GB/T 37428-2019 电弧炉热平衡测试与计算方法

ICS77-010

H04

中华人民共和国国家标准

/—

GBT374282019

电弧炉热平衡测试与计算方法

Methodsofdeterminationandcalculationofthermalbalanceinelectricarcfurnace

2019-05-10发布2020-04-01实施

国家市场监督管理总局

发布

中国国家标准化管理委员会

/—

GBT374282019

前言

本标准按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

。。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任

本标准由中国钢铁工业协会提出。

(/)。

本标准由全国钢标准化技术委员会SACTC183归口

:、、、。

本标准起草单位北京科技大学冶金工业信息标准研究院光正能源有限公司营口理工学院

:、、、、、、、、、、

本标准主要起草人朱荣董凯彭煜华王姜维仇金辉魏光升马彦珍丛伟赵晶晶李建军

、、。

周东吴学涛田博涵

Ⅰ

/—

GBT374282019

引言

,,“

本文件的发布机构提请注意声明符合本文件时可能涉及第章与一种电弧炉炼钢在

44.4.2.6.1

”()。

线测量钢液温度的测温系统及测温方法专利号ZL201510958681.7相关的专利的使用

、。

本文件的发布机构对于该专利的真实性有效性和范围无任何立场

,,

该专利持有人已向本文件的发布机构保证他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下

。。

就专利授权许可进行谈判该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案相关信息可以通过以下

方式获得:

:

专利持有人姓名北京科技大学

:

地址北京市海淀区学院路号北京科技大学

30

,。

请注意除上述专利外本文件的某些内容仍可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别这些专

利的责任。

Ⅱ

/—

GBT374282019

电弧炉热平衡测试与计算方法

1范围

、、。

本标准规定了电弧炉热平衡测试的术语和定义热平衡测试物料平衡和热平衡计算方法

,、

本标准适用于钢铁行业30t以上三相电弧炉热平衡测试与计算直流电弧炉其他行业的电弧炉

也可参照使用。

2规范性引用文件

。,

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。,()。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

