发布时间 : 星期一 文章电弧炉炼钢工艺的现状及发展趋势更新完毕开始阅读6762e29e51e79b896802261e
内蒙古科技大学高等职业技术学院毕业设计说明书
表1-2传统电炉和EBT电炉各指标比较
在冶炼工艺方面可以获得以下几方面的效果[11]:
A减少出钢过程温降。偏心炉底出钢电弧炉出钢时，钢流垂直流下，较为集中呈柱状，流程缩短，出钢速度远高于传统电弧炉，使出钢过程钢液温度降减少。表3一2是炉容量为50t的偏心炉底出钢电弧炉出钢时间和出钢温降与普通电弧
炉的比较。对EBT电弧炉，出钢时间仅为2min，而普通电弧炉需要5min，出钢时间缩短60%，而出钢温降从40.6’C下降到34.8’C。
B.减少出钢过程下渣量。在熔化、氧化操作结束后，此时的炉渣是氧化性的，如果炉渣进入钢包，则会增加合金的消耗量，影响钢水的精炼效果。采用偏心炉底出钢，可以减少或避免氧化渣进入钢包。采用EBT工艺使钢包内渣层厚度由240减少到80rnrn，因而使钢水回磷少0.004%。这样采用EBT工艺可不通过钢包扒渣而生产低磷钢。
表1-3 出钢时间和出钢温降
炉型 普通电弧炉 偏心炉底出钢电弧炉
出钢时间/min 5 2
出钢温降/℃ 40.6 34.8
C.提高钢包寿命。采用EBT工艺，出钢时钢包底部加入的合金料或新的渣料，可以防止钢流对包底的冲刷。同时，垂直密实的钢流，不会冲刷包壁及使钢包周围结瘤，这样可提高钢包寿命20%~40%。
D.提高生产率。EBT或RBT电弧炉由于在出钢时炉子倾角小，钢水不会浸没水冷炉壁，因此可使水冷炉壁面积加大，从占整个面积70%一80%扩大到80%一90%，从而大大提高炉衬寿命，大面积用水冷炉壁，允许电弧炉采用最大功率供电，每炉钢熔化时间可缩短3一5min左右，与此同时冶炼电耗也可以得到降低[7]。
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我国电炉炼钢现阶段存在的主要问题 废钢资源现状
废钢资源的短缺：我国工业化进程短，社会废钢资源不足，而且钢铁制造过程技术进步使自产废钢不断减少，同时废钢进口量也相应下降，所以我国废钢资源短缺、价格居高不下[9]。
电能电价现状
电能短缺与电价成本：我国电力紧缺，短时期内仍难满足国内电炉钢生产用电需求，缺电和限电导致电炉间歇式生产，生产成本更趋升高[14]。
有害元素的困扰
废钢循环过程中有害元素的富集：废钢作为短流程的主要原料，其质量在不断恶化。一方面随着废钢循环次数的增加，有害元素不断富集；另一方面钢材表面涂层技术和复合材料的广泛应用使回收的废钢带有 C u 、Z n 、P b 、S n 、M o 、N i 等元素，这会不同程度地对钢材质量造成影响。大部分短流程没有实现全线优化，生产效率不理想。因此应以循环经济的要求来衡量，保证生产顺行，减少设备故障和生产事故，合理调度，提高作业率[14]。
环保问题
在节能环保方面存在较大差距：由于认识不足、生产管理不善以及缺乏技术和投资等原因，造成大量的能源浪费及环境污染。
电弧炉短流程发展趋势 短流程生产工艺体系的优化
电炉短流程炼钢工艺是集中了当今先进的炼钢生产技术于一身的先进生产工艺，其关键技术将是整体工艺的优化设计、物流参数的合理匹配以及总体装备水平的最佳配置。短流程生产工艺体系的整体优化不仅包括了大型电炉及其相关配套技术、精炼技术、近终型连铸技术等单项的技术优化进步，更需要注意建设过程中的生产布局优化和生产过程中的生产物流优化和工序持续优化。传统的工程初步设计往往采用类似工程的简单套用和基于设计者经验
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的主观判断法，并不能体现全局综合物流优化效果，而采用仿真技术将会成为未来的发展趋势，其能够对多种方案进行分析比较，将复杂动态的钢铁运行过程通过模型得以再现，可定量对多方案进行技术经济比选，优化短流程生产工艺中的时间节奏和物流流量的匹配衔接，从而发挥短流程优势，为钢铁工业的资源优化、能源优化、产品结构优化、经济效益优化提供了一条最优化的工艺布局和路线。
电炉冶炼高效化
电炉作为短流程工序的生产核心，其生产的高效化直接影响着该生产流程效益的发挥。电炉冶炼高效化追求的目标是冶炼周期、通电时间尽可能缩短，冶炼电耗尽量降低。随着电炉转炉化的趋势越来越明显，电炉的熔化周期成为短流程炼钢的研究热点，已有学者以能量平衡为基础分析了影响电炉熔化周期的因素指出进一步强化电弧炉炼钢、提高生产率的手段主要在于提高能量供应量和供应强度，表现在技术层面上就是装备的大型化、更高功率、提高化学能输入强度以及减少非通电操作时间或辅助操作时间等[15]。
值得一提的是，让电炉具有高炉连续生产特征的CRISP连续电弧炉炼钢工艺已成功完成中试实验，以DRI 为原料的CRISP 炉，完全可以实现连续加料、连续冶炼和周期出钢：像高炉炼铁一样的连续炼钢，该工艺在未来短流程的成果应用将有效提高整个生产流程的生产效率。
低生产成本的过程管理与控制
成本是制约短流程发展的关键因素。在短流程炼钢工艺中，成本构成包括原料成本、能源成本以及生产管理成本等。未来竞争的胜利者将是那些所有拥有的技术能够控制成本的厂家，因此任何降低成本的技术均能促进短流程的发展[16]。 1）减少原料成本的技术：如加强对废钢的分类加工和管理。
