电弧炉炼钢技术的发展

侯西超

（西宁特殊钢集团有限责任公司，青海 西宁 810005）

一、现代电炉炼钢技术的发展现状

在最近几年，我国的电炉炼钢技术也取得了不俗的成绩，具体表现如下：

首先，我国的电炉炼钢装备完成了大型化发展。电炉容量大型化，随之而来的是机械化和自动化水平的提高，实现了电炉冶炼、炉外精炼以及连铸一体化，使得现代电炉的炼钢流程趋于群体化。近年来，我国主力电炉容量都达到了100t以上，其中新增电炉容量大都为200t以上。在实际的投入运行中，这些电炉的生产速率都符合连铸的具体需求。

其次，有关电炉炼钢及技术研究的专利已远超于200多项，200t以上容量炼钢电炉都是自主设计和制造，因此，电炉炼钢的产量是逐年增长。其次，电炉的生产经济指标得到了明显的提升，炼钢厂在冶炼钢的过程中，不仅冶炼周期以及电能消耗达到了国际的领先水平，同时，电炉生产率以及利用率也得到了世界先进水准。

二、电弧炉炼钢技术分析

（一）超高功率电弧炉技术

超高功率电弧炉具备较高的单位功率水平以及高地电弧炉变压器最大功率利用率和时间利用率等特征。通过超高功率电弧炉可以大大提升炼钢工艺的生产效率、降低冶炼成本并且缩短冶炼时间，在电弧炉炼钢工艺中得到广泛应用。在使用超高功率电弧炉炼钢时要尤其注意合理的供电制度，这不仅能保证操作的顺利进行，还有助于降低电耗、电极耗损、缩短冶炼周期。

（二）泡沫渣技术

泡沫渣技术，是在吹氧的同时向熔池内喷碳粉或碳化硅粉，加剧碳氧反应，在渣层内形成大量的CO气体泡沫，使渣层厚度达到电弧长度的2.5～3倍，电弧完全被屏蔽，从而减少电弧辐射，提高电弧炉的热效率，延长电弧炉的寿命。因此，泡沫渣技术适用于大容量超高功率电弧炉，在电弧较长的直流电弧炉上使用效果更为突出。

（三）化学余热利用

由于超高功率电弧炉、引入外加热源和泡沫渣冶炼技术的推广和应用，使得电弧炉除尘系统的负担大大增加，同时电炉废气也会带走大量的热量，在电弧炉冶炼过程中，废气所携带的热量约为电炉输入总能量的11%左右，有的甚至高达20%，若这部分能量不能被充分利用，将会造成巨大的资源浪费。炉气中能量的存在方式主要有两种：高温炉气的物理显热和炉气可燃成分的化学能。生产实测表明，与未进行二次燃烧的炉次相比，二次燃烧可使电耗降低了约28kW·h／t，电弧炉同等出钢量的出钢时间缩短约7.5min，明显提高了生产效率。

（四）电弧炉冶炼智能化

近几年来，人工智能技术的发展为现代电弧炉供电技术的智能控制提供了可能。研究者针对神经网络技术进行研究，以期利用此项技术模拟电极调节器的运动规律、预报电极在给定电气参数条件下的运动趋势等。也有研究者利用专家系统对神经网络进行监控，以保证控制的最佳化。目前，我国从国外引进炉型各异的现代超高功率电弧炉已经有很多，虽然电炉设备已追赶到国际水平，但在超高功率电弧炉的操作和使用方面还存在诸多问题。我国冶金工作者已经意识到这个问题，正在努力地解决这一问题。为此，国内某些电炉厂家引进智能电弧炉技术，但距离通过引进、消化、再吸收形成具有自主产权的智能电弧炉技术还有一定的差距。目前，已有相关研究者开发了电炉温度预报模型。

三、电弧炉炼钢的前景

随着炼钢技术的发展，转炉、电炉冶炼工艺越来越成熟，生产效率越来越高。目前我国炼钢企业中，以铁矿石为原料的长流程企业仍然占主导地位，而以废钢为原材料的电炉炼钢只占炼钢总量的6%左右，而且这一比例在近年来还呈现持续下降的趋势。而世界电炉钢占比达却到了约30%，远高于我国。一方面，我国废钢资源相对不足并且2011年之后我国对废钢又开始全额征收增值税，这使得废钢的成本偏高，另一方面，工业用电的电费较生活用电高，这两方面原因使得电炉炼钢的成本较高，企业不愿意投入。目前电弧炉炼钢成本比转炉炼钢成本高出10%～30%。目前来看，短期之内，以铁矿石为原材料的高炉-转炉长流程生产仍然占据主导地位。从环境负荷方面来看，对比了某钢铁联合企业高炉-转炉流程和电炉流程对环境的影响，当把电炉钢水量占总钢水量的比例由8%提高到20%后，企业减少了铁矿石消耗8.89%、水耗2.28%、一次能耗4.23%、CO2排放3.58%、SOX排放0.42%以及NOX排放0.69%。由此可见，与高炉-转炉炼钢相比，电炉炼钢降低了能源消耗，减少了污染物的排放，更有利于环境的健康发展。

结束语

在当前钢铁生产过程中，电弧炉炼钢属于应用十分广泛的一种生产模型，在实际应用过程中发挥着十分重要的作用，并且表现出较明显优势。随着现代科学技术不断发展，电弧炉炼钢技术也得以较好发展，越来越多的相关技术得以应用，并且逐渐实现智能化控制，因而需充分了解及掌握相关技术，以更好实现电弧炉炼钢生产。