/转炉热平衡测试与计算方法

GBT34476

/炼钢工程设计规范

GBT50439

3术语和定义

/、/界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

GBT34476GBT50439

3.1

冶炼周期tatotatime

pp

电弧炉从上炉出钢完成到本炉出钢完毕为止的时间。

3.2

非接触测温non-contacttemeraturemeasurement

p

,

利用电弧炉炉壁喷枪喉口作为红外测温装置的测量窗口并利用电弧炉炉壁喷枪喷吹测温气体产

,,,

生的超音速气体射流排开炉膛内的含烟炉气穿透钢液表面的泡沫渣层在钢液和传感器之间建立起

,。

稳定的钢液温度特征信号传输通道实现电弧炉炼钢过程炉内钢液温度的连续或间断在线测量

4热平衡测试

4.1热平衡测试基准

4.1.1基准温度

以炉体周围1m处的温度为基准温度。

4.1.2热平衡测试范围

,、

涵盖从加入原料到产出初炼钢水的全部设施包括废钢预热装置电弧炉本体以及烟气余热回收装

置等。

4.1.3测试工况和频次

,,。

测试在正常生产工况条件下进行连续测试次每次测试一个冶炼周期

3

1

/—

GBT374282019

4.2测试准备

4.2.1设备状况

、,、、;、,

掌握电弧炉工艺及运行状况基本情况包括变压器炉容量炉型等了解生产检修状况具体内

、。

容详见附录附录

AB

4.2.2制定测试方案

,。

根据测试要求制定测试方案并选择能够代表电弧炉实际生产情况的测试部位和测试点

4.2.3组织测试人员

。,,

根据测试方案组织测试人员测试工作由专业技术人员指挥按工作需要对测试人员进行分工并

根据情况进行必要的技术培训与安全教育。

、

4.2.4测试仪器仪表准备

、。

4.2.4.1根据测试要求准备所需测试仪器仪表

,。,

4.2.4.2对现场已有仪表及各种便携的测量仪器进行校正满足测试要求工厂无计量装置时在测试

前应安装符合测试要求的计量装置。

、,。

4.2.4.3要求测试人员掌握各种仪器仪表的使用方法和测量技巧保证测量准确性

4.2.5预备性测试

,,

正式测试之前对其中的几项或全部项目进行必要的预备性测试验证测试手段的可靠性检验测试

方案的安全性。

4.3测试步骤

。,,

按测试内容进行测试与记录采用以测量为主控制中心记录数据为参考的方法对所测数据进行

,。。

分析整理并按本标准的计算方法进行计算对测试结果进行分析并提供测试报告创造必要的测试

,、、。,

条件包括炉口测试平台烟气取样口电力接头的准备等如现场无标准中规定的测试条件亦可采用

现场能够满足测试要求的仪器装置进行测试。

、

4.4测试内容部位与方法

4.4.1主要测试内容

主要测试内容参见附录C。

4.4.2测试部位与方法

4.4.2.1环境状况

。。,

用温度计测量炉体1m处温度用气压计测量车间大气压用干湿球温度计测量相对湿度再换

算成绝对湿度。

4.4.2.2耗电量的测量

电弧炉变压器一次侧三相累积电度表读取。

2

/—

GBT374282019

4.4.2.3辅助燃料用量的测量

。(、),

现场测量用炉前所安装的相应仪表读取辅助燃料气体液体燃料及固体燃料的用量并根据燃

、。

料在炉前的压力温度换算为标准状况下的值

4.4.2.4气体用量的测量

,;,

管道输送气体由炉前安装的体积流量计读取气体流量数据瓶装气体在入炉管道上测量气体流

量数据。

4.4.2.5质量的测量

(、、、、、、、)(

对全部入炉料包括废钢生铁铁水矿石造渣剂氧化剂还原剂补炉料等及钢液合格钢坯或

、)、,,、。

钢锭铸余炉渣视现场条件可用电子秤磅秤等进行称量进入炉渣中的炉衬量可视为炉衬被蚀

;,,

量炉衬被蚀量可采用下线炉壳估算或通过激光测厚仪进行测量烟气含尘量采用按炉计量或采用高

温测尘仪测量。

4.4.2.6温度的测量

4.4.2.6.1钢液温度的测量

(),、

钢液温度可采用快速热电偶如钨铼热电偶等或非接触测温方法在全熔氧化期末和出钢前进行

测量。

4.4.2.6.2炉渣温度的测量

,、。,

在氧化期末和出钢前进行测量可利用红外测温仪双铂铑热电偶测量炉渣温度在测量时保证

热电偶插入渣层深度。

,,

用快速热电偶测定钢液温度同时以定氧探头测定钢液与炉渣的温差以其差值与快速热电偶测得

值之和可作为炉渣温度。

4.4.2.6.3炉气温度的测量

、。

炉气温度采用抽气热电偶双铂铑热电偶在第四孔或废钢预热中段进行测量应提前将热电偶装

入测试的指定位置并保证炉气测试位置与废钢温度测试位置一致。

4.4.2.6.4炉尘温度的测量

取含尘量测定处炉气温度。

4.4.2.6.5冷却水温度测量

,。

采用水银温度计或酒精温度计在进出口处分别测量水的温度

4.4.2.6.6入炉固体物料温度测量

、,、

入炉固体物料温度低时可采用半导体温度计红外测量仪等测量预热温度高时用热电偶红外测

