转炉与电炉,都将何去何从--论述转炉炼钢与电炉炼钢发展趋势

转炉与电炉，都将何去何从？
——转炉炼钢与电炉炼钢发展趋势
近年来国际铁矿石大幅涨价，矿石资源危机已成定势，我国《钢铁产业发展政策》明确指出要“逐步减少铁矿石比例和增加废钢比重”。

减少原生资源的开采，增加循环资源的利用，实现资源合理配置，这是实现钢铁工业可持续发展的重大战略决策。

废钢铁作为可循环利用资源，是缓解铁矿石资源危机的重要途径。

而我国目前主要的炼钢设备有转炉炼钢和电炉炼钢这两种。

众所周知，转炉炼钢是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。

电炉炼钢是指在电炉中以废钢、合金料为原料，或以初炼钢制成的电极为原料，用电加热方法使炉中原料熔化、精炼制成的钢。

其中以废钢铁为主要冶炼原料的电炉炼钢工艺，其生产和发展对我国钢铁工业的可持续发展有重要影响。

但由于我国是发展中国家，缺乏废钢资源。

因此，钢产量的迅速增加主要依赖于转炉炼钢技术的发展。

那么，在我国钢铁工业的可持续发展上，转炉与电炉都将何去何从呢？
一．转炉炼钢的发展趋势
1856年英国人贝斯麦发明了底吹酸性转炉炼钢法，它为人类生产了大量廉价钢，促进了欧洲的工业革命。

1864年马丁创立了平炉炼钢法。

1952年在奥地利出现纯氧顶吹转炉，并逐渐成为当代炼钢的主流。

而我国，1951年碱性空气侧吹转炉炼钢法首先在我国唐山钢厂试验成功，并于1952年投入工业生产。

之后我国第一个氧气顶吹转炉炼钢车间（2×30t）在首钢建成，于1964年12月26日投入生产，等等。

这些都为我国日后氧气顶吹转炉炼钢技术的发展提供了宝贵经验。

此后，我国原有的一些空气侧吹转炉车间逐渐改建成中小型氧气顶吹炼钢车间，并新
建了一批中、大型氧气顶吹转炉车间。

从生产品种上分析, 小型转炉以生产普碳钢建筑材为主, 主要和小方坯连铸机配合生产, 通常未采用铁水预处理、计算机终点控制和炉外精炼等先进工艺装备。

中型转炉是今后我国钢铁生产的主力炉型, 承担着增加钢产量和扩大转炉钢品种的双重任务, 其品种范围包括热轧带钢( 与薄板坯连铸连轧生产线配套) 、中厚板、各类优质碳素钢( 如重轨、硬线) 、特殊钢( 包括弹簧、齿轮、轴承、冷镦等钢种) 和高附加值钢铁产品( 如不锈钢、冷轧硅钢等) 。

大型转炉主要生产热轧带钢。

目前, 国内绝大多数大、中型转炉均采用了铁水脱硫预处理、炉外精炼、计算机终点动态控制等先进技术, 装备精良,工艺流程先进, 是我国钢铁工业先进生产力的代表。

近几年国内转炉炼钢技术进步很快, 主要是推采用了以下先进技术。

1 长寿转炉技术
自1997 年以来, 国内大力开展溅渣护炉技术的研究开发和推广应用工作, 使转炉炉龄大幅度提高,。

由于炉龄的提高, 给工厂带来了巨大的经济效益。

随着炉龄延长到3 万炉以上, 炉役期产钢量同步增长, 耐火材料消耗和吨钢成本也相应逐年降低。

国内转炉溅渣护炉的基本经验概括为:
( 1) 根据冶炼钢种和生产工艺的差别, 选择正
确的溅渣工艺;
( 2) 提高氮气压力, 优化溅渣工艺;
( 3) 正确选择开始溅渣的时机, 实现炉衬零侵
蚀;
( 4) 溅渣与补炉相结合, 严格控制溅渣后的转
炉炉型;
( 5) 加强烟罩水冷炉口等设备维护, 延长其寿
命。

2 长寿复吹工艺
转炉溅渣后炉龄大幅度提高, 如何实现全程复吹, 提高底吹喷嘴的寿命是全世界钢厂急待解决的重大技术难题。

为了解决这一问题, 国内转炉厂发明了炉渣蘑菇头保护底吹透气砖的先进技术, 使底吹喷嘴的一次寿命与炉龄同步, 并保证复吹比100% 。

炉渣蘑菇头以氧化物为主, 体积大, 透气性良好。

经水模实验证明, 在相同的气量下, 由炉渣蘑菇头喷射出来的细小气泡搅拌熔池, 可使熔池混匀时间缩短40%～50% 。

3 复吹转炉强化冶炼技术国内小型转炉强化冶炼的基本经验归纳为, 提高供氧强度, 缩短吹氧时间; 加快生产节奏, 提高转炉作业率; 适当扩大装入量, 提高转炉利用系数。

