行中安全关闭和打开的出钢口装置，同时可以在出钢后对出钢口进行机械清理。
　　除尘箱。电炉的主要废气用地基上的带有可移动入口管道的除尘箱进行收集。由于Ferriere Nord钢铁厂电炉流程的特点，废烟气中的能量须要在熔炼跨和平行辅助跨之间安装一个大的气体柜。为了用跨间天车进行除尘箱维护，他们决定把除尘箱安装在传送小车上，以显著缩短维护时间。
　　为了实现除尘和气体冷却效率最大化，他们进行了最大程度的烟尘吸入和气体冷却流体力学模拟。
　　除尘箱底部有固定的圆筒和为避免清理过度导致停机的排放系统。此外，该系统还有连续排放和灰尘炉渣回收相结合的优点，可以部分重新利用在电炉流程中。
　　设计、采购和安装。该项目的所有设计都根据技术参数进行。整个项目都用3D模型进行开发，以检查和解决所有与现有设施的冲突，并寻找合适、快速的管道铺设路线，同时缩短安装时间。同时，所有的部件都用3D进行建模，以大幅优化装备尺寸标准、动作模拟及设置、管道设计及碰撞预测。
　　所有主要的炉体部件都在当地制造，这意味着整个过程，包括车间装配和测试，都可以被密切跟踪关注。车间验收测试由Ferriere Nord和设备供应商共同完成。例如，为了达到现场快速、精确的建设效果，液压系统被完全预组装好，连同所有的入口/出口支管，在一个和实际尺寸完全相同的人工液压室内搭建好。
　　电气系统和自动化控制系统。自动化控制程序包取代了现有的软硬件系统，以提供具有最先进界面、人机工程学和合理布局的工作环境。设备供应商还提供了一个由其开发的全新3Q系统，整个自动化控制系统在装备运往现场前由设备供应商和Ferriere Nord共同进行出厂测试。
　　该项目的施工总时长为16个月，运行后在技术、操作和质量方面都达到了良好的预期效果。