炼钢 普锐特冶金技术专家在ESTAD会议期间宣读16篇炼钢 技术论文，内容包括电炉炼钢、转炉炼钢、不锈钢冶炼和 二次精炼。

TYASA公司EAF QUANTUM炉的投产和运行结果

第一作者：Jens Apfel博士
^{论文编号：213}

本文介绍了全世界第一家配备EAF Quantum炉的短流程钢 厂的运行结果(该炉于2014年5月7日在墨西哥Tyasa公司投产) ，详细讨论了这项新技术的多方面设计特点。 通过这种新型 竖炉式电弧炉，普锐特冶金技术展现了帮助炼钢客户全面提 高工艺效率，扩大生产能力和降低运行成本的出色能力。

智能化和整体性的电弧炉炼钢方案

第一作者：Martin Fleischer博士
^{论文编号：210}
为了在极具挑战性的商业环境中保持竞争力，并且提高 生产安全水平，钢铁企业必须全面考虑包括原料和耗材 在内的所有因素，这就需要一种整体性工艺控制系统。 通过采用先进的自动化功能以及现代测量和分析技术， 能够增加电弧炉工艺的透明度。EAF Heatopt是整体性 电弧炉炼钢方案的核心。这种覆盖所有物流的动态工艺 控制系统能够满足稳定生产效率的需要，并且考虑了所 有相关因素，能够确保实现赢利性炼钢生产。废钢和炉 料配料及装料自动化方案Scrapopt和Chargeopt使整 体性方案得到进一步完善。所有这些，加上自动化水平 极高的智能化闭环控制算法和二级工艺指导，使生产人 员拥有了处理、改进和优化整个工艺的能力。

旨在实现功率输入最大化的电弧炉改造

第一作者：Patrick Zipp
^{论文编号：209}

通过充分利用现有变压器的能力，结合使用坚固耐用的 电极升降系统，电弧炉(EAF)能够达到高性能和高产 量。工艺诀窍也对实现稳定运行大有帮助。电弧炉电力 传输路径的设计必须保证电能以最大功率输入。安装更 大能力的变压器并配以直到电极的合适的大电流系统， 是增大熔炼能力的另一种手段。采用新式液压系统能够 加快各步动作，从而缩短冶炼周期。

旨在改善电弧炉性能的最新改造方案能够扩大产能，降 低生产成本，实现输入功率均衡的操作运行，减少耐材 消耗，提高设备作业率，延长电弧炉使用寿命。本文介 绍了普锐特冶金技术为实现电能输入最大化而实施的最 新电弧炉改造项目的结果。

多原子气体对电弧炉中电弧等离子体物理性 质的影响

第一作者：Thomas Matschullat博士
^{论文编号：230}

通过在电弧炉(EAF)的等离子体环境中引入额外的气 体，工艺条件和消耗指标能够得到明显改善。由于一座 典型电弧炉每年的耗电量达到600 GWh数量级，提高性 能和降低成本的潜力很大。不过，相关实验的规模和电 力需求使得在进行测试前必须利用模拟模型进行详细的 理论分析和求证。因此，开发了一种适用于对70 kA甚 至更大电流条件下的交流和直流电弧进行模拟分析的三 维瞬态物理模型。模型的开发使用了COMSOL，并结合 了基于净辐射系数的辐射输运方程求解器。它以同温度 有关的材料性质(比如电导率、热导率和热容)为基础， 而这些性质则使用另一个模拟模块在相应的参数范围内 计算得到。在考虑典型的炉内气氛(30% CO，10% CO2 ，5% H2，55% N2)的条件下，对不同的气体成分进行 了模型分析。不同单原子和分子气体(Ar，CO2，N2 ，CH4)的模拟浓度范围为0% – 80%。另外，在这些模拟 中还考虑了0% – 4%的Fe蒸气.

