電弧爐廢鋼冶煉淺析

1.研究背景

煉鋼最重要的方法之一就是電弧爐煉鋼。與長時間煉鋼工藝相比，具有工藝時間短、能耗低、資源利用率高、環境友好等特點。它是全球鋼鐵行業可持續發展的重要動力。目前，全球鋼鐵產量中所占份額在電熔爐約占鋼鐵生產總量的30%，在歐洲和美國和其他工業化國家，超過50%，在中國，鋼鐵生產的份額在電熔爐約占鋼鐵生產總量的10%。

金屬廢料是現代冶金行業的重要原料，是一種節能環保的資源。當鋼鐵行業解決產能過剩問題，全面禁止使用“地條鋼”時，它被迫生產大量廢鋼。根據數據中心，在中國生產的數量在2018年達到2億噸，1.57億噸的總消耗，單位消費鋼的消費數量達到201kg/ t，中國將進入一個大型的產品廢棄時期，生產報廢的數量將會增加。隨著有色冶金的快速發展，金屬廢渣的釋放量顯著增加，有必要促進廢渣資源的回收利用。電爐和轉爐是廢鋼消耗的主要來源。2017年，我國廢鋼加工消耗量最高，為2.7億噸，電爐廢鋼消費量為8700萬噸。但是，目前國內系統完善的廢品回收利用的企業很少，回收處理設施水平較低，回收率仍低于發達國家。中國在提高廢金屬質量和處置水平方面還有很大潛力。從我國鋼鐵行業的現狀來看，促進廢鋼的快速熔化是改變我國廢鋼過剩，回收利用率低現狀的關鍵。因此，有必要對廢鋼熔化過程進行分析，優化熔化參數，促進廢鋼的完全熔化。研究廢鋼熔煉機理，分析各種因素對廢鋼熔煉的影響，確定廢鋼熔煉工藝關鍵參數的基礎。為了實現廢鐵在爐內的快速冶煉，提高廢鐵的回收率，為了顯著改變鋼鐵行業廢料處理的現狀，有必要在熔化工藝參數和各種因素對規則影響等基礎數據的基礎上進一步優化熔化條件。

2.煉鋼用廢鋼的來源及要求

廢鋼是現代鋼鐵工業的重要原料，也是節能環保、重復利用的可再生資源。一般廢鋼的來源有三個，即自產廢鋼、社會廢鋼、進口廢鋼[1，2]。

2.1自產廢鋼

自產廢鋼是指鋼鐵企業在生產過程中產生的廢鋼，主要為鋼料的切頭、切尾、切屑、邊角料等。煉鋼、鑄鋼車間以及鋼的冷加工和熱加工車間就是產生這部分廢鋼。隨著鋼鐵冶金的發展和冶煉技術的改進，鋼的成品率逐漸提高，自產廢鋼的比例逐漸降低。

2.2社會廢鋼

社會廢鋼可劃分為折舊廢鋼和垃圾廢鋼兩類。磨損的廢鋼是指損壞的機車、軌道、汽車、船舶、工具等;廢鋼垃圾已經成為日常生活中的家具、鐵盒等。由于人口生活水平的不斷提高，未來會有更多的社會循環利用。

2.3進口廢鋼

從全球廢鋼貿易現狀來看，廢鋼的主要出口國有美國、日本、加拿大、歐盟等發達國家，土耳其、亞洲等一些鋼鐵國家發展迅速。由于削減了鋼鐵冶金的過剩產能和全面禁止生產“地條鋼”，廢鋼供應面臨著大量排放，大量廢鋼流入轉爐和電爐。因此，迫切需要改進廢舊資源的利用，促進鋼鐵工業的可持續、健康和無害環境的發展。

廢金屬是一種可再生原料，在有色冶金的節能、環保、轉化和現代化方面具有重要作用。越來越多的汽車、大型船舶等拆除，拆除的廢，廢金屬組件收集的成分似乎更復雜，包括黑色金屬、有色金屬和非金屬金屬，如果取消沒有分類，在冶煉過程中，產生大量的有毒煙氣并影響空氣質量和鋼的最終質量。此外，爐內廢鋼的可用性和質量是必要的，以確保爐內廢鋼具有合適的體積密度，減少能量損失，廢鋼的熔化速度需要提高。一般來說，當廢鋼密度約為0.74左右，爐膛內廢鐵的熔化率最高。因此，損壞廢鋼渣分選技術是保證電渣原料質量的重要前提，對電渣的高效、清潔冶煉具有重要意義。

3.電弧爐煉廢鋼的特點

在鋼鐵生產方面，以廢鋼為主要原料在電弧爐煉鋼，利用電能對廢鋼進行加熱熔煉，進行熔煉生產。隨著全球鋼鐵冶金的發展，廢鋼的數量逐年增加，電爐煉鋼的比例越來越大。目前，世界鋼鐵生產的電熔爐約占鋼鐵生產總量的30%，和電氣爐鋼的比例在一些發達國家甚至達到50%以上[1]，由于電弧爐煉鋼是鋼鐵生產的兩種主要方法之一，即提供了前所未有的發展機遇。和相比其他制鋼工藝而言，電弧爐短技制鋼具有以下特點：

（1）在電爐煉鋼過程中，廢鋼作為冶煉的主要原料，長時間的煉鋼過程中沒有高爐前的焦化、燒結等工序，因此工藝流程短。

（2）生產長梁工序每噸鋼的能耗在600～700kgce/t之間，而每噸廢鋼的能耗約為350kgce/t ，目前僅為生產長流程工序的一半。

（3）電弧爐鋼工藝具有環境特性。每噸鋼鐵的二氧化碳排放量僅為0.5-0.7噸，而每噸長期煉鋼過程的二氧化碳排放量達到2.0-2.1噸[3]。與長流程工藝相比，鋼鐵生產工藝的廢氣排放減少了95%，固體廢物排放減少了65%。廢水排放量減少33%。

（4）電弧爐煉鋼依靠電弧放熱，電弧溫度能夠達到4000-6000°C，并且熱量直接對爐料起作用，熱效率高，能夠達到70%以上[4]。因此，電弧爐煉鋼可冶煉含有高熔點元素鎢、鉬的高合金鋼。此外，爐料對電弧爐沒有限制因素，金屬料可采用冷裝或熱裝工藝，具有很高的適應性。

參考文獻

[1]陸鐘武.關于鋼鐵工業廢鋼資源的基礎研究[J].金屬學報，2000，（07）：728-734.

[2]陸鐘武.論鋼鐵工業的廢鋼資源[J].鋼鐵，2002，（04）：68-72.

[3]韓珍堂.中國鋼鐵工業競爭力提升戰略研究[D]中國社會科學院.2014.

[4]朱榮，劉會林.電弧爐煉鋼技術及裝備[M].北京：冶金工業出版社，2018.

作者簡介：師寶龍，男，1988年1月出生，漢族，籍貫：河北灤縣，大專學歷，助理工程師，研究方向：冶金、煉鐵生產，工作單位：河北東海特鋼集團有限公司。