電弧爐煉鋼技術的發展

侯西超

（西寧特殊鋼集團有限責任公司，青海 西寧 810005）

一、現代電爐煉鋼技術的發展現狀

在最近幾年，我國的電爐煉鋼技術也取得了不俗的成績，具體表現如下：

首先，我國的電爐煉鋼裝備完成了大型化發展。電爐容量大型化，隨之而來的是機械化和自動化水平的提高，實現了電爐冶煉、爐外精煉以及連鑄一體化，使得現代電爐的煉鋼流程趨于群體化。近年來，我國主力電爐容量都達到了100t以上，其中新增電爐容量大都為200t以上。在實際的投入運行中，這些電爐的生產速率都符合連鑄的具體需求。

其次，有關電爐煉鋼及技術研究的專利已遠超于200多項，200t以上容量煉鋼電爐都是自主設計和制造，因此，電爐煉鋼的產量是逐年增長。其次，電爐的生產經濟指標得到了明顯的提升，煉鋼廠在冶煉鋼的過程中，不僅冶煉周期以及電能消耗達到了國際的領先水平，同時，電爐生產率以及利用率也得到了世界先進水準。

二、電弧爐煉鋼技術分析

（一）超高功率電弧爐技術

超高功率電弧爐具備較高的單位功率水平以及高地電弧爐變壓器最大功率利用率和時間利用率等特征。通過超高功率電弧爐可以大大提升煉鋼工藝的生產效率、降低冶煉成本并且縮短冶煉時間，在電弧爐煉鋼工藝中得到廣泛應用。在使用超高功率電弧爐煉鋼時要尤其注意合理的供電制度，這不僅能保證操作的順利進行，還有助于降低電耗、電極耗損、縮短冶煉周期。

（二）泡沫渣技術

泡沫渣技術，是在吹氧的同時向熔池內噴碳粉或碳化硅粉，加劇碳氧反應，在渣層內形成大量的CO氣體泡沫，使渣層厚度達到電弧長度的2.5～3倍，電弧完全被屏蔽，從而減少電弧輻射，提高電弧爐的熱效率，延長電弧爐的壽命。因此，泡沫渣技術適用于大容量超高功率電弧爐，在電弧較長的直流電弧爐上使用效果更為突出。

（三）化學余熱利用

由于超高功率電弧爐、引入外加熱源和泡沫渣冶煉技術的推廣和應用，使得電弧爐除塵系統的負擔大大增加，同時電爐廢氣也會帶走大量的熱量，在電弧爐冶煉過程中，廢氣所攜帶的熱量約為電爐輸入總能量的11%左右，有的甚至高達20%，若這部分能量不能被充分利用，將會造成巨大的資源浪費。爐氣中能量的存在方式主要有兩種：高溫爐氣的物理顯熱和爐氣可燃成分的化學能。生產實測表明，與未進行二次燃燒的爐次相比，二次燃燒可使電耗降低了約28kW·h／t，電弧爐同等出鋼量的出鋼時間縮短約7.5min，明顯提高了生產效率。

（四）電弧爐冶煉智能化

近幾年來，人工智能技術的發展為現代電弧爐供電技術的智能控制提供了可能。研究者針對神經網絡技術進行研究，以期利用此項技術模擬電極調節器的運動規律、預報電極在給定電氣參數條件下的運動趨勢等。也有研究者利用專家系統對神經網絡進行監控，以保證控制的最佳化。目前，我國從國外引進爐型各異的現代超高功率電弧爐已經有很多，雖然電爐設備已追趕到國際水平，但在超高功率電弧爐的操作和使用方面還存在諸多問題。我國冶金工作者已經意識到這個問題，正在努力地解決這一問題。為此，國內某些電爐廠家引進智能電弧爐技術，但距離通過引進、消化、再吸收形成具有自主產權的智能電弧爐技術還有一定的差距。目前，已有相關研究者開發了電爐溫度預報模型。

三、電弧爐煉鋼的前景

隨著煉鋼技術的發展，轉爐、電爐冶煉工藝越來越成熟，生產效率越來越高。目前我國煉鋼企業中，以鐵礦石為原料的長流程企業仍然占主導地位，而以廢鋼為原材料的電爐煉鋼只占煉鋼總量的6%左右，而且這一比例在近年來還呈現持續下降的趨勢。而世界電爐鋼占比達卻到了約30%，遠高于我國。一方面，我國廢鋼資源相對不足并且2011年之后我國對廢鋼又開始全額征收增值稅，這使得廢鋼的成本偏高，另一方面，工業用電的電費較生活用電高，這兩方面原因使得電爐煉鋼的成本較高，企業不愿意投入。目前電弧爐煉鋼成本比轉爐煉鋼成本高出10%～30%。目前來看，短期之內，以鐵礦石為原材料的高爐-轉爐長流程生產仍然占據主導地位。從環境負荷方面來看，對比了某鋼鐵聯合企業高爐-轉爐流程和電爐流程對環境的影響，當把電爐鋼水量占總鋼水量的比例由8%提高到20%后，企業減少了鐵礦石消耗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%。由此可見，與高爐-轉爐煉鋼相比，電爐煉鋼降低了能源消耗，減少了污染物的排放，更有利于環境的健康發展。

結束語

在當前鋼鐵生產過程中，電弧爐煉鋼屬于應用十分廣泛的一種生產模型，在實際應用過程中發揮著十分重要的作用，并且表現出較明顯優勢。隨著現代科學技術不斷發展，電弧爐煉鋼技術也得以較好發展，越來越多的相關技術得以應用，并且逐漸實現智能化控制，因而需充分了解及掌握相關技術，以更好實現電弧爐煉鋼生產。