现代电炉炼钢技术在超高功率电炉的应用实践

【摘 要】近年来，我国电炉钢产量增长迅速，在钢产量总值中所占的比例逐年增长，主要得力于电炉炼钢技术的迅猛发展。本文主要从优化电弧炉炉料结构、强化用氧技术、泡沫渣技术、电炉终点控制技术、铁水热装、电炉烟气余热回收及净化技术等诸多方面论述现代化电炉炼钢技术在超高功率电炉的应用实践。

【关键词】电炉；炼钢；技术；应用实践

1 现代电炉炼钢与超高功率电炉

1.1 现代电炉炼钢的特点

“现代电炉炼钢”一词最先出现在中国学者徐匡迪和殷瑞钰于1993年发表的论文《现代电炉炼钢的发展趋势》及《当代电炉流程的工程进展评价》中。现代电炉炼钢具有电炉生产节奏转炉化、钢的二次精炼在线化、钢的凝固过程连续化、简历在连续轧制基础上的产品专业系列化以及可持续发展等特点。现代电炉炼钢与传统电弧炉炼钢相比的差异性主要表现在以下几个方面：在能源利用上，广泛使用电能、化学能和物业能；在冶金过程中，取消电弧炉还原器，采用炉外精炼，高配碳，可停电不停氧；在原料上，主要是废钢、30%～40%的生铁/铁水或DR/HBI；在环境上则更为环保，绿色制作。

1.2 超高功率电炉的优势

超高功率电炉（UHP）是相较于高功率（HP）电炉和普通功率（RP）电炉而言的。它们主要是按着吨钢容量所配的变压器容量来划分的。一般，350～450kVA/t为普通功率，450～600kVA/t为高功率，600～1000kVA/t为超高功率。由于单位时间输入电炉功率大幅度增加和许多相关技术的采用，使电炉冶炼时间显著缩短，生产率提高，降低了电耗和耐火材料消耗。在同样规模下，电炉座数减少，节省了吨钢基建投资，降低了成本。本文主要从优化电弧炉炉料结构、强化用氧技术、泡沫渣技术、电炉终点控制技术、电弧炉炼钢余热利用技术、电炉烟气余热回收及净化技术等诸多方面论述现代化电炉炼钢技术在超高功率电炉的应用实践。

2 现代电炉炼钢技术的应用

2.1 电弧炉炉料结构的优化

废钢（有三种：自产废钢、加工厂废钢、循环旧废钢）、生铁、直接还原铁（DRI）和热压块铁（HBI）等是电弧炉炼钢的主要炉料。电弧炉炉料的结构对电弧炉炼钢的各项指标有巨大的影响。电弧炉炉料结构的优化在实现工艺最佳化的同时能给企业降低生产成本，提高钢产量，带来更大的经济效益。从长远发展、保护生态的角度上来说更能够合理地、有效地利用有限的资源。

2.2 强化用氧技术

现代电炉炼钢强化用氧技术可以降低成本，大量使用化学能，进一步提高生产率。电炉强化用氧技术主要包括用氧燃烧嘴、吹氧助熔和熔池脱碳、炉门喷碳粉和吹氧机械手、炉壁氧枪、炉门碳氧枪、二次燃烧技术等。炉壁氧枪和底吹氧气技术可使炉内温度平均减少喷溅发生，增强电炉操作的安全性，同时延长炉顶三角区的使用寿命。而氧燃烧嘴、氧枪和二次燃烧技术的结合使用能够降低电量的消耗，促进冶金反应，从而提高生产率。用氧技术的强化是现代电弧炉炼钢工艺节能、绿色、高效指导思想下技术的有效革新。

2.3 泡沫渣技术

作为超高功率电炉的配套工艺的泡沫渣技术的作用是屏蔽和吸收电弧辐射能，与此同时将辐射能传递给熔池，提高传热的效率，减少辐射到炉壁、炉盖的热损失。并且降低耐材的消耗。同时被埋在泡沫渣中的电极降低了直接氧化的可能性。之所以说泡沫渣是超高功率电炉的“配套”工艺是指泡沫渣的功用对于超高功率电炉是至关重要的。我国的绝大部分电炉炼钢都采用了这一技术。电弧热效率可由原来的30%～40%提高到60%～70%甚至以上，电极消耗也能降低20%左右。目前电炉造泡沫渣的最佳工艺条件为：碱度2.0～2.5，熔池温度：1 570～1 580e，喷粉量：6～7kg，载气压力：0.4～0.5MPa，氧化铁含量：15%～25%。

2.4 电炉烟气余热回收及净化技术

电炉烟气余热回收及净化技术指的是用过余热回收电炉冶炼过程中所产生的高温含尘烟气，进入一定的装置中产生蒸汽，被被冷却后的高温烟气直接进入布袋除尘器净化。对电炉烟气余热的回收、净化可以“废物再利用”，节约废气中的能量大约80～200 kWh/t，能够降低电炉炼钢的总能耗。更重要的是能够减少废气的排放，达到保护环境的目的，可谓“一箭双雕”。在此同时，利用这一项技术可回收、循环利用高含铁粉尘，得到综合的收益。

2.5 铁水热装技术

电炉热装铁水技术是我国冶金工作者对现代电炉炼钢做出的一项巨大的贡献。实践已经证明这项技术给电炉炼钢行业带来的种种福音：降低冶炼电耗、缩短供电时间和冶炼周期、稀释废钢当中的有害元素、大幅度提高钢水的纯净度、开发新的钢种和新的产品以提高市场竞争力。另一方面，可以暂时部分解决我国废钢短缺的问题。目前，国内外很多冶金企业采用铁水热装技术，给冶金行业带来了巨大的经济效益。

2.6 其他技术

除了以上几种技术外，现代电炉炼钢还有很多其他技术如电炉终点控制技术、无功功率静止式动态补偿技术、偏心炉底出钢技术等其他技术。这些技术在我国冶金行业也得到了广泛地应用实践，为提高电炉炼钢产量做出了不可磨灭的贡献。

3 结语

超高功率电炉通过对电弧炉炉料结构的优化、强化用氧技术、泡沫渣技术、电炉终点控制技术、铁水热装技术、电炉烟气余热回收及净化技术的综合应用降低炼钢的生产成本、最大限度地节约了有限的资源、使电炉炼钢产量迅速增长，为我国冶金行业的发展奠定了良好的基石，也为其他行业做出了很好的表率作用。

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