通过模拟，对相关电弧等离子体参数的空间和时间性质 有了了解。其中，尤其引人关注的是像电弧电压和电弧 电场这样的宏观工艺参数，因为这些参数很容易在实验 结果中得到体现。不过，其他的参数，比如温度、不同 电弧电流下的电流密度分布和气体的成分，也同样重 要。模拟表明，引入额外气体对电弧具有很大的影响， 能够在电弧电压不变的情况下使电弧长度增加25%左 右。

在工业交流电弧炉内引入额外气体以控制电 弧性能：结果和下一步工作

第一作者：Thomas Matschullat博士
^{论文编号：229}

电弧炉是等离子体的一个重要应用，可以通过引入额 外的气体类型而更好地达到工艺要求。典型的电弧炉气 氛主要由氮气和一氧化碳组成，可以进行电弧操作。不 过，还有很大的机会降低能耗和闪变，同时缩短工艺时 间并因此而增加产能。

对使用不同工作气体时电弧等离子体的性质进行了详细 的模拟分析，并在德国Dörrenberg Edelstahl有限责 任公司Engelskirchen厂的一座4 MVA交流电弧炉上 进行了初步的验证试验。该炉的出钢量约为12吨，用于 特殊工具钢的重熔和生产。氩气和氮气的引入使电弧长 度增大。引入氩气时，观察到熔化过程变得非常平稳， 闪变明显减少，尤其是在使用打包压缩废钢的情况下。 通入天然气时，平熔池阶段的电弧长度可以缩短20%之 多。Dörrenberg电弧炉不同炉役的情况表明，工艺优 化的潜力很大。电弧炉气体喷吹技术也能为其他电弧炉 炼钢企业带来明显优点。

SVC PLUS降低闪变的出色能力 – 操作经验

第一作者：Bjoern Dittmer
^{论文编号：235}

SVC PLUS®是一种基于电压源(VSC)型变频器的静态 同步补偿器，通常被称为“STATCOM”。它是无功功 率的来源或吸收器，换言之，它产生电感或电容式无功 功率。SVC PLUS使用了3个采用三角形接线方式连接 的独立模块(多电平变频器)，每个模块包括一个IGBT和 单独的电容器作为电源。串联模块的数量取决于VSC连 接的电压等级。SVC PLUS属于一种FACTS装置(柔性 交流输电系统)，通常被用来提升功率因数和稳定电压。 它由于IGBT转换速度快而响应时间很短，再加上能够直 接同中压母线连接，使人们产生了也将其用于抑制闪变 (特别是电弧炉的闪变)的想法。在世界各地，人们越来 越多地要求得到比传统SVC提供的更好的闪变性能，因 为大家都希望能够在较弱的电网上运行更大的电弧炉， 同时满足日益严格的电力质量规定。大约两年前，第一 套用于电弧炉闪变抑制和无功功率补偿的SVC PLUS 系统投入运行，并且达到了原本很高的期望值：闪变抑 制能力显著优于传统的SVC系统，能量损失低于传统的 STATCOM方案，电流输出波形出色，VSC电源模块实 现真正的冗余。现在已有8套系统投入工业应用，其中 有2套是TWIN SVC PLUS(两组VSC并联连接)。SVC PLUS采用的模块化多电平变频器设计的突出优点是， 动态响应速度快，半导体开关频率低。这样的特点保证 了出色的闪变抑制能力和很低的变频损耗。本文介绍了 SVC PLUS系统实际运行的结果。

新一代电极控制系统 – 初步运行结果

第一作者：Christoph Sedivy
^{论文编号：247}

在过去两年间，普锐特冶金技术推出了一种新型电极控 制系统。它将公司的两种知名方案Arcos和Simelt的优 点汇集在一套新的硬件和软件设计方案中。该系统以现 有的硬件平台为基础，开发了新的调节制度。它采用了 阻抗、电流和电弧电阻等先进的控制理念，集成了先进 的功能，目标是打造出市场上最先进的电极控制系统。 结果，提高了电极动作的控制精度，改善了交流电弧炉 的整体性能，降低了单位能耗，缩短了通电时间，减少 了电极消耗。这种新系统还有一个重要的设计特点是， 许多功能都易于理解，方便了客户的使用。它包括了状 态监测系统和关键性能指标，能够执行电弧炉诊断和其 他更多任务。本文介绍了这种新方案和一套试验系统的 初步运行结果。

直流电弧炉的翅片式阳极改造

第一作者：Patrick Zipp
^{论文编号：208}

通过采用先进的阳极技术和相关工艺诀窍，直流电弧炉 (EAF)能够提高性能水平和生产效率。本文介绍的改造 方案能够延长阳极的使用寿命，并且带来一系列其他优 点，包括：

