電弧爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展

侯西超

（西寧特殊鋼集團(tuán)有限責(zé)任公司，青海 西寧 810005）

一、現(xiàn)代電爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

在最近幾年，我國(guó)的電爐煉鋼技術(shù)也取得了不俗的成績(jī)，具體表現(xiàn)如下：

首先，我國(guó)的電爐煉鋼裝備完成了大型化發(fā)展。電爐容量大型化，隨之而來(lái)的是機(jī)械化和自動(dòng)化水平的提高，實(shí)現(xiàn)了電爐冶煉、爐外精煉以及連鑄一體化，使得現(xiàn)代電爐的煉鋼流程趨于群體化。近年來(lái)，我國(guó)主力電爐容量都達(dá)到了100t以上，其中新增電爐容量大都為200t以上。在實(shí)際的投入運(yùn)行中，這些電爐的生產(chǎn)速率都符合連鑄的具體需求。

其次，有關(guān)電爐煉鋼及技術(shù)研究的專利已遠(yuǎn)超于200多項(xiàng)，200t以上容量煉鋼電爐都是自主設(shè)計(jì)和制造，因此，電爐煉鋼的產(chǎn)量是逐年增長(zhǎng)。其次，電爐的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到了明顯的提升，煉鋼廠在冶煉鋼的過(guò)程中，不僅冶煉周期以及電能消耗達(dá)到了國(guó)際的領(lǐng)先水平，同時(shí)，電爐生產(chǎn)率以及利用率也得到了世界先進(jìn)水準(zhǔn)。

二、電弧爐煉鋼技術(shù)分析

（一）超高功率電弧爐技術(shù)

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(shí)間利用率等特征。通過(guò)超高功率電弧爐可以大大提升煉鋼工藝的生產(chǎn)效率、降低冶煉成本并且縮短冶煉時(shí)間，在電弧爐煉鋼工藝中得到廣泛應(yīng)用。在使用超高功率電弧爐煉鋼時(shí)要尤其注意合理的供電制度，這不僅能保證操作的順利進(jìn)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(shù)

泡沫渣技術(shù)，是在吹氧的同時(shí)向熔池內(nèi)噴碳粉或碳化硅粉，加劇碳氧反應(yīng)，在渣層內(nèi)形成大量的CO氣體泡沫，使渣層厚度達(dá)到電弧長(zhǎng)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(zhǎng)電弧爐的壽命。因此，泡沫渣技術(shù)適用于大容量超高功率電弧爐，在電弧較長(zhǎng)的直流電弧爐上使用效果更為突出。

（三）化學(xué)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(shù)的推廣和應(yīng)用，使得電弧爐除塵系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)大大增加，同時(shí)電爐廢氣也會(huì)帶走大量的熱量，在電弧爐冶煉過(guò)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(dá)20%，若這部分能量不能被充分利用，將會(huì)造成巨大的資源浪費(fèi)。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(xué)能。生產(chǎn)實(shí)測(cè)表明，與未進(jìn)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(shí)間縮短約7.5min，明顯提高了生產(chǎn)效率。

（四）電弧爐冶煉智能化

近幾年來(lái)，人工智能技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)代電弧爐供電技術(shù)的智能控制提供了可能。研究者針對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行研究，以期利用此項(xiàng)技術(shù)模擬電極調(diào)節(jié)器的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、預(yù)報(bào)電極在給定電氣參數(shù)條件下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)等。也有研究者利用專家系統(tǒng)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控，以保證控制的最佳化。目前，我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)爐型各異的現(xiàn)代超高功率電弧爐已經(jīng)有很多，雖然電爐設(shè)備已追趕到國(guó)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(wèn)題。我國(guó)冶金工作者已經(jīng)意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題，正在努力地解決這一問(wèn)題。為此，國(guó)內(nèi)某些電爐廠家引進(jìn)智能電弧爐技術(shù)，但距離通過(guò)引進(jìn)、消化、再吸收形成具有自主產(chǎn)權(quán)的智能電弧爐技術(shù)還有一定的差距。目前，已有相關(guān)研究者開(kāi)發(fā)了電爐溫度預(yù)報(bào)模型。

三、電弧爐煉鋼的前景

隨著煉鋼技術(shù)的發(fā)展，轉(zhuǎn)爐、電爐冶煉工藝越來(lái)越成熟，生產(chǎn)效率越來(lái)越高。目前我國(guó)煉鋼企業(yè)中，以鐵礦石為原料的長(zhǎng)流程企業(yè)仍然占主導(dǎo)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(lái)還呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢(shì)。而世界電爐鋼占比達(dá)卻到了約30%，遠(yuǎn)高于我國(guó)。一方面，我國(guó)廢鋼資源相對(duì)不足并且2011年之后我國(guó)對(duì)廢鋼又開(kāi)始全額征收增值稅，這使得廢鋼的成本偏高，另一方面，工業(yè)用電的電費(fèi)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(yè)不愿意投入。目前電弧爐煉鋼成本比轉(zhuǎn)爐煉鋼成本高出10%～30%。目前來(lái)看，短期之內(nèi)，以鐵礦石為原材料的高爐-轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)流程生產(chǎn)仍然占據(jù)主導(dǎo)地位。從環(huán)境負(fù)荷方面來(lái)看，對(duì)比了某鋼鐵聯(lián)合企業(yè)高爐-轉(zhuǎn)爐流程和電爐流程對(duì)環(huán)境的影響，當(dāng)把電爐鋼水量占總鋼水量的比例由8%提高到20%后，企業(yè)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(jiàn)，與高爐-轉(zhuǎn)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(huán)境的健康發(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)前鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中，電弧爐煉鋼屬于應(yīng)用十分廣泛的一種生產(chǎn)模型，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中發(fā)揮著十分重要的作用，并且表現(xiàn)出較明顯優(yōu)勢(shì)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，電弧爐煉鋼技術(shù)也得以較好發(fā)展，越來(lái)越多的相關(guān)技術(shù)得以應(yīng)用，并且逐漸實(shí)現(xiàn)智能化控制，因而需充分了解及掌握相關(guān)技術(shù)，以更好實(shí)現(xiàn)電弧爐煉鋼生產(chǎn)。