电弧炉炼钢工艺

电弧炉炼钢工艺

2010级冶金1001班，3100701011，魏宏兴

摘要：回顾了电弧炉炼钢发展概况，详细介绍电弧炉炼钢工艺和生产情况，重点分析了短流程炼钢发展趋势。

关键词：电弧炉炼钢发展趋势

Abstract：The general situation of the EAF steelmaking development was reviewed in this article,production and electric arc furnace steelmaking process are introduced in detail, analyses the development trend of short flow steelmaking.

Key word：electric arc furnace steelmaking The development trend

1电弧炉炼钢概述

电弧炉（EAF）炼钢是以电能作为热源，以废钢为主要原料的炼钢方法，它是靠电极和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助电弧辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属炉料和炉渣，冶炼出各种成分合格的钢和合金一种炼钢方法。

1.1工艺过程

电弧炉炼钢以前的方法（老三期）：

补炉→装料→熔化期（分为四个阶段：起弧期→穿井期→主熔化期→熔末升温期）→氧化期→还原期→出钢

装料：废钢；也可以装入少量铁水，叫热装铁水。

熔化期：主要是废钢等的熔化。

氧化期：通过矿石氧化或者吹氧等操作，去除钢水中的杂质、N、H等

还原期：造渣、配合今等。

现在常用：废钢预热→熔氧期→出钢→精炼

现在一般把还原期拿到LF来操作，这样可以缩短冶炼周期，操作也比较方便

1.2工艺特点

1）电能为热源，避免了燃烧燃料对钢液的污染，热效率高，可达65%以上。

2）冶炼熔池温度高且容易控制，满足冶炼不同钢种的要求。

3）电热转换时，输入熔池的功率容易调节，因而容易实现熔池加热制度自动化，操作方便。

4）电弧炉炼钢可以消化废钢，是一种铁资源回收再利用的过程，也是一项处理污染的环保技术，它相当于是钢铁工业和社会废钢的回收工具。

5）炼钢过程的烟气污染和噪声污染容易得到控制

6）设备简单，炼钢流程短，占地少，投资省，建厂快，生产灵活。

2电弧炉炼钢发展历史

钢铁冶金的本质是高温化学发应，因而冶金中传统的能源是基于C—O反映的化学能，而电弧炉炼钢所使用的能源却是以电能为主的。

电能具有清洁高效方便等优越的特性，是工业化发展的优选能源。19世纪中叶以后，各种大规模实现电—热转换的冶炼装置陆续出现：1879年William Siemens首先进行了使

用电能熔化钢铁炉料的研究，1889年出现了普通感应炼钢炉，1900年法国P.L.T.Heroult

设计的第一台炼钢电弧炉被投入生产。从此，电弧炉炼钢在一百多年中得到了长足的发展，目前已成为最重要的炼钢方法之一。

早在19世纪初，在钢铁冶金领域内，人们就开始寻求应用电能进行冶炼的技术途径，此后一百多年间各种大规模实现电-热转换的冶炼装置相继出现。1800年，汉符.大卫先生受碳弧的启发最早提出了电弧炉的设想。然而，直到1829年威廉.西门子才真正利用直接

起弧和间接起弧的原理试用电弧炉并申请了专利。1899年法国人赫奥特设计的第一台炼钢电弧炉投入生产。这一时期电弧炉技术的发展受电能及电极的制约且进程缓慢。

1906年4月5日，赫奥特在美国纽约的海康钢公司安装的第一台电炉生产出了第一炉钢水，这是美国境内的第一台电炉，在此以前，美国的电炉钢产量为零。这个长方型电炉

装有单相两极电极，容量为3.6t。2年后，一台容量更小的电炉安装在宾夕法利亚州的菲斯—史特宁钢公司。

1909年，伊利诺伊钢厂安装了一台容量为13.5t的三相电炉，这是当时世界最大的电弧炼钢炉而且是第一台圆形电炉，这台电炉在1909年5月10日顺利出第一炉钢水。

从1910年到1980年的70年间，几乎所有的电弧炉都是交流电弧炉，从上世纪80年{BANNED}始，直流电弧炉开始显示出一些优越性，例如节省电极、噪音低等。在过去的

15年，相当部分新电炉都采用直流供电方式，其容量从10t到300t。现代电炉一般都装备有天燃气咀，大量使用氧气，偏心炉底出钢及废钢预热系统。

在过去的20年内，电弧炉炼钢发展迅速。由于氧气顶吹转炉取代平炉而成为主要的

炼钢方法后，废钢资源开始变得丰富而低廉了，在发达国家例如美国、欧洲、日本更是如此，因为这些国家是钢铁消费大国，废钢资源更加丰富。与钢水相比，其价格具有强大的

竞争力。廉价而资源丰富的废钢以及投资低的优势使采用电弧炉炼钢的一些电炉钢厂得以

迅速发展。

起初，这些电炉钢厂只能生产一些对质量要求不高的长材产品，如棒材、钢筋等建筑

材料，但是随着上世纪末薄板坯连铸连轧的发展，电炉钢厂已经可以生产以前只能是转炉

工艺生产的扁平材产品了。从此，电炉钢厂进入了新的发展阶段。上世纪90年代，仅北

美地区新一代的电炉钢厂的产能已达1500-2000万吨，大量的废钢代用品及氧气等化学能的使用，使电炉的生产效率和产品质量发生了翻天覆地的变化。

这些变化主要表现在：电炉的冶炼周期从200min减少到55min以下，电耗从

600kWh/t减少到400kWh/t以下。这些归功于电弧炉炼钢的一系列技术措施的采用，例如超高功率、长弧埋弧冶炼、废钢预热、大量使用化学能、物理能及二次精炼钢技术等等

从20世纪以来世界总钢产量，电炉钢厂量和电炉钢产量所占比例的变化可以看出：

1970-1999年（世界电弧炉发展期）世界粗钢总量一直徘徊在7.0-8.0亿吨之间，但

电路钢产量一直稳步上升。电弧炉炼钢的发展经历了普通功率电弧炉→高功率电弧炉→超

高功率电弧炉的过程，由传统的“三期操作”发展为只提供初炼钢水的“二期操作”。

近年来，世界电炉钢产量占钢总产量的比重为32%一35%欧盟电炉钢的比重已达到50%。由于电力资源不足以及废钢资源的短缺，我国电炉钢所占比重仍较低。从1993

年至今，我国电炉钢生产的发展可分为3个阶段，近几年我国电炉钢占钢总产量比重总体呈下降趋势。我国电弧炉座数逐年减少，炉容趋向大型化。据不完全统计，在2007

年>=50t电弧炉产能约占电炉钢总产能的83.5%，成为我国电炉钢生产的主体设备，但是多loot电弧炉产能占电炉钢总产能的比例不及45%，与发达工业国家仍存在较大差距[2]。因此，新建电弧炉应严格按照《钢铁产业发展政策》规定，公称容量不小于

70t。