• 运行中电弧保持稳定而
  不中断
• 避免电弧偏转和产生热区
• 在低电流密度下加大功率输入
• 改善阳极传热效果，无需采用水冷
• 能够快速方便地更换底阳极
• 能够在不断开大电流电缆的情况下更换阳极，而不会 有损坏阳极的风险
• 工作条件更安全，因为不需要冷却水

本文介绍了直流电弧炉改造方案的特点，给出了实际操 作结果。

电弧炉除尘改进的新方案

第一作者：Thomas Steinparzer博士
^{论文编号：260}

普锐特冶金技术针对整个废气除尘系统推出了新的综合性 方案，能够降低成本并提高能效。依靠提供所有类型电弧 炉废气处理系统的出色能力而推出的优化方案能够减少废 气量，降低能源需求。另外，废气系统中增加了一个模块 化热回收系统，因此，废气除尘系统的投资成本能够很快 收回。改进的自动化方案也有助于降低废气系统的运行成 本。本文介绍了方案的创新、改进和结果。

高效率熔炼废钢和直接还原铁的喷吹工艺

第一作者：Gerald Wimmer博士
^{论文编号：266}

随着废钢和直接还原铁(DRI)价格下跌，加上钢铁工业致力 于进一步减少CO2排放，钢铁联合企业对在转炉炼钢中增大 废钢和热压块铁(HBI)的装入量越来越感兴趣。因此，能够提 高并大范围改变废钢和HBI装入比例的喷吹工艺应运而生。 该工艺的特点是底吹转炉喷煤结合二次燃烧，卵石加热器产 生的富氧热风保证了高二次燃烧率以及从炉气到熔池的有效 传热。这样，喷入煤的化学能能够最大限度得到利用。由于 喷煤的总量能够在很大范围内灵活改变，转炉装入废钢和/或 DRI的比例可以在0% – 70%之间选择。 该技术有着许多极具经济优势的市场机会，比如对于废钢 或HBI的价格比铁水低的钢厂。另外，如果炼铁生产遇到瓶 颈⸺比如计划内的扩产，一座高炉停炉，或者CO2排放规定 限制了铁水产量⸺该工艺也能帮助解决问题。在所有这些情 况下，喷吹工艺都能被用来在将铁水用量保持在最低水平和 避免为增加铁水生产而投入资金的前提下增加转炉的产量。 普锐特冶金技术针对工业化推广的需要开发并优化了喷吹工 艺。本文介绍了工艺特点，进行了详细的经济分析，并给出 了测试和初步工业应用的结果。

转炉工艺模型的创新

第一作者：Rudolf Hubmer
^{论文编号：202}

由于铁矿石储量逐渐减少，加上原料成本不断增加，碳 钢生产企业被迫越来越多地使用含硫量较高的铁矿。因 此，LD(BOF)转炉炼钢厂必须面临影响到炼钢性能的高 含硫量问题。在不锈钢生产中，富硫铁矿的使用促使许 多企业在铁素体和高锰奥氏体钢种的生产流程中增加了 铁水脱硫步骤⸺尤其是在中国。

碳钢和不锈钢冶炼工艺模型方案包Steel Expert完全能 够应对这样的工艺变化。Steel Expert包括了动态工艺 指导、一套模拟整个转炉生产工艺的预测模型和一系列 针对不同生产环节的设定点模型。改进型MgO和石灰饱 和模型，固态和液态渣的重量和化学成分计算，基于副 枪测量的LD(BOF)转炉自动停吹功能，等等，进一步改 善了LD(BOF)转炉的运行性能；而高硅含量预熔体的脱 硅处理、FeSi加热和中间扒渣操作等的采用，则使AOD 转炉的功能性得到提升。另外，全新的二级自动化系统 人机界面(HMI)已被开发出来，并在近期的项目上得到 成功应用。模型预测结果得到了实验室分析和实际测量 值的验证。本文详细介绍了工艺模型的创新、改进和结 果，包括采用二级工艺优化系统能够达到的节约幅度。