借鉴小转炉强化冶炼的成功经验, 在大、中型转炉上推广转炉高效冶炼技术, 可以获得显著的经济效益。

为了满足国内市场的需求, 要求国内转炉生产
技术进一步发展, 重点解决以下问题:
( 1) 全面推广铁水脱硫预处理工艺, 基本实现
100%铁水脱硫;
( 2) 尽快解决目前转炉回硫较严重的问题, 充
分发挥铁水预处理的效果;
( 3) 在大、中型转炉上推广高效复吹转炉冶炼
技术, 进一步提高转炉的生产能力;
( 4) 开发和推广转炉全自动吹炼技术。

二．电炉炼钢趋势
近20余年,全世界电炉炼钢取得了突飞猛进的发展。

80年代中期,欧洲各国、美国、日本、韩国、马来西亚、中国台湾等国家和地区纷纷建设超高功率电炉—炉外精炼—连铸—连轧“四位一体”的短流程生产线,电炉钢比例与日俱增,1995年全世界电炉钢产量占粗钢产量的32.6%。

21世纪,电炉炼钢工艺的基本指导思想是高效、节能、低消耗、环保。

为了达到这一目标,现代电炉发展了诸多先进技术,如电炉的超高功率化、强化用氧、废钢预热、人工智能优化供电等技术,同时炉型也发生了改变,直流电弧炉、竖式电弧炉、底吹电弧炉等相继投入生产,大大提高了电炉的生产率,降低电耗和电极消耗、节省了能源、降低了生产成本、改善了熔池的搅拌性能和冶金性能。

由于生产节奏的不断加快，电炉生产专业化分工更加明显，电炉的生产任务逐渐以熔化废钢、生产粗钢水为主，而钢水精炼的任务交给二次精炼过程，因此，目前电炉技术开发主要以提高能量输入、缩短冶炼周期、提高生产效率为主。

随着国内外电炉炼钢向大型化、超高功率以及计算机自动控制等方向发展，生产企业为缩短冶炼周期、提高生产效率、降低电耗，研究了多种冶炼方式，并采用了不同的强化冶炼工艺技术和装备。

世界电炉钢生产发展的历史表明，电炉钢比例逐年增长的总趋势不会改变。

随着社会废钢资源的积累，直接还原技术的开发，电力工业的发展，电炉炼钢技术和炉外精炼技术的飞速发展，电炉生产成本会相对下降。

未来国家对能源、资源和环保标准的进一步提高及管理的加强会促使我国电炉炼钢走出低谷，与工业发达国家电炉钢生产趋势相同，预计我国电炉钢比例至2020年可达25%，如采用加35%铁水的电炉冶炼工艺，2020年我国电炉钢比例会超过30%，电炉钢生产前景是光明的。

在我国废钢资源短缺的情况下，有必要适度开发直接还原铁等替代原料产品，既可减少对废钢的过分依赖，又可提高钢的纯净度。

直接还原铁含有90%左右的金属铁，比废钢密度大，有害杂质少，使用直接还原铁为电炉炼钢提供纯净铁源是近年来国际上重要的发展方向。

直接还原铁的生产技术进步很快，特别是热压块(HBI)，为电炉炼钢提供了高密度、高化学能的纯净铁源。

在世界范围内直接还原铁的生产技术以气基法为主流，气基法在直接还原铁产量中占90%。

然而，我国天然气缺乏，优质铁矿较少，大批量优质、低成本生产直接还原铁尚需一段时间。

因此，在电炉冶炼废钢原料匮乏的情况下，有必要适当加大包括煤基法生产直接还原铁在内的技术开发力度，促进直接还原铁生产技术的发展。

转炉炼钢是目前中国最主要的炼钢方法,转炉炼钢技术的进步对我国炼钢生产技术的发展起到巨大的推动作用。

近年来, 铁水脱硫预处理工艺和以长寿复吹转炉高效复吹工艺为代表的转炉炼钢技术得到迅速的发展, 取得了明显的经济效益。

今后要进一步发展完善铁水脱硫和转炉炼钢技术, 促进我国钢铁工业的繁荣。

我国电炉炼钢生产工艺已取得很大进步，近年来电炉钢产量不断增大，技术装备水平快速提高，但是电炉钢生产工艺仍然存在一些问题需要解决。

随着社会工业化进程的发展，钢铁蓄积量的不断增加，直接还原铁技术的进步，电炉炼钢本身技术的不断发展，以及电炉流程的结构优化，电炉炼钢的市场竞争力将不断增强，未来钢铁工业格局中电炉炼钢的优势将会逐步凸现。

目前，我国政府对节能减排管理制度的逐步加强，会促使废钢—电炉流程和铁水—转炉流程冶炼工艺互相深透，并存发展，直至在最佳点上达到平衡。