电弧炉炼钢工艺的节能降耗技术-周卫国

电弧炉炼钢工艺的节能降耗技术

周卫国

（西安建筑科技大学华清学院冶金工程系，陕西西安710043）

摘要：世界范围内能源价格的持续上涨，不断推动电炉炼钢工艺和操作的优化。人们致力于最高效率条件下的最低成本生产，只有在两者兼顾的情况下，才能保证电炉炼钢工艺的竞争力。对于复杂电弧炉炼钢工艺的优化，不仅需要丰富的炼钢知识，而且需要合适的成套工艺技术。只有这样，才能实现炼钢过程中化学能和电能的高效利用，达到冶炼工艺的最优化。本文介绍了世界电弧炉炼钢技术的发展，并从增加能量供应，增加输入功率和提高能量的利用效率三个方面分析了电弧炉炼钢企业所采用的主要节能技术。

关键词：电弧炉炼钢，能源效率，电能，节能降耗

Energy saving technology of EAF steelmaking

ZHOU Wei-Guo

(Xi'an University Of Architecture And Technology Huaqing College of metallurgy engineering, Xi'an Shaanxi

700043)

Abstract: rising energy prices worldwide, and constantly promote the optimization of EAF steelmaking process and operation. The lowest cost people committed to the highest efficiency under the conditions of production, but in both cases, in order to ensure the competitiveness of electric arc furnace steelmaking process. For the optimization of complex process of the electric arc furnace steelmaking, requires not only knowledge, but also need to complete the process of appropriate technology. Only in this way, chemical energy to achieve the steelmaking process and energy efficient use, optimal smelting process. This paper presents the development of electric arc furnace steelmaking technology, and from increasing energy supply, increasing the input power and the three aspects to improve the efficiency of energy utilization analysis of the main energy saving technologies used in electric arc furnace steelmaking enterprises.

一前言

电弧炉炼钢的发展及现代电弧炉炼钢自上世纪中叶至今, 尽管转炉炼钢技术取得了长足的进步, 但世界电炉钢的比例不断增长, 从1950年的713% 增长到2003 年的3311% , 其中美国从612% 增长到4819% , 2004 年美国电炉钢的比例达53% [ 1] 。1950年以后, 电弧炉炼钢所占份额迅速上升, 成为与转炉流程相抗衡的第二大钢铁制造流程, 主要原因有: ( 1) 平炉炼钢为氧气转炉炼钢所代替, 积累的废钢转由电弧炉炼钢流程来消化。( 2) 超高功率电弧炉炼钢技术成功应用, 使电弧炉炼钢的效率显著提高, 生产成本大幅度降低。( 3) 连铸、连轧技术的成功应用, 废钢) 电弧炉炼钢) 连轧型的“小钢厂”迅速发展, 占领长型材生产份额。现代电弧炉炼钢的特征总结为: 高效、节能、环保。其中现代电弧炉炼钢的首要特征就是“高效低耗”, 多项现代电弧炉高效低耗炼钢技术在我国得

到了研究、推广及应用与长足发展。近年来，我国电弧炉炼钢生产技术发展迅速，电弧炉的部分经济指标已经达到国际水平，但还有一定的差距。与此同时，国内、国际竞争日趋激烈，能源、环境问题日益突出。节能降耗是电弧炉生产技术发展的必然趋势。

二电炉炼钢能量消耗

电炉炼钢的能量消耗受能源效率、能量回收、原材料消耗和操作水平等工艺参数的影响如图1所示。

图1 电炉炼钢工艺能源消耗的影响因素

电弧炉炼钢主要有这几方面的消耗：

2.1 钢铁料消耗

钢铁料消耗是一个重要的减量化指标，目前我国电弧炉钢铁料消耗指标的平均水平

大概为1 100kg /t 钢到1 150 kg /t 钢之间，我国个别企业可以达到1 030 kg /t 钢到1 040 kg /t 钢之间。。为减少钢铁料消耗而采取的技术措施主要有:⑴废钢质量的提高。通过对废钢实施分类堆放、加强分拣、减少泥沙等措施，可减少钢铁料的消耗，降低电耗，缩短冶炼周期，提高钢水收得率，降低或控制钢中的残余元素。⑵固态炉料结构的优化。电弧炉中炉料主要以废钢为主，应用较多的还有直接还原铁、热压块铁、冷生铁等。

2.2 石灰的消耗

石灰作为电弧炉炼钢重要的“造渣剂”，我国电弧炉石灰消耗从过去使用普通石灰

时100 kg /t 钢到150 kg /t 钢之间，降低到现在使用活性石灰的50kg /t 钢左右，我国先进水平达到了44 kg /t 钢左右，缩小了与世界先进水平的差距。为减少石灰消耗而采取的技术措施是: 建设一流活性石灰

生产线，其中，麦尔兹( MAERZ) 石灰窑技术在我国引进的事例较多，业绩也很好，适合大、中、小型钢厂或特钢企业建设。根据炼钢实践，使用活性石灰可以提高脱磷脱硫效率80%。

2.3 耐火材料的消耗

在众多高温工业中，钢铁工业是耐火材料最重要的用户，耐火材料在钢铁工业中的使用量约占总量的65% ～ 70%。目前我国底出钢电弧炉的耐火材料消耗大概为每吨钢12 kg，我国电弧炉吨钢耐火材料单耗平均水平约为10 ～ 15 kg。为减少耐火材料消耗而采取的技术措施主要有: ⑴直流电弧炉技术( 耐火材料消耗可降低30%) ; ⑵泡沫渣技术; ⑶电弧炉偏心底出钢技术( 吨钢耐火材料消耗可降低25%) 。

2.4 电极的消耗

石墨电极在钢铁冶炼中占有一定成本的比例，而且消耗量不小，各企业和厂家比较看重电极的消耗和使用效果。因此，电极消耗不仅是企业生产中一项重要的考核指标，也是重要的减量化指标。为减少电极消耗而可以采用的技术措施有: ⑴直流电弧炉技术; ⑵泡沫渣技术;⑶超高功率电弧炉技术。

2.5 燃料的消耗

从图2和图3可以看出，电炉能耗是输入的氧气和碳的函数，电炉的高效操作意味着冶炼能耗低，同时氧气和天然气消耗也低。由于并不是所有的电炉都能有效使用气体和碳质燃料，所以这两种原料消耗与电炉的能量消耗没有直接关系图７，８的氧耗和碳耗数据关系变化表明，氧耗、碳耗与电炉能耗并没有直接关系。只有合理使用碳质燃料，同时提高化学能利用效率，才能降低电炉能耗。、

图2 ５３个商业运行的工厂的电炉电耗和氧气消耗的比较