。、,,

量仪测量用半导体温度计热电偶测量入炉炉料温度时用设备依次测量多批次炉料温度去掉第一

,。

次测量值取其余测量值的平均值作为测量值

4.4.2.6.7入炉铁水温度测量

采用双铂铑快速热电偶测量或根据现场条件测量。

3

/—

GBT374282019

4.4.2.6.8炉体表面温度及热流的测量

,。

采用合适温度区间的红外测温仪或表面温度计测量或采用热流计直接测试热流测试过程中每

2

,。

0.5m炉体表面积取一个温度点每3min~5min测量一次

4.4.2.6.9辐射温度的测量

,、、、、,、

开启炉盖及炉门时炉盖炉膛炉门电极第四孔等的辐射温度可采用光学高温计红外测温仪

。,,。

等设备进行连续测量有热辐射计时由于热辐射计可直接测量辐射热值则上述温度值可不予测量

4.4.2.6.10余热回收量蒸汽量温度的测量

、、、、。

测量余热锅炉入口出口烟气温度烟气量以及蒸汽出口温度压力蒸汽量

4.4.2.7面积的测量

炉体表面积参考图纸用量具进行测量。

,、、、、,,

开启炉盖及炉门时炉盖炉膛炉门电极第四孔等的辐射面积根据图纸计算并按实测和观察

进行修正。

4.4.2.8冷却水流量的测量

,(),

宜安装流量测量装置进行测试或用容器秒表配合测试各冷却部件的水流量但应保持测试中的

水压稳定。

4.4.2.9辐射热的测量

,,。

采用热辐射计直接测试没有热辐射计则按测出辐射温度后根据辐射热公式进行计算

4.5化学分析

4.5.1入炉料的化学分析

,。

对全部入炉料进行化学分析测试或估算废钢氧化量及杂质含量

4.5.2钢液的全分析

、、。

包括全熔氧化期末出钢前钢样进行分析终点碳的测量可以采用人工或炉门机器人插入钢液定

;,,;

碳装置进行测量钢液的过程碳成分也可通过炉气分析通过数据处理进行估算出钢过程中用定氧探

、。

头测定钢液中碳含量氧含量

4.5.3炉渣的全分析

、、。

包括全熔氧化期末出钢前渣样进行分析

4.5.4炉气的分析

,,

送电后10min开始用取样器取第一个炉气样然后每间隔5min取一次样炉气取样位置应无空

。。

气吸入应用气体分析仪或气相色谱仪等方法进行气体成分分析以露点仪或高温测尘仪测定炉口炉

;,,

气的含水量或采用炉气成分在线分析方法取样探头从电弧炉第四孔或者废钢预热中段采集炉气经

、,。

降温除水和过滤粉尘利用气体分析仪对炉气进行在线分析

4

/—

GBT374282019

4.5.5炉尘成分分析

,。

炉尘成分由含尘量测试处取样分析或通过除尘设备计量并取样进行化学分析

5物料平衡和热平衡计算方法

5.1物料平衡计算方法

5.1.1收入物料质量的计算

():

收入物料质量总和按式计算

5.1.1.11

……()

GGGGGGGGGGGGGG1

=++++++++++++

∑12345678910111213

式中:

———,(/);

G收入物料质量总和单位为千克每吨kt

∑g

———,(/);

G铁水质量单位为千克每吨kt

1g

———,(/);

G生铁质量单位为千克每吨kt

2g

———,(/);

G废钢质量单位为千克每吨kt

3g

———/,(/);

G石灰白云石质量单位为千克每吨kt

4g

———,(/);

G镁砂质量单位为千克每吨kt

5g

———,(/);

G铁矿石质量单位为千克每吨kt

6g

———,(/);

G萤石质量单位为千克每吨kt

7g

———,(/);

G入炉气体质量单位为千克每吨kt

8g

———,(/);

G电极消耗质量单位为千克每吨kt

9g

———,(/);

G燃料消耗量单位为千克每吨kt

10g

———,(/);

G碳粉质量单位为千克每吨kt

11g

———,(/);

G炉衬侵蚀质量单位为千克每吨kt

12g

———,(/)。

G混风量单位为千克每吨kt

13g

():

炉衬侵蚀质量用钙镁平衡法按式计算

5.1.1.2G122

……………()

GG'w'G'w'GwGwGwGw2

12=22+33-44-55-66-77

式中:

———,(/);

G'炉渣的质量单位为千克每吨kt

2g

———,(/);

G'炉尘的质量单位为千克每吨kt

3g

———炉渣中任意组成物的质量分数,;

w'%

2

———炉尘中任意组成物的质量分数,;

w'%

3

———/,;

w4石灰白云石中任意组成物的质量分数%

———镁砂中任意组成物的质量分数,;

w5%

———铁矿石中任意组成物的质量分数,;

w6%

———萤石中任意组成物的质量分数,。

w7%

。

混风量可由除尘设备抽气泵的工作参数以及水冷滑套的开度来计算电弧炉的混风量或

5.1.1.3G13

,。

条件允许时采用炉气分析和N-Ar示踪平衡的方法计算电弧炉的混风量

2

5.1.2支出物料质量的计算

()():

