电炉炼钢

具有脱磷、脱硫功能的炼钢过程

电炉炼钢主要利用电弧热，在电弧作用区，温度高达4000℃。冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还原期，在炉内不仅能造成氧化气氛，还能造成还原气氛，因此脱磷、脱硫的效率很高。

简介

electric furnace steelmaking

以电为能源的炼钢过程。

此类炼钢炉即电炉种类有电弧炉、感应电炉、电渣炉、电子束炉、自耗电弧炉等。通常说的电炉钢是用碱性电弧炉生产的钢。

电炉钢多用来生产优质碳素结构钢、工具钢和合金钢。这类钢质量优良、性能均匀。在相同含碳量时，电炉钢的强度和塑性优于平炉钢。电炉钢用相近钢种废钢为主要原料，也有用海绵铁代替部分废钢。通过加入铁合金来调整化学成分、合金元素含量。

以废钢为原料的电炉炼钢，比之高炉转炉法基建投资少，同时由于直接还原的发展，为电炉提供金属化球团代替大部分废钢，因此就大大地推动了电炉炼钢。世界上现有较大型的电炉约1400座，电炉正在向大型、超高功率以及电子计算机自动控制等方面发展，最大电炉容量为400吨。

国外150吨以上的电炉几乎都用于冶炼普通钢，许多国家电炉钢产量的60～80%均为低碳钢。我国由于电力和废钢不足，主要用于冶炼优质钢和合金钢。

容量

由于大容量的炉子热效率高，可使每吨钢的电耗减少，同时，也使吨钢的平均设备投资也大大降低，钢的成本下降，劳动生产率提高。如一个容量为320t的炉子与一个l．5t的小炉子相比，生产率相差l00倍以上。在某些特殊情况下，要求大量优质钢水时，只有采用大容量电弧炉才能满足要求。所以世界上许多国家采用大容量电弧炉。l80t以上的电弧炉有30座以上，其中最大的为400t。我国宝钢的电弧炉容量最大，为150t。

短流程

短流程工艺是相对于传统的长流程(学术上称为传统流程)而言的。传统的长流程是指高炉—转炉—连铸(或模铸)流程。

电炉短流程以20世纪90年代初美国的电炉—薄板坯连铸流程为代表。自该流程投产以来，引起了世界钢铁界的重视。紧凑式电炉短流程是电炉短流程的典型代表。

与传统流程相比，电炉短流程具有以下特点：

1)投资比高炉—转炉流程减少l/2以上。如美国、日本等国的薄板坯电炉短流程，实际费用约为传统流程的l/4。

2)生产成本低，劳动生产率高。钢铁联合企业从铁—焦—烧开始到热轧板卷为止，吨钢能耗一般为23GJ/t，而以废钢为原料的电炉钢厂短流程工艺生产的产品能耗接近10GJ/t，能耗降低60%左右。

3)在世界每年废钢产量为3亿多吨的情况下，电炉短流程的发展对于促进环保，消化废钢，净化冶金工厂的环境起到了良好的推动作用。因此，发达国家把发展紧凑式电炉短流程作为重点。

近些年，我国电炉流程的发展虽然受到重视，但发展电炉短流程应慎重一些，可以适当发展，不可盲目。因为在当前条件下，我国不具备电能和废钢方面的优势，即不具备成本优势。在江阴兴澄钢铁有限公司，已建成我国第一条四位一体的特殊钢短流程生产线，工艺流程为：100t直流电弧炉冶炼—LF、VD精炼—R=12m大方坯连铸—热送全连轧，全套全新设备从德国引进，能够开发生产合金结构钢、弹簧钢、齿轮钢、易切削钢、轴承钢、高压锅炉管坯钢等品种，将成为全国优质钢、特殊钢装备水平领先、能力超百万吨的企业。

电弧炉

超高功率电弧炉是指单位时间输入到电炉中的能量比普通电弧炉大2～3倍。主要优点是：大大缩短了熔化时间，提高了劳动生产率；改善了热效率，进一步降低了电耗；使用大电流短电弧，热量集中，电弧稳定，对电网的影响小等。配套设备和相关技术有：采用大容量变压器，可在有载情况下变换电压；在炉体上大面积使用水冷炉壁和水冷炉盖；采用油一氧喷枪助熔死角冷区；使用计算机控制等。

电弧炉偏心炉底出钢

1979年德国首先将传统的50t超高功率电弧炉改为中心炉底出钢，后又将其改为更完善的偏心炉底出钢。偏心炉底出钢的最大特点是将出钢口移到炉壳外边，便于维修与检修。偏心炉底出钢与超高功率相匹配，在发达国家发展及推广很快，特别是对于无渣操作的大型电弧炉，其优越性尤其明显，主要为：

(1)熔池中可以保留98%以上的熔渣；

(2)耐火材料消耗可降低25%左右；

(3)出钢时钢水温度一般只下降25℃左右；

(4)出钢时间短，60t电弧炉的出钢时间仅80s左右；

(5)每吨钢电耗可下降20kW·h左右；

(6)每吨钢电极消耗可降低0．5kg左右；

(7)出钢口耐火材料内衬寿命可达250次左右。

偏心炉底出钢的一个最大缺点是要求电弧炉为高架式结构。我国电弧炉结构多为地坑式，高架式较少，再加上炉容量较小、车间设备老化，改造困难，发展和推广偏心炉底出钢还将有一个长期的过程。

直流电弧炉

1982年，世界上第一台用于实际生产的直流电弧炉在德国制造，其中心石墨电极作为阴极接入电路，底电极是阳极，由两块水平金属组成，金属板上装有导气冷却片，许多触针附在金属板上，触针之间筑入镁砂填充。电流经炉底水平金属板导入触针，然后通入熔池。直流电弧炉的操作与交流电弧炉差别不大，只是为保证炉料与底电极之间保持良好接触，出钢时要保留一部分钢水。若要更换钢种，必须将炉内钢水出净。

对于直流电弧炉来说，偏心炉底出钢、水冷炉壁、水冷炉盖、氧-燃烧嘴、废钢预热等新技术，均比较合适，且效果较好。

直流电弧炉主要优点是：电极消耗较低，只有三相交流电弧炉的一半左右；生产成本较低。但因其仍处于不断完善过程中，也存在不少问题：底电极与炉料接触不良；钢棒式底电极产生氧化和产生沸腾；钢销式(针状)底电极维修困难；石墨—镁砖易增碳；炉内温度不均匀；底电极散热不良等。其缺点是电价较高时，地方成本较高。

举例

我国超大型直流电弧炉炼钢生产线于l996年9月在上海浦东钢铁(集团)公司建成并投产。该生产线由两座l00t超高功率电弧炉、两台LF在线钢包精炼炉、一台双工位真空冶炼炉和一台300mm×2000mm大板坯连铸机组成。并与该公司4200mm×3300mm双机架宽厚钢板生产线相匹配，组成一条国内外一流水平的电弧炉生产宽厚板短流程生产线，年生产能力80×104t。

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