轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼比較研究

賴建華 張傳來(lái)

摘 要：隨著社會(huì)建設(shè)如火如荼的進(jìn)行，對(duì)鋼材資源的需求逐步增多，而鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)對(duì)生產(chǎn)工藝的要求也越來(lái)越高。由于鋼鐵工藝技術(shù)的開發(fā)，在鐵水預(yù)處理技術(shù)和爐外精煉技術(shù)的基礎(chǔ)上，電爐鋼鐵企業(yè)越來(lái)越愿意生產(chǎn)普通鋼，轉(zhuǎn)爐鋼鐵企業(yè)則偏向生產(chǎn)特殊鋼。本文旨在分析轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼兩種技術(shù)方法的優(yōu)劣，期望為鋼鐵企業(yè)科學(xué)合理的選擇生產(chǎn)工藝流程提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼；電爐煉鋼；工藝流程

長(zhǎng)期以來(lái)，小型鋼鐵企業(yè)最大的阻礙就是缺乏正常生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低碳鋼材的能力。隨著各種生產(chǎn)技術(shù)的提升以及轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼兩種工藝流程的競(jìng)爭(zhēng)，使得鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)效率得以大大提高。

轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼工藝流程的比較

轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程的優(yōu)劣

第一，所需要的操作設(shè)備眾多，投資較高，經(jīng)濟(jì)規(guī)模較大，比較典型的鋼鐵聯(lián)合工廠年生產(chǎn)能力都在400萬(wàn)噸以上[1]。

第二，與廢鋼相比，轉(zhuǎn)爐煉鋼中鐵水的純凈度和質(zhì)量穩(wěn)定性均較好。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼配以RH二次精煉的工序優(yōu)勢(shì)明顯，有著高效的生產(chǎn)速率，有著不錯(cuò)的純凈度，主要適于低碳/超低碳、低殘余元素的鋼種，尤其是批量很大、合金含量較低的鋼種。

第三，由于整個(gè)的煉鋼過(guò)程需要較大的能量，而能量主要來(lái)源鋼材中的易氧化元素同氧的化學(xué)反應(yīng)供能，這使得工藝流程不夠靈活。

第四，轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)周期不長(zhǎng)，同精煉技術(shù)和連鑄技術(shù)結(jié)合，整體效率較高。轉(zhuǎn)爐煉鋼的能量主要是來(lái)自化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)，不太適宜于冶煉高合金鋼，更不適宜冶煉合金工具鋼、難熔鎢鐵等高熔點(diǎn)合金。

第五，轉(zhuǎn)爐煉鋼的終點(diǎn)控制水平高，渣鋼反應(yīng)比電爐更接近平衡。轉(zhuǎn)爐與鋼包精煉爐匹配，可靈活生產(chǎn)高碳鋼、中碳鋼、低合金鋼。

電爐煉鋼工藝流程的優(yōu)劣

電爐煉鋼工藝的優(yōu)勢(shì)

第一，電爐煉鋼的設(shè)備簡(jiǎn)單，投入不大，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和資金回籠周期短，同時(shí)水力發(fā)電和核能發(fā)電又使得電力成本下降，因而電爐煉鋼技術(shù)發(fā)展較快。

第二，電爐煉鋼主要是利用電弧產(chǎn)生的熱，電弧作用區(qū)的溫度可以達(dá)到4000度以上，并且直接作用于爐料。電爐煉鋼不僅可去除有害氣體與夾雜物，還可脫氧、去硫等，故能冶煉出高質(zhì)量的特殊鋼。

第三，較強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠連續(xù)不間斷生產(chǎn)，也能夠間斷進(jìn)行生產(chǎn)，就算長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)，恢復(fù)也很快。由于煉鋼電爐的大型化、超高功率化及冶煉工藝的強(qiáng)化，并與不斷發(fā)展完善的二次精煉和連鑄連軋技術(shù)相配套，已形成了自動(dòng)化、機(jī)械化水平高、能耗低的專業(yè)生產(chǎn)體系，使得它更具有競(jìng)爭(zhēng)能力。

第四，通過(guò)電弧加熱爐料時(shí)，所產(chǎn)生的熱量大多集中在爐料里面，且損失的熱量極少，因而電爐煉鋼效率大大優(yōu)于轉(zhuǎn)爐煉鋼。