支出总和计算按式计算

5.1.2.1∑G'3

5

/—

GBT374282019

……()

G'G'G'G'G'G'G'ΔG3

=++++++

∑123456

式中:

———,(/);

G'出炉钢液质量单位为千克每吨kt

1g

———,(/);

G'出炉炉渣质量单位为千克每吨kt

2g

———,(/);

G'出炉炉尘质量单位为千克每吨kt

3g

———,(/);

G'物料水分生成的水蒸气的质量单位为千克每吨kt

4g

———,(/);

G'出炉炉气质量单位为千克每吨kt

5g

———,(/);

G'燃料带入及生成的水蒸气质量单位为千克每吨kt

6g

———,(/)。

ΔG物料各项收入总和与已测各项支出总和的差值单位为千克每吨kt

g

,():

物料各项收入总和与已测各项支出总和之差即为差值按式计算

5.1.2.2ΔG4

()………()

ΔGGG'G'G'G'G'G'4

=-+++++

∑123456

ΔG

。,。

差值包括未测出的支出及误差物料平衡允许相对误差值为±5%以内即1005

×≤

∑G

():

物料水分生成的水蒸气质量按式计算

5.1.2.3G'5

4

…………()

G'G″G″G″G″5

=+++

43467

式中:

———,(/);

G″入炉废钢的含水质量单位为千克每吨kt

3g

———/,(/);

G″白云石石灰的含水质量单位为千克每吨kt

4g

———,(/);

G″铁矿石的含水质量单位为千克每吨kt

6g

———,(/)。

G″萤石的含水质量单位为千克每吨kt

7g

():

出炉炉气质量按式计算

5.1.2.4G'6

5

V'

g()……()

G'=28+44+32+286

5φCOφCO2φO2φN2

10022.4

×

式中:

3

———,(/);

V'炉口干炉气体积单位为立方米每吨mt

g

———,(/);

28CO的摩尔质量单位为克每摩尔gmol

———炉口干炉气中的体积分数,;

φCOCO%

———,(/);

44CO2的摩尔质量单位为克每摩尔gmol

———炉口干炉气中的体积分数,;

φCO2CO2%

———,(/);

32O2的摩尔质量单位为克每摩尔gmol

———炉口干炉气氧气的体积分数,;

φO2%

———,(/);

28N2的摩尔质量单位为克每摩尔gmol

———炉口干氮气成分体积分数,;

φN2%

———,,(/)。

22.4标准状态下炉气的摩尔体积单位为升每摩尔Lmol

():

其中炉口干炉气体积由式得出

V'7

g

(分)

187GGG

C+C+RTRT

η

…………()

V'=7

gCO+CO2

φφ

式中:

———,(/);

G每吨钢中碳的氧化总质量单位为千克每吨kt

Cg

———,(/);

G分石灰与白云石分解出气体中的含碳质量单位为千克每吨kt

Cg

———燃料中元素的烧损率,;

RTC%

η

———,(/)。

燃料中元素质量单位为千克每吨

GCkt

RTg

6

/—

GBT374282019

():

其中由式计算得出

GC8

…………()

GGGG8

=++

CTCDTDTCCCC

ηη

式中:

———,,(/);

G钢铁料在冶炼中碳的氧化量为最初炉料与最终钢水中碳的差值单位为千克每吨kt

TCg

———电极烧损率,;

DT%

η

———,(/);

G电极消耗量单位为千克每吨kt

DTg

———电弧炉碳粉烧损率,;

CC%

η

———,(/)。

G电弧炉中加入的碳粉单位为千克每吨kt

CCg

():

燃料带入及生成的水蒸气质量按式计算

5.1.2.5G'9

6

…………()

__

G'GG9

6=HOH+HOW

22

式中:

———,(/);

燃料中水的质量单位为千克每吨