2）降低能源消耗的技术：展开电炉供电技术优化的研究加强炉气物理热和化学热的回收，如采用电炉热装海绵铁以及废钢预热技术以及连续上料装置的实现。据报道德国奥蒙德输送技术有限公司（Aumund fordertechnik公司）开发出一种新的直接还原铁输送系统，可以将热直接还原铁密封输送，该技术的应用可使电能消耗最多降20%，另外，在缺电地区，可发展EOF(Energy Optimizing Furnace)的短流程炼钢工艺。
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控制生产成本的技术
操作过程的连续化和自动化，缩短热停工时间，以及围绕缩短电炉冶炼周期的新技术和新装备的研发，从而起到强化电炉冶炼，降低能耗提高劳动生产率，以使吨钢能耗、耐材和电极等辅助材料消耗及劳动成本大幅度降低。
节能环保
实现短流程工业的可持续发展电炉短流程本就是有利于循环经济和环境保护的生产流程，据统计在满足国民经济需求的钢产量一定时，生产一吨电炉钢比生产一吨转炉钢可以多循环利用废钢500～600公斤，少消耗铁矿石1.3吨，降低可比能耗265公斤标煤，减少二氧化碳排放1126.3公斤。生产一吨转炉钢约排放二氧化碳1.8吨，生产一吨电炉钢约排放0.6吨，为转炉钢的1/3。从节能环保、实现电炉短流程可持续发展角度，需研究大量关键技术，如控制电弧炉冶炼中二恶英产生和排放的技术；以提高能源与资源利用率为目标的多种能源与多种炉料的匹配与优化技术；以降低冷却水能耗与水耗为目标的气化冷却技术；以改善氧气利用率和降低排放为目标的加压与密封技术；基于先进连续检测、成分与温度预报模型和智能化控制技术的计算机集成制造技术；实现将材料制造、能源生产和废物处理等功能相结合的综合管理和控制技术等，让短流程成为清洁生产、能量和资源循环利用的典范[17]。
电弧炉短流程展望
与转炉长流程相比，电炉短流程在投资、资源（包括土地）、能源（包括铁矿石、焦煤等）和节能环保、可持续发展等方面都具有优势。而短流程必须依靠自主创新来支撑电炉炼钢工艺，以进一步优化工艺过程，降低生产成本。随着世界范围内低碳经济的呼声越来越高以及国家关于节能环保等相关政策的实施，短流程的发展将会主要围绕原料和能源两方面展开。因此，能适应原料以及带入炉内的能量的变化，同时采用全封闭设计，高温预热废钢以及连续加料工艺的连续电弧炉炼钢工艺在未来发展中将会比较有潜力。中国钢铁行业的工程公司和研究机构应致力于加大对炼钢短流程工艺和设备技术方面的研发力度，形成拥有自主知识产权的、独创性的相关技术，逐步追上国际同行的步伐，才能在不久的将来炼钢短流程迅猛发展的时代占据一席之地。总之，随着对炼钢短流程工艺以及各项关键技术的深入研究，中国的电炉炼钢短流程将会有更大的发展和提升，也会大大促进我国钢铁工业的可持续发展[17]。
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参 考 文 献
1.傅杰 柴毅忠 毛新平·中国电炉炼钢问题·钢 铁.2007.42(12). 2.阎立懿 武振廷 芮树森.中国大型电弧炉发展概况·特殊钢.1999.20(4). 3.马智明 张责磊 韩兆玲·现代电弧炉炼钢技术综述·河南冶金1998. 3.(28). 4.倪俊·现代电弧炉炼钢技术的发展·.江苏冶金·2003.31(1).
5.赵激·短流程炼钢新技术研究·贵州大学2005届工程硕士究 生学位论文. 6.徐匡迪,洪新.电炉短流程回顾和发展中的若干问题·中国冶金·2005.15(7).
7.杨宁川 黄其明 何腊梅 游香米 吴 令·炼钢短流程工艺国内外现状及发展趋势· 钢 铁 论 坛.
8．吴建常·电弧炉炼钢的发展与技术进步·2009特钢年会论文集.
9.史晓容 王承宽·我国50~150 t电弧炉炼钢技术的发展·.特殊钢.2003.24(1). 10.朱荣 何春来 刘润藻 李京社·电弧炉炼钢装备技术的发展·中国冶金.2010.20(4). 11.王彦彪·电炉短流程工艺的设计优化·包头钢铁学院学报·1004-9762(1999)Sup-0331-05. 12.李士琦,李伟立,刘仁刚,等·现代电弧炉炼钢〔M〕·北京:原子能出版社,1995,6-15· 13.宋嘉鹏,姜桂连·150 t超高功率电弧炉生产高质钢的工艺技术·炼钢,2000,16(5):
14. 傅杰. 现代电弧炉冶炼周期综合控制理论及应用[J]·北京科技大学学报, 2004, 26(6):
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15. 李士琦,刘润藻,李峰,等.电弧炉炼钢技术现状及发[J].中国冶金,2004,(2):12215. 16. 金 琳. 未来电炉炼钢的技术发展.冶金管理, 2001, (1)
17. 李士琦,郁健,高金涛,等.电弧炉炼钢的铁源问题[J].钢铁研究学报,2008,20(增刊):109. 18. .王令福. 炼钢设备及车间设计.（第二版）.电炉部分·冶金工业出版社，2007.8 . 19. 刘海彬. 100t直流电弧炉炼钢车间供料系统设计简介·钢铁厂设计（21~23）