電爐煉鋼工藝的缺點(diǎn)

第一，首先是不能有效配置二次精煉的手段；其次是很難提高裝備水平，影響了溫度的控制，也不能有效把握相關(guān)成分；最后則是出鋼量不多，爐間成分波動(dòng)范圍大[2]。

第二，生產(chǎn)消耗多，增加了生產(chǎn)成本。但是隨著現(xiàn)代大型超高功率電爐技術(shù)的飛速進(jìn)步，以上的情況得到了極大改觀，許多問(wèn)題都得以解決。

兩種技術(shù)下的殘留物控制分析和氮含量情況

殘留物控制

轉(zhuǎn)爐煉鋼的工藝流程比較長(zhǎng)，鐵礦石是煉鋼所需的最基礎(chǔ)原料。同電爐煉鋼相比，轉(zhuǎn)爐煉鋼流程中所需鋼材里面殘留的金屬量要低，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目標(biāo)范圍。尤其對(duì)于扁平材料來(lái)說(shuō)，客戶的要求很高，像高耐沖擊的性能等。所以需要嚴(yán)格控制殘留金屬量，滿足客戶的要求，以達(dá)到產(chǎn)品的優(yōu)良性能。對(duì)于很多的長(zhǎng)材產(chǎn)品，只要不損害產(chǎn)品的性能，殘留金屬量可接受的范圍則要寬泛一些。這也造成長(zhǎng)材產(chǎn)品普遍較受鋼鐵企業(yè)歡迎，因而產(chǎn)量也比較多。相較而言，長(zhǎng)流程的轉(zhuǎn)爐煉鋼企業(yè)在技術(shù)上具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。

電爐煉鋼需要用到廢鋼，而廢鋼的質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接影響著電爐鋼的質(zhì)量。所以需要嚴(yán)格知道廢鋼里面的成分及比例，如果不弄清成分，將會(huì)給正常冶煉帶來(lái)很大的困難。

氮含量情況

工藝參數(shù)極大地影響著鋼水中的氮含量控制，通過(guò)在電爐上控制氮的含量難度巨大，這也是電爐煉鋼流程中生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼材的最大制約因素。如果鋼材中氮的含量升高，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象，致使鋼材的延展性降低。這主要是與低碳鎮(zhèn)靜鋼有關(guān)。當(dāng)加工深沖制品時(shí)，一般的話氮含量需要小于50ppm，像在超低碳Ⅳ鋼等更加要求高的情況下，氮含量一般要小于30ppm，甚至經(jīng)常需要達(dá)到20ppm左右。大多數(shù)時(shí)候，轉(zhuǎn)爐煉鋼的氮含量不多只是電爐煉鋼的三分之一。所有的這些深度加工制品在轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)企業(yè)中產(chǎn)品只占很小的比重，但是卻達(dá)到了極其高的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)條件。電爐煉鋼則主要在一種開放式的環(huán)境中進(jìn)行，因而會(huì)接觸到空氣中的氮，形成高氮的氛圍。這與普通電爐不具密封性有關(guān)，爐殼和爐頂區(qū)域有很多開口存在，空氣能夠通過(guò)開口順暢流動(dòng)，因而加大了與氮的接觸面積。在生產(chǎn)操作過(guò)程中，一般通過(guò)減少氣源與鋼液的接觸來(lái)降低吸氮量。

結(jié)語(yǔ)

近幾十年，在對(duì)扁平材料的利用領(lǐng)域里電爐鋼鐵企業(yè)增多，而在長(zhǎng)流程的深加工鋼鐵企業(yè)中，則更多以轉(zhuǎn)爐技術(shù)為主。本文分析了轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼兩種技術(shù)的優(yōu)劣情況，在技術(shù)工藝的選擇上為鋼鐵企業(yè)提供了有益參考。

（作者單位：新余鋼鐵股份有限公司第一煉鋼廠）

【參考文獻(xiàn)】

[1]羅漢.直接還原/電爐（DR/EAF）與高爐/轉(zhuǎn)爐（BF/BOF）煉鋼法的比較[J].鞍鋼技術(shù)，1987（11） .

[2]張建國(guó).轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼的優(yōu)缺點(diǎn)比較分析[J].資源再生，2016（05）.