面向转炉炼钢厂的创新性自动化方案包

第一作者：Thomas Kurzmann
^{论文编号：204}

智能型自动化和工艺优化系统是钢厂确保提高产品质 量、操作安全和设备性能的关键因素。本文描述了普锐 特冶金技术近年来为改进转炉炼钢工艺和提高成本效益 而开发的创新技术，以下介绍其中的三个实例。一次干 法除尘系统的静电除尘器是LD(BOF)钢厂耗能最多的设 备之一，采用Precon(除尘器节能)系统能够达到出色的 节能效果，初期运行结果已经证明了这一点。设备类型 众多是钢厂的另一个实际问题，必须采用专门的传感器 系统进行监测，以确保它们发挥正常功能和延长使用寿 命。普锐特冶金技术新开发的Acoustic Expert系统对 几乎所有装置或工艺发出的噪音进行测量，它的应用大 大提高了钢厂设备监测的可靠性和高效性。设备难以靠 近或其他技术限制经常造成测量数据不准确或有延迟， 而Wiplant自行设置式无线网络系统摆脱了这些局限 性。从以前无法靠近的区域向外大范围传送数据如今已 成为可能，从而为快速和可靠的数据传送提供了新的保 障。本文介绍了这些技术方案的特点和优点，包括对生 产操作的改进效果。

通过动态模拟优化转炉汽化冷却烟道的能量 回收

第一作者：Thomas Steinparzer博士
^{论文编号：259}

提高能源效率是钢厂降低成本的一个关键因素。举例来 说，碱性氧气转炉(BOF)的汽化冷却烟道系统利用废 气的热能制造蒸汽，从而创造了价值。不过，汽化冷却 烟道锅炉系统的循环泵电耗很高。因此，使用基于水/ 蒸汽混合物自然循环而不是依靠泵强制循环的余热锅炉 系统，能够进一步提高能源效率。但是，自然循环系统 的问题是废气温度和流量波动很大，可能会影响到锅炉 系统的性能。必须避免水流量不稳定的现象，以确保汽 化冷却烟道达到可靠和稳定的运行。然而，这种流量不 稳定性的预测非常复杂。依靠自身在这一领域的丰富经 验，普锐特冶金技术有能力对锅炉系统内部的两相流动 进行动态模拟。公司开发的先进的工艺模拟模型充分考 虑了动态工艺行为，利用一个预测模型对包括汽包和蒸 汽缓冲器在内的整个汽化冷却烟道系统进行模拟，还能 对不同的自动化设置进行分析。这样，水/蒸汽流动的瞬 态行为能够得到深入的研究。这些模拟有助于优化转炉 汽化冷却烟道的设计。理论模拟得到了实测数据的成功 验证，自然循环汽化冷却烟道获得了试运行经验。结果 表明，动态模拟模型以极高的精度揭示了循环流动。本 文介绍了模拟模型的特点及其对自然冷却烟道系统的模 拟结果，另外还讨论了汽化冷却烟道的测量数据，并将 其同模拟结果进行了对比。

一种处理转炉渣使其适用于水泥工业的新 方法

第一作者：Gerald Wimmer博士
^{论文编号：267}

典型的LD(BOF)转炉炼钢工艺每生产一吨钢水产生大约 120 kg炉渣。LD转炉渣的传统用途是建筑施工或化肥生 产，但由于环保要求日益严格，市场规模不断缩小，和 销售价格持续下降，这些作法变得越来越没有吸引力。 许多钢厂都不再接受简单的渣场填埋，因为这样不仅产 生灰尘，而且意味着能量损失和大量的土地占用。因 此，除了为减少灰尘排放和空间需求而采用密闭方式进 行炉渣改质和运输，在经济上具有吸引力的转炉渣处理 和销售方法引起了炼钢企业的关注。Loesche、普锐特 冶金技术和其他合作方正在开发一种前景看好的转炉渣 处理技术，使其能够用作水泥熟料的替代品。渣中所含 金属几乎能被全部回收，是该技术的一大亮点。工艺包 括了三个步骤：第一步是在还原性气氛中将氧化铁从渣 中去除，并按照水泥熟料的需要调整渣的成分，具体作 法是喷煤、加入添加剂和在必要时进行电加热；第二步 是使改质的液态渣以大比例生成硅酸三钙(C3S)的方式 凝固，这让转炉渣具有了水硬性，从而能够作为水泥熟 料的替代品使用；最后一步是将固态渣磨碎和回收剩余 的铁。本文对该工艺进行了详细描述，讨论了质量、能 量和CO2平衡，并给出了测试结果。最后，还对整个工 艺进行了详细的经济性分析。

一种处理转炉渣使其适用于水泥工业的新 方法

第一作者：Gerald Wimmer博士
^{论文编号：267}

典型的LD(BOF)转炉炼钢工艺每生产一吨钢水产生大约 120 kg炉渣。LD转炉渣的传统用途是建筑施工或化肥生 产，但由于环保要求日益严格，市场规模不断缩小，和 销售价格持续下降，这些作法变得越来越没有吸引力。 许多钢厂都不再接受简单的渣场填埋，因为这样不仅产 生灰尘，而且意味着能量损失和大量的土地占用。因 此，除了为减少灰尘排放和空间需求而采用密闭方式进 行炉渣改质和运输，在经济上具有吸引力的转炉渣处理 和销售方法引起了炼钢企业的关注。Loesche、普锐特 冶金技术和其他合作方正在开发一种前景看好的转炉渣 处理技术，使其能够用作水泥熟料的替代品。渣中所含 金属几乎能被全部回收，是该技术的一大亮点。工艺包 括了三个步骤：第一步是在还原性气氛中将氧化铁从渣 中去除，并按照水泥熟料的需要调整渣的成分，具体作 法是喷煤、加入添加剂和在必要时进行电加热；第二步 是使改质的液态渣以大比例生成硅酸三钙(C3S)的方式 凝固，这让转炉渣具有了水硬性，从而能够作为水泥熟 料的替代品使用；最后一步是将固态渣磨碎和回收剩余 的铁。本文对该工艺进行了详细描述，讨论了质量、能 量和CO2平衡，并给出了测试结果。最后，还对整个工 艺进行了详细的经济性分析。

AOD转炉的新型减振系统

第一作者：Gerald Wimmer博士
^{论文编号：264}

AOD工艺如今在世界各地都是转炉不锈钢冶炼的标准方案。 在工艺中，气体通过侧风口吹入装有金属熔体的炉膛内，产生 强烈的反应。结果，AOD转炉会产生强烈的振动，导致增加维 修成本和缩短设备使用寿命。为了减轻这些振动，开发出一种 简单却高效的补充系统。首先，与大学合作，利用FEM和CFD 模拟对AOD振动现象进行详细分析和实验室试验，然后在多 家钢厂进行实地测量。通过模拟分析，对这类振动的特性有了 充分的了解。在此基础上，经过虚拟原型研究和测试，开发出了 一种液压减振系统。最后，制作了一套原型设备，并在进行了全 面的实验室测试之后，在中国的一家钢厂成功地安装了第一套 减振系统。安装减振系统前后的振动测量表明，转炉振动幅度 降低了50%以上。现在，这套坚固耐用的减振系统已经正常使 用了超过一年，作业率几乎达到100%。这种成本低，拥有专利 的减振设计对新建和现有转炉都适合。本文介绍了AOD振动 的基本知识、减振系统的设计特点和实际使用的效果。

真空脱气设备(VD/VOD和RH/RH-OB)新技术

第一作者：Andreas Harter
^{论文编号：211}

如今的钢厂面临着不断变化的要求，二次冶金环节也是如此。 安装的设备和系统需要定期升级，以在生产节奏、原料周转和 全厂物流出现波动的情况下保持高效和优化的运行。因此，钢 铁企业需要关注这方面的发展趋势。举例来说，在过去若干年 间，越来越多的真空脱气设备采用了干式机械泵系统，尤其是 那些炉容小于150 t的单纯脱气设备(VTD)。配备了机械泵系统 的VOD设备在进行吹氧操作时，需要注意安全问题。普锐特冶 金技术推出了一种高度紧凑的新式RH脱气设备提升系统，将 钢包提升和真空罐更换组合在同一套装置中。该方案称为RH CVL(组合式真空罐和钢包提升)，从两面都能靠近，即使在天 车无法到底的区域也能实现“直通式”流程，因而能够改善钢厂 物流，提高生产灵活性。本文介绍了真空脱气设备的多种现代 化改造方案和最新技术发展。